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微小尺度流动应力分布随机特性实验及数值模拟研究

黄佐统  
【摘要】: 微成形技术主要用于电子、通信、医疗等领域。这些领域对微型零部件的精度、机械性能以及稳定性要求高。机加工等其它加工方式虽然也能生产高精度的微型零部件,但是生产成本高、效率低、无法进行大规模生产。因此,需要研究高形状精度,高机械性能的微零件批量稳定生产技术,微成形技术能满足上述要求。 本文由国家自然科学资金重点项目,教育部博士点基金和上海交通大学青年教师科研启动基金资助。在对微成形及各种尺度效应现象的研究现状与发展趋势详细分析的基础上,本文进行了不同条件下微型圆柱体镦粗实验,通过测量镦粗试样径向显微硬度研究了平均晶粒直径及润滑条件对微小尺度镦粗过程中流动应力分布影响,结果表明:在小变形量下,较小摩擦力和大晶粒尺寸不利于试样的材料流动应力均匀分布;在大变形量条件下,较小摩擦力和大晶粒尺寸有利于材料流动应力均匀分布。这为微成形工艺的进一步研究与发展作了初步探索。 此外,本文以通用有限元软件MSC.Marc2007为平台,基于率相关晶体塑性本构关系以及Taylor多晶体模型,对镦粗成形试样流动应力的随机性进行模拟研究。结果表明,晶体塑性有限元模拟结果与实验结果较为吻合,能够较真实地反映晶粒受力和变形情况。本研究所做数值模拟工作为相关数值模拟研究提供必要信息。


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