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强力旋压连杆衬套本构关系试验与建模研究

作　者: 李涛
导　师: 樊文欣
学　校: 中北大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 连杆衬套 QSn7-0.2 强力旋压成形工艺 Ramberg-Osgood本构关系模型
分类号: TG306
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

强力旋压成形工艺可以使金属筒形件的组织结构和力学性能发生变化，通过强力旋压成形的柴油机连杆衬套，拥有高强度、少切削的特点，应用广泛。随着计算机和数值计算的发展，材料本构关系成为了数值模拟的瓶颈，在常用的数值模拟软件中，没有经过强力旋压成形件的力学性能方面的描述。由此可见，研究常温下旋压件在拉伸条件下的本构关系模型显得十分的重要。本文针对连杆衬套制备材料QSn7-0.2，研究了强力旋压成形工艺中的主要工艺参数以及这些工艺参数对旋压后筒形件力学性能与成形质量影响，选取了本次试验研究的参数的选取范围；然后通过正交试验的方法，选取减薄率Ψt、去应力退火温度T、进给比f这三个因素，进行了三因素五水平强力旋压正交试验，并对其试件进行低温去应力退火处理，基于有限元方法分析了试件在拉伸时应力分布状态，通过常温下的静态拉伸试验，采用电测法与增量法，获得了强力旋压试件在弹性阶段的弹性模量E与泊松比；通过常温下准静态拉伸试验得出强力旋压试件的力-位移曲线，进一步获得了应力-应变曲线，并利用图解法得出需要的力学性能参数。最后，基于试验结果探究了双线性弹塑性本构关系模型以及Ramberg-Osgood本构关系模型，并通过旋压试件应力-应变曲线对Ramberg-Osgood本构关系模型进行了修正，分别对应力范围在规定塑性延伸强度R p0.2以下的应力-应变曲线与应力范围在R p0.2以上的应力-应变曲线进行分析，建立了考虑工艺参数变化的强力旋压成形的连杆衬套的本构关系模型；借鉴Mises屈服准则与随动强化模型，得出基于强力旋压成形的连杆衬套的弹塑性增量本构方程，为强力旋压成形的理论研究和实际应用奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-21
  1.1 课题研究的目的和意义  10-11
  1.2 筒形件强力旋压工艺发展与研究概况  11-15
    1.2.1 国外强力旋压成形工艺研究现状  12-13
    1.2.2 国内强力旋压成形工艺研究现状  13-15
  1.3 本构关系概况  15-20
    1.3.1 应力-应变关系模型  16-18
    1.3.2 屈服准则  18-19
    1.3.3 强化模型  19
    1.3.4 弹塑性硬化材料的增量型本构方程  19-20
  1.4 本文主要研究内容  20-21
2 旋压材料与工艺参数的研究与选取  21-29
  2.1 引言  21
  2.2 旋压坯料 QSn7-0.2  21-22
  2.3 强力旋压主要工艺参数范围的选取及分析  22-27
    2.3.1 旋轮形状参数  22-23
    2.3.2 筒形件壁厚减薄率 t  23-25
    2.3.3 进给比 f  25-26
    2.3.4 旋轮间的轴向错距  26
    2.3.5 各因素对筒形件的影响及试验取值范围  26-27
  2.4 去应力退火对本构关系的影响  27-28
  2.5 本章小结  28-29
3 试验方法与技术  29-51
  3.1 引言  29-30
  3.2 强力旋压试验  30-34
    3.2.1 试验设计与坯料旋压成形  30-33
    3.2.2 旋压结果分析及退火工艺  33-34
  3.3 拉伸试验  34-49
    3.3.1 测量方案  34-39
    3.3.2 加载方案  39-40
    3.3.3 应力-应变曲线  40-49
  3.4 本章小结  49-51
4 本构方程的确定及工艺参数对其影响  51-77
  4.1 引言  51
  4.2 双线性弹塑性应力-应变关系模型  51-58
    4.2.1 弹性变形阶段  52-55
    4.2.2 塑性变形阶段  55-56
    4.2.3 基于双线性弹塑性模型的旋压试件应力-应变模型的确定  56-58
  4.3 变参数 Ramberg-Osgood 应力-应变关系模型  58-72
    4.3.1 弹性变形阶段  59-60
    4.3.2 塑性变形阶段  60-64
    4.3.3 Ramberg-Osgood 模型的误差检验  64-70
    4.3.4 基于 Ramberg-Osgood 模型的旋压试件应力-应变模型的确定及验证  70-72
  4.4 弹塑性增量本构方程的推导  72-76
    4.4.1 屈服准则  72-73
    4.4.2 强化模型  73-74
    4.4.3 弹塑性增量本构方程  74-76
  4.5 本章小结  76-77
5 工作总结与展望  77-79
  5.1 全文工作总结  77-78
  5.2 今后工作展望  78-79
参考文献  79-84
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  84-85
致谢  85-86

强力旋压连杆衬套本构关系试验与建模研究

内容摘要

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