【摘 要】
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对全球环境的日益关注,特别是车辆的二氧化碳排放,推动了低密度轻质合金和更薄规格的先进高强度钢在汽车工业中的应用。高强度铝合金是汽车轻质部件的潜在候选材料之一,与钢制部件相比,它能使车身重量减轻40%以上,使燃油效率提高约30%。尽管高强铝合金在重量和强度方面具有一定优势,但在轻质合金成功应用于汽车工业之前,需要面临的问题还有其较差的成形性和室温下的过早失效等。在用于提高高强度铝合金成形性的技术中,
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对全球环境的日益关注,特别是车辆的二氧化碳排放,推动了低密度轻质合金和更薄规格的先进高强度钢在汽车工业中的应用。高强度铝合金是汽车轻质部件的潜在候选材料之一,与钢制部件相比,它能使车身重量减轻40%以上,使燃油效率提高约30%。尽管高强铝合金在重量和强度方面具有一定优势,但在轻质合金成功应用于汽车工业之前,需要面临的问题还有其较差的成形性和室温下的过早失效等。在用于提高高强度铝合金成形性的技术中,高温成形更有前景。本课题选用7075铝合金材料作为研究对象,研究了7075铝合金在不同温度和应变速率下的应力应变曲线以及断裂行为,建立了适用于7075铝合金的高温流动应力应变模型以及高温断裂模型,进行了T型件的热冲压实验,并对其成形过程进行了数值模拟。本文的主要研究内容和成果如下:(1)在室温下对7075铝合金材料进行拉伸实验。对材料进行标准试样进行准静态拉伸实验,获取7075铝合金在室温下的力学性能,为室温下的仿真提供相关数据。对不同应力状态下的试样进行拉伸实验,确定了应力状态对7075铝合金断裂应变的影响。(2)在变形温度573-723 K,应变速率0.01-5 s条件下,对7075铝合金进行了热压缩实验,得到不同温度和应变速率下的流动应力应变曲线。由于热压缩实验中材料变形受到温升和摩擦的影响,对应力应变进行了温升和摩擦的修正,得到理想实验条件下的应力应变曲线。为得到大应变下的应力应变曲线,建立了Johnson-Cook(JC)模型、改进的Johnson-Cook(MJC)模型以及考虑动态再结晶的两段式模型三种流动应力应变模型。(3)在变形温度623-723 K,应变速率0.01-1 s条件下,对7075铝合金进行了热拉伸实验,来探究温度和应变速率对断裂演化的影响。基于室温条件下断裂模型,引入Z参数将温度和应变速率耦合在一起,并考虑高温下动态再结晶对断裂应变的影响,建立了考虑应力状态和动态再结晶的高温断裂模型。(4)以ABAQUS有限元平台,利用软件提供的二次开发接口,将标定的考虑动态再结晶的两段式流动应力模型与断裂模型嵌入到有限元模拟软件中,通过建立有限元模型,对压缩变形的应变场、动态再结晶的分布和演化进行观察。并对7050铝合金T型件的开裂位置进行了准确的预测,验证了所建立模型的有效性与可靠性。
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