板材成形過(guò)程中的斷裂位點(diǎn)(編輯修改稿)
2025-05-06 11:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 研究厚度為1毫米的AA1050H111鋁合金板。在室溫下測(cè)試材料的機(jī)械特性，即在 INSTRON 4507萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)遵循ASTM標(biāo)準(zhǔn)E8/E8 M，和由此產(chǎn)生的平均應(yīng)力應(yīng)變曲線與下面 LudwikHollomon的方程近似， （4）表1提供了彈性模量E、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和常數(shù)和樣品切片在相對(duì)于軋制方向（RD）進(jìn)行拉伸試驗(yàn)中獲得的平面各向異性系數(shù)，其中是在時(shí)的各向異性系數(shù)。 表1 總結(jié)AA1050H111鋁板材的力學(xué)性能方向彈性模量 (GPa)屈服強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度 (MPa)斷裂伸長(zhǎng)率 (%)各向異性系數(shù)0 RD45 RD90 RD平均值韌性斷裂的特征在室溫下集中于開放模式Ⅰ和利用在拉伸加載下的雙缺口式樣。從鋁合金板AA1050H111中切出相對(duì)于軋制方向的試樣，并在INSTRON 4507萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試進(jìn)行依法確定裂縫的基本工作方法，最初是由 Cotterell 和Reddel提出的。在圖3中總結(jié)了在拉伸載荷下測(cè)定雙缺口試樣斷裂韌性的方法。在圖3中看到，首先拉力與位移演變一個(gè)測(cè)試用例的數(shù)量具有不同長(zhǎng)度的C的起始裂紋尖端之間的韌帶標(biāo)本進(jìn)行（圖3a）。其次，通過(guò)將試驗(yàn)樣品分離為2個(gè)部分的力的演變，確定了總能量W的轉(zhuǎn)化， （6） 其中表示位移x在試樣的韌帶長(zhǎng)度的距離。第三，假設(shè)總能量W被分成一個(gè)塑性變形的能量和需要形成新的表面裂縫的能量，在斷裂發(fā)生的地方，單位面積的總能量可以表示如下， （7） 其中是韌帶區(qū)，是平均流動(dòng)應(yīng)力，是塑性應(yīng)變?cè)趫A柱形碎片的平均值，塑性變形被限制在缺口之間（參考圖3a的黑色區(qū)域）。符號(hào)R表示韌性斷裂，它被定義為創(chuàng)造一個(gè)新的平面每單位面積所需要的能量。最后，因?yàn)轫g性斷裂的數(shù)值R很難從式（7）中分離，該技術(shù)用于測(cè)定包括推斷單位面積的能量w，限制條件c的韌帶長(zhǎng)度趨于零， （8）在圖形中，方程（8）對(duì)應(yīng)于斜率等于一個(gè)包含每單位面積的總能量W與具有韌帶不同長(zhǎng)度c雙擊邊緣缺口試樣進(jìn)行的所有實(shí)驗(yàn)中直線y的截距。上述的1毫米厚度鋁AA1050H111在室溫下的韌性斷裂特征見第4部分。由AA1050H111鋁板的成形極限（FLC）取決于前面提到的Nakajima拉伸試驗(yàn)，半球形圓頂和脹形試驗(yàn)。Nakajima和半球形圓頂測(cè)試是在一個(gè)靈活的工具系統(tǒng)，即是安裝在INSTRON 4507萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了材料的力學(xué)特性研究，而圓形和橢圓形凸起的試驗(yàn)是在 ERICHSEN 145/60液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了。在實(shí)驗(yàn)中利用電化學(xué)侵蝕的標(biāo)本有重疊圓圈的網(wǎng)格，用2毫米的初始直徑d和方法用于確定FLC的網(wǎng)格是基于測(cè)量的平面應(yīng)變位于沿預(yù)定方向交圖3 確定韌性斷裂R的方法和過(guò)程：a 雙缺口試樣拉伸載荷的示意圖；b 具有不同長(zhǎng)度c的韌帶拉伸試樣拉伸力的示意圖；c 從每單位面積總能量外推確定斷裂韌性R叉裂紋垂直網(wǎng)格點(diǎn)。在平面應(yīng)變?cè)诰W(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行常規(guī)圓網(wǎng)格分析得到， （9）其中，是起因于在測(cè)試期間重疊圓形的原始網(wǎng)格的塑性變形的橢圓的長(zhǎng)軸和短軸的長(zhǎng)度。重建的應(yīng)變分布在激烈的區(qū)域定位，即數(shù)學(xué)過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)變來(lái)自相鄰的變形圓沿一個(gè)方向通過(guò)一個(gè)拋物線的鐘形曲線垂直于裂紋的手段后，得到了頸縮發(fā)生的最大應(yīng)變對(duì)。原步驟是由 Rossard描述并演變成所謂的“相關(guān)位置的測(cè)量”的國(guó)際測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)的FLCS。整個(gè)過(guò)程示意圖4a的描述，以及由此產(chǎn)生的FLC是“V”形
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