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《中北大学》 2019年
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铝锂合金本构模型研究及其ABAQUS二次开发

汪冠宇  
【摘要】:在实际的工程应用中,有限元方法(FEM)是模拟材料热塑性成型过程有力工具,而有限元仿真结果的精确程度与本构模型的准确性密切相关。为了在铝锂合金有限元分析过程中获得高质量的分析结果,需要根据铝锂合金的热变形行为构建更精确的本构模型。本文在已有的2099铝锂合金的等温拉伸实验的基础上,分析2099铝锂合金在单一应变速率若=o.0003s-1时,在温度范围为120~160C°内的流动行为。在流动特性分析的结果上,选择并分别构建了五种较为常用的本构模型,分别是唯象的Johnson-Cook模型、Modified Johnson-Cook 模型,以及模型参数与KM模型有关的Voce方程、基于物理概念的Modified Zerilli-Armstrong 型和Kocks-Mecking模型。并利用Voce方程的模型参数对2099铝锂合金进行Voce分析,根据分析结果初步判断该合金塑性变形时的微观机制。同时,对上述模型的拟合精度做误差分析,评价模型对材料流动行为的预测能力。结果表明,Voce方程、MZA模型以及KM模型的对材料流动行为的预测能力较好,其中KM模型的预测准确性最高,但MZA模型更适用于本构模型二次开发计算;JC模型和MJC模型无法准确地预测该合金的流动行为。此外,Voce分析的结果表明,在2099铝锂合金的塑性变形过程中,长程应力场间相互作用在中低温度区起主导作用,滑移是主要变形机制,同时还存在其他的不可忽略,且与软化机制有关的微观机理。根据2099铝锂合金本构关系的研究结论,利用ABAQUS的UMAT子程序对本构模型进行二次开发。在总结了隐式算法的基础上,初步编写JC本构模型与MZA本构模型的UMAT子程序。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TG146.21

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