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镁合金板材电磁成形的破裂准则及数值模拟研究论文
摘 要 AZ31镁合金是一种最常使用的商业化生产的镁基合金。在常温下AZ31板 材的压力成形十分困难。使用电磁温热成形能有效提高镁合金板材的塑性变形 能力。有必要系统揭示电．力学因素、温度及模具参数对镁合金板材成形性能及 失效模式的影响规律，而镁合金的温热成形性能高度依赖于温度和应变率，因 而有必要提出包括应变率和温度效应的破裂准则，以正确预测板材成形过程中 的破裂。在板料成形过程中，成形极限是由局部颈缩决定，通过拉伸失稳或分 叉现象来预测的。然而，传统的分析方法并不适用于AZ31镁合金板材。在AZ31 板材成形过程中，断裂会突然发生，在成形极限前没有任何明显的颈缩现象。 本文介绍了板材电磁成形的原理及研究进展，对于常用的几种破裂准则进 行了研究与分析，并比较其适用性及可靠性，以求得到能够较好的应用于AZ31 板材电磁成形中的破裂准则。根据之前课题组所做的关于AZ31镁合金的旋转盘 冲击拉伸试验、准静态拉伸试验及得到的成形极限图(FLD)中的数据，在之前 建立的AZ31的J．C本构方程的基础上，进一步研究引入了断裂应变的J．C断裂 伤值，得到关于Zener-Holloman参数的断裂准则。 镁合金电磁成形是一个多参数耦合作用的过程，各工艺参数对镁合金的变 形以及成形后的尺寸精度影响不同。对于各种电磁成形线圈的结构、磁场分布 及应用范围作了介绍。并根据本文所要研究的内容建立合适的工装模型，选择 均匀压力线圈作为工作线圈，设计了线圈的具体尺寸。详细介绍了松散耦合法 的思路，并基于此对电磁脉冲成形过程进行分析，讨论了均匀压力线圈电磁成 形的磁场特性，利用ANSYS有限元分析软件对均匀压力线圈电磁成形的磁场进 行了模拟，得到了平板线圈磁场和磁场力的分布情况。然后把节点磁场力作为 边界条件代入到ANSYS／LS．DYNA中进行高速变形分析。研究结果表明：除了 板料端部由于端部效应电磁力有些许发散，在板坯大部分区域，磁场力呈均匀 分布。 关键词：电磁成形，变形镁合金，均匀压力线圈，破裂准则，三维模拟 Abstract AZ31isoneofthe thatare and magnesium-based alloys commerciallyproduced most SO the itselfisnot of commonlyused．Although bad,the ductility press—forming theAZ31 sheetisdifficultat room of temperature．Theplasticformabilitymagnesium sheet alloy c锄be improvedeffectivelybywarmelectromagnetichybrid forming． Itis toindicatetheeffectsoftheelectric-force and necessary factors,thetemperature die the sheet andthefailure p猢ete璐onmagnesiumalloy formingproperties modes．As of is formabi
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