镁合金板材成形极限模拟中数学模型的建立.doc

摘要:镁合金，目前被广泛的运用到实际生产生活中，是最轻便的金属工程结构材料，被誉为“21世纪绿色环保工程材料”，人们对其愈加重视。镁合金与一般铝合金的力学性能基本相同，但是它的密度很低，大约是铝合金密度的三分之二，所以镁合金的比强度和比刚度性能均比铝合金要好；不但如此，镁合金的弹性模量较低，所以能够能吸收的冲击功较大，具有较好的滞振性。当今社会人们更喜欢携带质量较轻的产品，而节能也已经成为了世界性主题，在这个前提下，镁合金因其优良的性能被人们给予了极大的重视。伴随着社会的不断发展，电子行业在迅猛发展中，汽车工业也在突飞猛进，工业愈加发展，环境污染便愈加严重，人类逐渐面临着生存资源和环境之间的矛盾，且这种矛盾日益突出。因此人们面临一个重要的问题，能否选用一种轻质材料可以有效的降低产品的重量来使能源消耗及受污染程度减小，在这种前提下，镁合金作为是当今世界最有前途的轻质材料之一，越来越被重视。

但是镁合金因为常温环境下塑性不好严重制约了它的发展历程，由于镁合金在超塑性变形过程中会随之出现空洞现象，有空洞产生，故此具有超塑性材料和普通金属板料塑性变形理论存在些许不同。所以，必须对超塑性板料变形时的屈服准则、超塑性变形空洞长大数学模型原理、超塑性变形损伤演化方程、超塑性板料变形中的失稳过程、超塑性板料成形极限进行整合，然后结合整理的内容和损伤体系系统的进行综合分析计算，用来丰富和完善含有空洞损伤演化效应的超塑性理论体系。在这一过程中，用考虑空洞损伤效应的超塑性变形理论来对板料成形进行约束，并用来制定板料成形工艺，可以有效的提升对镁合金板材成形质量的控制，促进了镁合金研究的发展。

本文将Hill屈服方程与修正的Gurson多孔金属材料的屈服方程有机结合起来用Hill准备中的变量替换Gurson的变量，最终得到了含有空洞损伤的超塑性板料屈服方程和反映物质宏观性质的数学模型；并采用本文结合的大量公式推导出的材料损伤演化方程描述超塑性变形空洞损伤演化建立预测AZ31B镁合金板材成形极限的数学模型,采用数值模拟的方法在计算机上构建流程图理论预测了含空洞损伤演化的AZ31B镁合金板材超塑性成形极限曲线，并最终将理论曲线与试验曲线比较。

关键词：镁合金；超塑性；空洞损伤；数值模拟

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1选题的背景及意义-1

1.1.1镁合金发展概述-1

1.1.2镁合金的实际应用-2

1.1.4研究镁合金超塑性的意义-6

2. 超塑性状态下板料屈服准则分析-7

2.1 在塑性状态下板料的屈服准则-7

2.2 Gurson屈服方程及其拓展-7

2.3超塑性板料的屈服方程表达式-8

2.4超塑性流动法则的研究-9

3. 对超塑性板料进行失稳分析与成形极限数学模型的建立-13

3.1预测成形极限的基本方程-13

3.2稳定变形阶段极限应变的计算-15

3.3 准稳定变形阶段极限应变的计算-16

3.4 集中性失稳发生时的极限应变计算-19

4. AZ31B镁合金板料凸模胀形试验-21

4.1实验材料和试样及设备方法-21

4.2实验结果分析与试验曲线的确定-23

5.AZ31B镁合金板料超塑性成形极限中的数值模拟-25

5.1迭代计算与数值模拟程序图-25

5.2 AZ31B镁合金板料超塑性成形极限的数值模拟-28

总结-32

致谢-33

参考文献-34