铝合金充液热介质成形有限元模拟及其过程控制

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近年来，随着能源危机，环保意识的提高，以及轻量化的需求，使得许多轻型先进板材如铝合金、镁合金、钛合金等受到了日益广泛的关注。铝镁合金除具有铝合金的一般特点外，还具有优越的抗海水和海洋大气的腐蚀性能，良好的断裂韧性和焊接性能，是一种综合性能好的新型铝合金，在航空、航天、船舶、导弹、汽车制造、制罐工业等领域有着广泛应用。但是，因其在常温下的成形性能较差，严重制约了铝镁合金的广泛应用。研究表明，当温度升高到一定程度时，铝镁合金的成形性能将大幅提高。近年来，学术界提出了充液热介质成形技术，该技术兼具了温热成形及充液成形的双重优势，有着广阔的应用前景。因此，研究铝镁合金充液热介质成形技术具有十分重要的意义。本文通过在20℃～300℃的温度范围和不同应变速率下的单向拉伸试验，研究了5A06-O铝镁合金板材的温热塑性变形行为，获得了其不同温度不同应变速率下的真实应力-应变曲线及基本成形性能指标，为后续研究奠定了基础。通过对铝镁合金5A06单拉试验数据的计算及拟合，建立了适合于铝镁合金5A06温热环境下的本构方程及相应的Barlat2000屈服准则，并将该本构方程及屈服准则以用户子程序的形式写入通用有限元软件MSC.Marc，建立其充液热介质成形工艺的有限元模拟平台。通过对典型件充液热介质成形的数值模拟，研究了温度场分布对典型件成形性能的影响，并进行了相应的实验验证，结果表明在差温温度场50℃~250℃的情况下，铝镁合金的成形性能得到了显著改善，拉深比可达到2.6。在差温温度场下，通过模拟与实验，研究了液室压力和压边力对铝镁合金充液热介质成形性能的影响，并对结果进行了理论分析。通过对典型件充液热介质成形实验件回弹量与相应的有限元模拟件回弹量进行对比，验证了回弹研究所用有限元模型的正确性。通过有限元模拟，在其他工艺参数相同的条件下，研究了等温温度场和差温温度场对回弹量的影响规律。并在差温温度场下，保证其他工艺参数相同，研究了液室压力、压边力和拉深速度对典型件充液热介质成形回弹的影响规律。

铝合金充液热介质成形有限元模拟及其过程控制

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