超塑性拉伸变形定量力学解析

论文摘要

本文是导师宋玉泉教授对超塑性变形力学解析理论和成形规律三十多年研究的一个组成部分。根据他的研究思路,本文在试验的基础上对超塑性拉伸变形进行定量力学解析:首先是材料参数的理论研究和实验测量,然后在此基础上建立了唯象的变参数本构方程,针对具体的拉伸试验数据,又建立了针对实际的变参数本构方程。最后对材料参数和温度因素对超塑性拉伸失稳的影响进行理论分析,导出失稳的普适判据和具体变形路径下的失稳判据。理论分析均基于连续介质力学的基本理论,试验数据详实可靠,理论和试验方面均有创新和突破,形成了有机的系统的整体。本文的研究为超塑性变形的宏观力学规律和微观物理机理相互衔接提供理论基础,这对深入揭示超塑性的本质有重要意义,同时也是研发新的超塑性材料和简化超塑性预处理的重要依据。另外,本文的研究也可为实际生产实践提供理论指导。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 超塑性概述
• 1.2 超塑性的含义
• 1.3 超塑性拉伸变形力学解析理论的研究意义
• 1.4 超塑性拉伸本构关系的发展
• 1.4.1 超塑性拉伸本构方程的发展简述
• 1.4.2 现有本构方程存在的问题
• 1.5 材料参数的研究及测量方法
• 1.5.1 拉伸试验法对m 值测量的简述
• 1.5.2 拉伸试验法测量m 值的归类
• 1.5.3 不同方法测得的结果不同
• 1.5.4 n 值的测量
• 1.5.5 应力松弛指数τ的研究
• 1.5.6 m、n 和τ值理论和实验研究的必要性
• 1.6 超塑性拉伸失稳的研究
• 1.6.1 Considere 的经典分析
• 1.6.2 应变硬化和应变速率敏感性材料的失稳分析及缺陷影响
• 1.7 超塑性拉伸断裂的研究
• 1.7.1 超塑性拉伸颈缩发展过程及极限应变分析
• 1.7.2 考虑空洞因素的断裂分析
• 1.7.3 Kaibyshev 的CGBS 模型的细观分析
• 1.7.4 关于超塑性拉伸失稳和断裂的研究存在的问题
• 1.8 本文的主要工作
• 第二章 材料参数的理论和测量方法
• 2.1 前言
• 2.2 材料参数的力学涵义
• 2.2.1 由力学变量状态方程定义的m 和n 值
• 2.2.2 由力学变量表达的m 和n 值测量公式
• 2.2.3 由实验变量表达的m 和n 值测量公式
• 2.2.4 m 和n 值的力学解析
• 2.2.5 由力学变量状态方程定义的应力松弛指数τ值
• 2.3 材料参数的精确测量方法
• 2.3.1 m 值的数值模拟
• 2.3.2 n 值的数值模拟
• 2.3.3 τ值的数值模拟
• 2.4 数值模拟方法
• 2.4.1 拟合函数一般形式与对数形式的比较
• 2.4.2 拟合函数的选择
• 2.4.3 几种拟合方法的比较
• 2.5 小结
• 第三章 试验测量结果
• 3.1 实验过程
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 Zn-596Al 的测量结果
• 3.2.1 m 值的测量
• 3.2.2 n 值的测量
• 3.2.3 τ值的测量
• 3.3 Al-Zn-Mg-Zr 的测量结果
• 3.3.1 m 值的测量
• 3.3.2 n 值的测量
• 3.3.3 τ值的测量
• 3.4 黄铜H62 的测量结果
• 3.4.1 m 值的测量
• 3.4.2 n 值的测量
• 3.4.3 τ值的测量
• 3.5 小结
• 第四章 超塑性拉伸流变方程的力学解析
• 4.1 拉伸本构方程的发展回顾
• 4.2 本构方程的理论推导及其力学涵义
• 4.2.1 本构方程的存在条件
• 4.2.2 几种特殊情况下本构方程的推导
• 4.2.3 包含nε& （ ε） 和mε（ ε& ） 的变参数本构方程
• 4.3 基于材料参数测量结果的变参数本构方程
• 4.3.1 Zn-596Al 变参数本构方程
• 4.3.2 Al-Zn-Mg-Zr 变参数本构方程
• 4.3.3 H62 变参数本构方程
• 4.4 基于二维曲面拟合的变参数本构方程
• 4.4.1 Zn-596Al 变参数本构方程
• 4.4.2 Al-Zn-Mg-Zr 变参数本构方程
• 4.4.3 H62 变参数本构方程
• ε& （ε, ε|. ） 和mε（ ε, ε|. ） 的推导'>4.5 n_ε& （ε, ε|. ） 和mε（ ε, ε|. ） 的推导
• 4.6 小结
• 第五章 超塑性拉伸失稳分析
• 5.1 超塑性拉伸动态流变过程和拉伸失稳的研究现状
• 5.2 理论分析
• 5.2.1 理论基础
• 5.2.2 试样整体分析
• 5.2.3 试样局部分析
• 5.2.4 最小阻力定律
• 5.3 拉伸失稳分析
• 5.3.1 载荷失稳
• 5.3.2 几何失稳
• 5.3.3 应力失稳
• 5.3.4 断裂失稳
• 5.3.5 超塑性拉伸失稳的归一化
• 5.4 温度对超塑性拉伸失稳的影响
• 5.4.1 本构方程
• 5.4.2 温度均一连续上升的失稳分析
• 5.4.3 不均匀温度场的失稳分析
• 5.4.4 温度对失稳影响的归一化
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间公开发表的学术论文及其他成果
• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 导师及作者简介