高速率成形是一种在极短瞬间释放出高能量,通过脉冲载荷的冲击作用而使金属变形的高能率成形方法,相对传统静力成形可以在很大程度上提高材料的成形性。高速率成形中形成10⁴s^-1级左右的高应变率,其流动应力相对静态本构发生了很大变化,材料成形性的提高受到本构关系变化的影响,材料变形有明显的塑性动力特性。因此,研究金属材料高速率成形下的本构关系以指导材料的变形分析非常必要,高速率成形中的塑性动力特性也是分析的重点。塑性动力分析是研究瞬时脉冲载荷冲击作用下材料变形的重要方法,用塑性动力学分析高速率成形中材料变形的发展阶段,以取得材料变形的位移场、位移速率场,从而建立材料的应力应变关系。材料在高速率脉冲载荷作用下的材料本构关系需要反映材料在高成形速率下的塑性动态响应,因此,要选择基于塑性动力分析的高速率本构模型。过应力模型认为应变速率是过应力的函数,可以反映高速率成形下的应变速率效应,具有塑性动力特点,可以基于它建立高速率本构模型。本文研究了基于电磁成形方法的高速率变形,归纳出高速率电磁成形中材料本构关系是影响材料成形性提高的重要要因素,应变率的提高决定了材料本构关系的变化,材料变形中的应变率效应明显,其高速率本构关系具有明显的塑性动力特性。文中通过基于电磁胀形方法的辅助管电磁胀环实验,在毛坯工件上磁压力载荷分布均一的条件下,研究紫铜的高速率本构方程。电磁胀环中,其材料变形要经历四个阶段:弹性加载、塑性加载、塑性卸载和相继弹性阶段。通过变形阶段分析,可以建立毛坯工件高速率变形下的位移场、变形速率场及变形加速场,从而建立了材料应力应变之间的关系,即材料的本构关系。在过应力模型的基础上建立了紫铜基于电磁成形的高速率本构模型,以反映高速率成形的应变速率效应及流动应力的变化。在取得紫铜电磁胀环实验中毛坯工件的位移、应变及磁压力等成形参数后,代入塑性动态变形阶段的位移场、变形速率场,经数值计算得到新本构方程中的材料常数,进而建立了紫铜基于电磁成形的高速率本构方程。模拟结果验证,高速率本构方程能反映材料高速率变形下的成形性能,相比静态本构更准确地模拟材料的变形过程,具有一定的理论指导意义。