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基于DIC的铝合金6016成形极限试验研究

更新时间:2009-03-28

0 引言

汽车车身是汽车中用材量及质量最大的部件,约占汽车总质量的30%,所以汽车车身的轻量化对于减轻汽车自重具有重要意义[1-2]。铝合金具有质轻、耐蚀、比强度高、易加工、表面美观及回收成本低等诸多优点,汽车内外板用铝合金板代替传统使用的钢板可使整车减重10%左右,可见其减重效果十分显著[3]。系统研究铝合金的成形性能,大规模应用铝合金进行汽车覆盖件的成形具有重要意义。Mahabunphachai等人[4]研究了铝合金高温成形性能的预测,并对结果进行了有限元模拟。盈亮等[5]对6016的烘烤性能进行了详细的研究,总结出最佳烘烤强化的温度和时间。葛丽丽等[6]研究了6016铝合金的高温力学性能和成形极限。李彦波等用多元回归的方法对6016铝合金的FLD0进行了拟合,建立了FLD0的新公式。以上研究为本文提供了有益的借鉴,但以上对成形极限和力学性能的测试都是通过传统的网格坐标的方法测量的,精度和效率都不高。

数字图像相关法(digital image correlation,DIC)是一种全场动态视觉测量方法,具有非接触、精度高、受环境影响小、自动化程度高等优点,克服了坐标网格法的不足,并逐步在板料成形应变检测中得到应用。Pires等[7]采用数字图像相关法,对A5052铸造铝合金的成形性能进行了研究。Zhang[8]等在AA5086成形极限试验中应用了DIC技术,并将试验结果与基于M-K模型的有限元数值模拟结果进行了对比。DIC在金属材料的成形性能研究的应用越来的越广泛。

结合DIC设备对6016铝合金的成形极限和力学性能进行精确测量,并与不同屈服条件下理论推导得到的成形极限进行对比,找出相对准确的预测方法。

1 AA6016-T4铝合金基本力学性能

按照最新国家标准GB/T228.1-2010,分别沿板材 0°、45°及 90°轧制方向截取拉伸试样。按照 GB/T5027—2007 和GB/T5028—2008 标准测定应变强化系数n、塑性应变比r,以上试验均遵照 GB/T228—2002 金属拉伸室温试验法进行单向拉伸试验测定。AA6016-T4铝合金的基本力学性能如表1所示。

 

表1 AA6016的力学性能

  

材料名称屈服强度σ0.2/MPa抗拉强度σb/MPa断后伸长率ε50/%硬化系数n厚向异性R0R45R90AA6016-T4150240280.21470.3570.3580.34

2 FLD的理论计算

2.1 SwiftHill失稳极限

板材在冲压成形的塑性变形过程中,由于塑性变形不能稳定地进行,往往会导致板材的起皱或者拉裂。拉伸失稳是板材成形失效的最主要方式,因此关于这方面的理论有很多,其中最有代表性的是Swift的分散性颈缩失稳理论和 Hill 的集中性颈缩失稳理论。

将在Hill48屈服准则下的等效应力式带入Swift分散性失稳准则,得到在Hill48下的Swift失稳极限。

 
 

式中: ε1——主应变;

猪群发生本病时,最初多为最急性和急性,以后逐渐以亚急性和慢性为主。该病主要以排泄黄、白、血痢为特征,一般表现为精神、食欲差,下痢拉稀或水样带血粪便,体温微热,喜欢喝水,弓背,严重时脱水,腹部蜷缩,行走摇摆,用后脚踢腹,被毛粗乱无光,迅速消瘦、虚弱,后期排便失禁,气味特臭。

ε2——次应变;

将Hill79屈服准则下的等效应力带入到Swift分散性失稳准则,得到在Hill79下的失稳极限:

r90——90°方向的各向异性指数;

外观调查包括路面面层损坏情况,横缝、车辙、纵缝分布、翻浆或路基沉陷情况等。检测项目分为弯沉(沥青路面)、平整度、横坡度、厚度、宽度、表面抗滑、错台率(混凝土路面)等。根据对路面的评定结果的严重程度,结合对当地交通状况、交通组成、路面病害、路基路面结构强度、材料性能、路基排水状况、路基稳定性等因素进行系统的,深入的分析。收集上述资料能为更好地完成改扩建设项目提供最基本、最可靠的设计的依据。

n—— 硬化指数。

带入Hill集中性失稳准则得到在Hill48下的Hill失稳极限。

 
 

2.2 基于Hill79屈服准则的极限计算

将Hill79屈服准则下的等效应力带入到Hill集中性失稳准则,得到在Hill79下的失稳极限:

 
 

r0——0°方向的各向异性指数;

 
 

根据keeler公式:

美丽乡村建设项目的业主单位、设计团队、施工单位和属地村民等各方主体应本着共同参与、配合互动、协商妥协的理念,以美丽乡村规划设计为纲领,通过陪伴式服务(含驻地式指导),采用乡土材料和适用技术,准确、经济、有效地建设美丽乡村。

σ1>σ2>0,m为大于1的材料参数可以通过以下求得:

 

式中:σ0为抗拉强度,MPa;σs 为屈服强度,MPa。

将基本力学性能带入到Hill和Swift失稳极限公式中,就可以求得材料的各种屈服准则和失稳准则下的极限应变值。计算出各种条件下的极限应变值后,将这些极限应变点(ε1ε2)绘制在 ε1-ε2坐标系中,并且拟合成一条光滑的曲线就得到6016铝合金在常温下的成形极限图(FLD)。其中图3是材料服从Hill48屈服准则,且分别服从Swift分散性失稳准则和Hill集中性失稳准则的相应FLD;图4是材料服从Hill79屈服准则,且分别服从Swift分散性失稳准则和Hill集中性失稳准则的相应FLD。

2.3 基于keeler公式的成形极限计算

其中:

t ≤ 2.5时,FLD0=(23.3+14.13tn/0.2

式中t为试样厚度,mm。

t>5.5时,FLD0=75.13×n/0.21

基于市政道路桥梁过渡段的路基路面施工技术研究……………………………………………………… 杨艳丽(3-84)

2.5≤ t≤5.5时,FLD0=(20+20.67t-1.94t2n/0.2

3 FLD的实验获得

实验室用的材料AA6016由西南铝业提供,通过单向拉伸实验得到其基本力学性能见表1。材料的厚度为1 mm。试件参考ISO 12004-2: 2008( GB /T 24171. 2-2009) 标准经线切割制备而成。试件表面喷涂黑、哑光白漆形成黑白相间的散板图案,作为数字图像相关法匹配和跟踪被测件表面变形的特征。

虽然在千禧年之后,SUV的概念已经逐渐向公路行驶倾斜,但第三代路虎发现仍旧配备了和揽胜几乎没有差别的全地形反馈适应系统。这套可以根据路况进行选择,通过电子控制技术调整几乎全车设备以保持最佳行驶性能的系统让第三代路虎发现拥有了最为全面的性能表现,与此同时也彻底解放了驾驶者。驾驶者只需要了解自己所身处的环境,正确选择全地形反馈适应系统所提供的选项,剩下的就全部交由第三代发现来完成就好。

板料成形采用Nakazima实验法,即半球刚性凸模胀形实验。通过改变试件的宽度使其侧向约束改变,从而得到从单拉到等双拉的成形极限。润滑采用先在试件和冲头之间涂上润滑脂的方法,再给冲头和试件之间贴上硅胶垫。将试件安装到成形极限上,对中并夹紧后,启动实验机的同时开启相机,采集不同宽度试件在成形过程不同时刻的图像(不同变形状态)。成形极限机的冲头速度设为1mm/s,压边力设置为250kN,相机采集频率为15帧。

当然,我们说勃列日涅夫时期重新斯大林主义化,最主要的内容还是表现在政治、经济体制的僵化和“成熟化”方面,即这一时期的体制的基本方面仍然是斯大林时期留下的传统体制模式。另外,我们说重新斯大林主义化,决不意味着勃列日涅夫时期与斯大林时期一模一样。而基本含义是指“要保持和重建斯大林时期的秩序和机制”[33]213。

通过aramis软件的flc功能生成材料在不同宽度下的成形极限处的主应变,如图1所示;通过flc功能生成对应的flc曲线如图2所示。

  

图1 不同宽度的AA6016试样在ARAMIS 软件上的极限应变云图

  

图2 服从Hill48屈服准则

4 理论计算和实验的对比

(3)地下水的排泄。地热田北、东、南面地势相对较高,西面较低,赋存于F2断裂中的地热水在深部被F1断裂所阻后变道,沿F1断裂带上涌,在接近地表处,由于盖层节理裂隙中冷水富集,地热水不断被混合降温,之后继续沿断裂带及错综复杂的裂隙上涌形成温泉,因此自流钻孔、温泉出露区均是地热水的排泄区。

  

图3 服从Hill79屈服准则

在单向拉伸应力状态和靠近单向拉伸的平面拉伸应力状态时,运用Hill集中性失稳理论来求解极限问题;在等双拉伸应力状态和靠近等双拉伸的平面拉伸应力状态时,运用Swift分散性失稳理论来求解极限问题。因此将两者合并而成形得到完整的FLD,如图4所示。满足keeler公式的FLD如图5所示。由DIC设备测量得到的实验的FLD曲线如图6所示。将上述曲线在一张图中描述,如图7所示。

  

图4 服从两种屈服准则的完整FLD

  

图5 满足Keeler经验公式的FLD

5 结语

1) DIC设备测量得到的6016铝合金的FLC曲线位于由Keeler公式预测的FLC曲线的下方,并且有较大的误差,左侧的误差率在16%左右,右侧的误差比较大,但总体趋势大体一致。

2) DIC设备测量得到的6016铝合金的FLC曲线位于由Hill48和Hill79预测的FLC曲线的上方,并且有较大的误差,左侧的误差率分别是34%和36%,右侧的误差在18%左右,总体趋势大体一致。

  

图6 实验测得的FLD

  

图7 所有结果的对比图

3) 在使用理论预测6016铝合金的FLC时候,无论是Keeler还是Hill48或Hill79都无法做到准确预测,但是采用Hill48或Hill79预测的结果比较安全。

4) keeler公式得到的曲线相对更加接近实验数据,但是其右侧部分和实验数据趋势相差较大,表明keeler公式并不适用于铝合金的预测。

参考文献:

[1] 时张杰,童国权. 铝合金AA5083超塑性变形力学特性[J]. 机械制造与自动化,2007,36(6):25-28.

支承辊是轧钢生产中的重要部件,使用过程中存在失效现象。支承辊在使用中的失效主要有剥落、断裂和表面裂纹三种形式,其中辊身剥落出现的概率最高,是支承辊失效的主要形式。支承辊因辊身局部剥落仅失去少量工作层而失效,如果直接报废不但造成资源浪费,也使钢厂辊耗居高不下,生产成本上升。所以很有必要对支承辊辊身剥落失效进行分析研究。

若某一对象和与它在空间上相邻并在一段连续时间内出现的邻居有着显著的差异,则该对象称为时空异常对象.时空异常检测旨在从时空数据中找出严重偏离正常模式的对象[9].Das等利用基于距离和邻居的异常探测方法从全球气候系统中检测出时空异常模式,这个模式已成功应用于极端气候事件的预测[10].将此模型用于本系统中有两方面的用处,首先在云计算中分析人员的生理状况(如人员健康状况、女性生理期等),再而则可以分析建筑物内人员的异常流动,由此提前预估建筑物内的局部负荷.

我国的最高反腐败机构应该是从宏观上领导、监督和协调全国的反腐败斗争,因此,该机构的名称,不能拘泥于“反贪污”、“反贿赂”、“检察院”等狭义名称,可考虑定名为“中央廉政总署”或“国家廉政总署”。

[2] 丁向群,何国术,陈成封,等. 6000系汽车车用铝合金的研究应用进展 [J]. 材料科学与工程学报,2005,23(2):302-305.

[3] 韦韡,蒋鹏,曹飞. 6082铝合金的高温本构关系[J]. 塑性工程学报,2013,20(2):100-106.

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[5] 盈亮, 申国哲, 胡平, 等. AA6016铝材烘烤硬化性能研究 [J]. 机械工程学报, 2011, 1(10): 19-24.

[6] 赵培峰,任广升,沈智,等. 6061铝合金热压缩变形条件对流变应力的影响及其本构方程的研究[J]. 塑性工程学报. 2007,14(6):130-133.

新型SPAD器件的I-V特性曲线如图2所示,得到的雪崩电压仿真值约为37.1V。图3为在过偏压3V、温度20℃下的SPAD器件的二维电场仿真分布图。图中区域1为主雪崩区,电场分布均匀,场强约为3.89×105V/cm,雪崩区结深约为3μm,雪崩区宽度达到1μm,可以明显提高对近红外短波光子的探测响应;区域2和 3为深N阱内部的两个对称环状的次雪崩区,在结深方向大概有2μm分布深度,电场强度约为2.23×105V/cm,有利于提高中短波光子的响应,拓宽器件光谱响应范围。

[7] Pires G, Robert M, Arrieux R. Studies on drawing of the aluminum A 5052 alloy in the thixocast condition [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2004, 157(51): 596-603.

[8] Zhang C, Leotoing L, Zhao G, et al. A methodology for evaluating sheet formability combining the tensile test with the M-K model [J]. Materials Science & Engineering A, 2010, 528(1): 480-485.

 
陈天明,严大伟,李娟
《机械制造与自动化》2018年第02期文献

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