【摘 要】
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近年来,轻量化技术逐渐受到制造业领域的重视。7075铝合金由于具有密度小、屈强比高、抗冲击性能良好等特性,是比较理想的轻质材料。但是7075铝合金在室温下的成形能力较差,采用铝合金热冲压技术可以有效解决这一问题。目前,在铝合金热成形研究中,对于7075铝合金高温本构模型的研究大多数都没有考虑固溶参数的影响,或者将固溶带来的影响固定为一个常数,未考虑到热力学历史的影响。因此,研究固溶态7075铝合金
【基金项目】
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国家自然科学基金(项目号:51875351);
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近年来,轻量化技术逐渐受到制造业领域的重视。7075铝合金由于具有密度小、屈强比高、抗冲击性能良好等特性,是比较理想的轻质材料。但是7075铝合金在室温下的成形能力较差,采用铝合金热冲压技术可以有效解决这一问题。目前,在铝合金热成形研究中,对于7075铝合金高温本构模型的研究大多数都没有考虑固溶参数的影响,或者将固溶带来的影响固定为一个常数,未考虑到热力学历史的影响。因此,研究固溶态7075铝合金在高温下的流变行为和本构模型对铝合金热冲压工艺的制定和提高本构模型预测的准确性具有重要意义。本文设计了固溶热拉伸实验,以固溶温度、固溶时间以及应变速率为变量,研究了固溶态7075铝合金的热变形行为和组织演变规律。在固溶处理过程中,7075铝合金第二相体积分数随固溶温度的升高而降低,随固溶时间的延长而降低。在热变形过程中,7075铝合金位错密度随固溶温度的升高而增大,随固溶时间的延长而增大;此外,流动应力与固溶温度、应变速率、固溶时间的变化呈正相关。基于连续介质理论,考虑不同固溶参数的影响,构建了7075铝合金初始屈服强度模型和统一粘塑性本构模型。使用遗传算法对模型参数进行了求解优化,采用不同固溶温度、固溶时间、应变速率的数据,完成模型参数的准确性验证。将参数优化后的本构模型用于板料的初始屈服强度预测和分析,具有良好的预测能力和预测精度。基于所建立的本构模型,实现了7075铝合金热变形行为预测与分析。开发了不同类型单元的VUMAT子程序,并用单个单元的单轴拉伸模拟验证了该子程序的准确性和可靠性。通过对单轴固溶热拉伸实验的有限元模拟,准确地描述了7075铝合金热变形行为。开展了无凸缘筒形件等温拉深模拟,对筒形件应力场应变场和厚度分布进行分析,对不同固溶参数的模拟结果进行对比分析,证明了本构模型的正确性和适用性。
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