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粘性介质应变速率敏感性对板材成形性能影响的研究

刘岩  
【摘要】: 粘性介质压力成形(VPF,Viscous Pressure Forming)是一种板材软模成形工艺,它采用一种半固态、可流动并具有一定粘度的物质作为传力介质,特别适合于难变形材料复杂形状零件的成形。成形过程中粘性介质与板材相互作用、耦合变形,粘性介质的粘度、应变速率敏感性等性能对板材变形有很大影响。 本文首先通过不同应变速率的拉伸试验分析了试验板材自身的应变速率敏感性,结果表明室温下小于0.12s-1的应变速率范围内,纯铝1060-O的应变速率敏感性很低,纯铝1060-H的应变速率敏感性极低。在此基础上,采用自行设计制造的粘性介质压力胀形试验装置,分别使用应变速率敏感指数不同的两种粘性介质,在两种加载速度下进行粘性介质压力胀形试验,获得了试验板材的成形极限图,结果表明在本文所研究的应变速率范围内,粘性介质的加载速度和应变速率敏感性对试验板材的成形性能有明显影响。 采用数值模拟方法对板材粘性介质压力胀形过程进行了分析,得到了粘性介质加载速度和粘性介质力学性能对板材成形性能的影响规律,结果表明加载速度变化时,应变速率敏感指数较大的粘性介质对板材的成形性能影响更大;采用应变速率敏感指数不同的粘性介质胀形时,在较高的加载速度下板材成形性能的差异更大,与粘性介质压力胀形试验的结果相吻合。


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