微拉伸尺度效應(yīng)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來隨著微電子技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)的快速發(fā)展，對微形零件的需求量急劇增加，微細(xì)零件產(chǎn)品的加工在整個加工制造業(yè)中的地位越來越重要，而微塑性成形技術(shù)作為一種新的微細(xì)加工方法，由于其諸多的優(yōu)點，受到了人們的高度重視。但由于尺寸的微小，出現(xiàn)了顯著的尺度效應(yīng)，使得傳統(tǒng)的塑性加工工藝不再適用于微塑性成形中，讓其成為了一個嶄新的研究領(lǐng)域。
　　 首先，本文對目前微塑性成形的主要研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，重點對尺度效應(yīng)進(jìn)行了闡述，給出了尺度效應(yīng)的定義和

2、分類，并對每類尺度效應(yīng)現(xiàn)象的理論解釋進(jìn)行了總結(jié)。
　　 其次，通過熱處理實驗和H62黃銅箔板的微拉伸實驗來研究微尺度效應(yīng)現(xiàn)象，重點研究了軋制方向、晶粒尺寸和試樣特征尺寸這三個因素對材料尺度效應(yīng)的影響，實驗結(jié)果表明：在微尺度下，板料的軋制方向?qū)Σ牧狭W(xué)性能的影響與傳統(tǒng)尺寸下具有相同的影響趨勢；材料的晶粒尺寸和特征尺寸對材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線有著明顯的影響，具有顯著的尺度效應(yīng)，在材料特征尺寸一定的情況下，隨著晶粒尺寸的減小，拉伸屈服應(yīng)力

3、逐漸增大，并且晶粒尺寸對屈服應(yīng)力的影響滿足Hall-Petch細(xì)晶強(qiáng)化關(guān)系。
　　 再次，本文以試樣橫截面的截面積為參數(shù)將厚度尺寸和寬度尺寸相互聯(lián)系起來，并很好地反映出了特征尺寸對試樣屈服應(yīng)力的影響趨勢，當(dāng)試樣的截面積大于10×104μm2時，表現(xiàn)出第Ⅰ類尺度效應(yīng)，材料的屈服應(yīng)力隨著試樣截面積的減小而減??；當(dāng)試樣的截面積小于10×104μm2時，表現(xiàn)出第Ⅱ類尺度效應(yīng)，材料的屈服應(yīng)力隨著試樣截面積的減小而增大。
　　 然后

4、，在實驗數(shù)據(jù)研究分析的基礎(chǔ)上，將晶粒尺寸和試樣特征尺寸兩個相互獨立的影響因素相互聯(lián)系起來，得出了一個統(tǒng)一表征尺度效應(yīng)的影響因子(b*D)-1/2，并且對于晶粒尺寸試樣和特征尺寸試樣，該因子均能很好地反映出試樣屈服強(qiáng)度的變化趨勢，得出試樣的屈服強(qiáng)度隨著(b*D)-1/2值的增大呈線性增大。
　　 最后，在修正的表面層模型基礎(chǔ)上，利用分層的方法將其應(yīng)用到有限元模擬軟件ABAQUS中，對微拉伸過程進(jìn)行數(shù)值模擬，將模擬結(jié)果與實驗的結(jié)果進(jìn)