【摘 要】
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铝合金板材因密度小,强度高,耐腐蚀等优点在汽车制造业和航空航天领域中的应用日益增多。与此同时铝合金板材存在r值小、杨氏模量低、成形性差、回弹大等缺点,严重影响其成形性。充液拉深作为提高铝合金板材成形性的工艺,近年来受到广泛关注。在充液拉深成形过程中的工艺参数,如预胀高度、成形液室压力和压边力等对成形的结果具有较大的影响。而近年来,有限元模拟广泛应用在金属板材成形的工艺设计中,大大降低了生产成本,缩
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铝合金板材因密度小,强度高,耐腐蚀等优点在汽车制造业和航空航天领域中的应用日益增多。与此同时铝合金板材存在r值小、杨氏模量低、成形性差、回弹大等缺点,严重影响其成形性。充液拉深作为提高铝合金板材成形性的工艺,近年来受到广泛关注。在充液拉深成形过程中的工艺参数,如预胀高度、成形液室压力和压边力等对成形的结果具有较大的影响。而近年来,有限元模拟广泛应用在金属板材成形的工艺设计中,大大降低了生产成本,缩短了实验周期。而有限元软件中采用的材料本构模型对模拟结果的准确性起着至关重要的作用。本文对2219铝合金板材的各向异性的本构模型及对其充液拉深成形进行了相关的模拟研究,主要内容和研究成果如下:（1）通过单轴拉伸实验,得到O态和固溶态2219铝合金的力学性能以及固溶态下的面内各向异性系数r;通过两种方法获得了屈服函数和塑性势函数的材料各向异性参数。（2）为了提高2219铝合金板材成形有限元模拟中使用的材料模型的精度,开发了2219铝合金板材非线性有限元的本构模型。在总结了材料非线性有限元中速度型本构积分理论的基础上,推导了基于Hill 48各向异性屈服函数和非关联流动则、采用欧拉向后图形返回算法的本构积分公式;用FORTRAN语言开发了反映材料各向异性特性的UMAT用户材料子程序;通过模拟对比验证了开发的材料子程序的正确性。（3）使用嵌入自编UMAT子程序的ABAQUS/Standard,对铝合金筒形件充液拉深进行了模拟并调查了预胀高度、液室压力和初始板料直径对铝合金板材成形性的影响。并将这些模拟结果与采用ABAQUS/Explicit显式积分算法的模拟结果进行了比较。（4）采用显式积分算法ABAQUS/Explicit、分别采用三维实体单元和壳单元,对铝合金筒形件充液拉深进行了模拟并调查了预胀高度和液室压力对成形性和回弹的影响。预胀高度对成形性和回弹影响不大;而在不同单元的模拟下,液室压力对成形性和回弹体现出不一样的影响。本研究提高了各向异性金属板材成形的模拟精度,对充液拉深成形的工艺进行了优化。用户材料子程序开发的研究为新材料模型的建立及其在有限元软件中的实现奠定了基础,具有重要的意义。
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