AA6016鋁合金斷裂過程的孔洞演化模擬.pdf

1、當前，汽車輕量化成為解決能源消耗、環(huán)境問題和安全性的一種有效手段，其中鋁合金鈑金件由于其優(yōu)秀的延展性和較輕的材料密度而被汽車行業(yè)廣泛應用。本文以常用的車用鋁合金材料AA6016鈑金件為研究對象，研究其在成型過程中鈑金件破裂、起皺的形成機理。鑒于常見的塑性材料研究方法，僅考慮材料在塑性成型的過程，而未考慮材料在塑性階段后的損傷破壞問題。為解決該問題，本文選擇能夠同時考慮宏觀和微觀損傷的GTN（Gurson-Tvergaard-Needle

2、man）損傷本構(gòu)模型，對AA6016鋁合金鈑金件進行了有限元仿真，分析了AA6016鋁合金鈑金件在拉伸過程中的內(nèi)部孔洞的演化過程。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①通過平板樣件的單軸拉伸實驗說明，AA6016的失效應變?yōu)?.215，其斷裂方向與拉伸方程呈63°。而通過電鏡掃面實驗觀察AA6016鋁合金的斷口形貌，可分析出其失效端存在明顯的塑性流動現(xiàn)象和大量的微孔洞。這說明 AA6016鋁合金為超塑性材料，對其進行相應的失效分析可采用基于

3、彈塑性流動和孔洞演化的GTN本構(gòu)模型。②根據(jù)GTN本構(gòu)模型的基本理論，編寫基于LS-DYNA軟件的材料本構(gòu)子程序UMAT。通過有限元反求方法，確定AA6016鋁合金材料的GTN模型的損傷參數(shù)。平板樣件的有限元分析結(jié)果顯示，AA6016鋁合金的斷裂方向與拉伸方向呈60°，而單軸拉伸實驗結(jié)果為63°，兩者結(jié)果基本吻合。說明AA6016鋁合金材料的GTN損傷參數(shù)基本滿足實際需要。③根據(jù)GTN本構(gòu)模型的狀態(tài)方程關(guān)系式，分別討論AA6016鋁合金