6k21鋁合金板材拉剪變形行為的研究.pdf

1、鋁合金板材受拉剪外載荷變形的情形經(jīng)常出現(xiàn)在汽車碰撞中。此外，板材成形過程中，有時(shí)由于受力情形復(fù)雜，經(jīng)常是兩向或三向外載的復(fù)合。拉剪變形情形是板材受載中常見的一種，之前國內(nèi)對鋁合金板材在拉剪作用力下的變形行為的研究鮮有。6k21鋁合金作為6系鋁合金的代表，在汽車覆蓋件生產(chǎn)制造中經(jīng)常被用到。本文主要以金屬板材拉剪變形行為的研究較匱乏為出發(fā)點(diǎn)，通過對6k21-T4鋁合金工字形試樣施加水平和豎直方向的拉力，使其中間區(qū)域出現(xiàn)拉剪復(fù)合受載變形區(qū)來研

2、究拉剪復(fù)合載荷下材料的變形行為。
　　通過有限元分析軟件對不同軋制角?=0°、45°和90°和不同加載路徑?=90°、75°、60°、45°和30°下的工字形試樣進(jìn)行了分析，得到了試樣沿豎直方向的應(yīng)力-應(yīng)變曲線隨?、?的變化規(guī)律。分析結(jié)果表明，材料各向異性明顯出現(xiàn)，隨著?角的減小，應(yīng)力-應(yīng)變曲線迅速降低。
　　通過雙向線性比例加載試驗(yàn)裝置對上述有限元分析中對應(yīng)不同軋制角?和不同加載路徑?下的6k21-T4鋁合金工字形件進(jìn)行了

3、拉剪試驗(yàn)。試驗(yàn)中，6k21鋁合金各向異性較明顯；且隨著?角的減小，應(yīng)力-應(yīng)變曲線迅速降低，同時(shí)試驗(yàn)的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、強(qiáng)度系數(shù)和硬化指數(shù)等均隨著?角的減小而迅速降低。試驗(yàn)結(jié)果跟有限元分析規(guī)律一致，有限元分析結(jié)果是可信的。
　　以拉剪變形得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對不同軋制方向的試驗(yàn)屈服軌跡與Miss、Hill48和Barlat理論屈服軌跡進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)工字形試樣在拉剪載荷下為拉-壓應(yīng)力狀態(tài)，試驗(yàn)屈服軌跡在以12?-?為坐標(biāo)軸的

4、主應(yīng)力空間中的第四象限，且試驗(yàn)屈服點(diǎn)與常用于描述鋁合金板材的Barlat屈服軌跡最為接近。
　　大變形中局部區(qū)域的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)明顯，若忽略轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)則會(huì)有虛假應(yīng)變的產(chǎn)生，使測量的應(yīng)變不準(zhǔn)確，甚至出現(xiàn)謬誤。拉剪變形中易于出現(xiàn)局部區(qū)域的較大轉(zhuǎn)動(dòng)。本文將和分解定理應(yīng)用到板材大變形中，通過和常用于應(yīng)變計(jì)算的Cauchy應(yīng)變張量、Green應(yīng)變張量進(jìn)行理論和試驗(yàn)的對比，證明了和分解定理在處理變形中存在較大轉(zhuǎn)動(dòng)問題時(shí)計(jì)算應(yīng)變和轉(zhuǎn)動(dòng)角的準(zhǔn)確性及優(yōu)勢。