2024鋁合金板材熱變形過程損傷破裂行為研究及建模分析.pdf

1、破裂作為板材成形中常見的缺陷之一，會造成零件成品率的下降和材料的浪費(fèi)。金屬的損傷斷裂，是材料內(nèi)部微缺陷不斷演化發(fā)展，直至形成宏觀裂紋的過程。研究金屬材料的損傷演化機(jī)理和斷裂行為有助于獲取材料在不同變形條件下的成形極限，為成形工藝參數(shù)的設(shè)計及優(yōu)化節(jié)省時間。本文針對2024鋁合金板材，結(jié)合力學(xué)性能試驗和SEM觀察法，對室溫及高溫條件下材料的流變行為和損傷機(jī)制進(jìn)行研究，并基于試驗和數(shù)值模擬建立了一種2024鋁合金失效模型。
　　首先，通

2、過對2024鋁合金板材進(jìn)行室溫及300℃~520℃高溫單軸拉伸試驗，分析板材在不同溫度下的流變行為和斷裂行為。結(jié)果表明，溫度低于495℃時，板材塑性隨溫度升高得到改善，溫度高于495℃時，隨溫度升高板材塑性逐漸惡化，斷口裂紋形態(tài)因溫度不同而差異明顯。
　　利用SEM對不同溫度下的試樣斷口形貌及斷口附近微觀組織進(jìn)行觀察，分析材料損傷演化過程，總結(jié)材料損傷機(jī)制隨溫度的變化規(guī)律，研究表明，隨溫度升高2024鋁合金板材損傷機(jī)制由韌窩斷裂向

3、晶間斷裂過渡，該現(xiàn)象與合金內(nèi)夾雜物的組分、力學(xué)性能相關(guān)。
　　利用ABAQUS有限元軟件對2024鋁合金單軸拉伸過程進(jìn)行建模分析，基于試驗數(shù)據(jù)和有限元數(shù)值分析結(jié)果在2024鋁合金單軸拉伸有限元模型中引入 Johnson-Cook損傷模型，完成2024鋁合金失效模型的建立，驗證可得2024鋁合金失效模型模擬結(jié)果與試驗結(jié)果比較一致。
　　應(yīng)用本文建立的2024鋁合金失效模型對方盒件熱拉深成形過程中的損傷破裂現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測，通過對比