AZ31镁合金板材温热高速率本构关系研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文AZ31镁合金板材温热高速率本构关系研究姓名：薛翠鹤申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：黄尚宇20100501摘要材料的本构关系，尤其是动态冲击载荷下的弹塑性本构关系一直是材料与力学领域研究的重点。镁合金因其为最轻的金属结构材料而受到了强烈的关注，并广泛应用于航空航天、汽车以及电子产品等领域。随着计算机和数值计算方法的发展，数值模拟成为研究问题的重要手段，但是材料的动态本构关系一直是束缚其发展的瓶颈。目前从文献上看，很多学者所建立的本构方程，关于镁合金材料热压缩变形

2、应力与应变定性分析的研究很多，但关于镁合金材料在热拉伸变形条件下应力、应变、应变速率和温度之间关系的描述并不多见，故文献中提出的本构关系模型还存在不足，对于拉伸类变形，引用时难免会出现很大的误差。本研究的目的就是建立可以满足计算精度的AZ31镁合金高应变速率温热拉伸类变形本构关系模型。本文首先介绍了AZ3l镁合金温成形及高速率成形研究进展，其次介绍了材料的本构关系，在塑性变形阶段材料的应力不仅与应变有关，还受材料的加载历史、应变率和温度影响，重点介绍了应变率及温度对材料成形性能的影响，并列举了几种常

3、用与AZ31镁合金的本构方程。为了建立AZ31镁合金温热高速率本构方程，作者对AZ31镁合金进行了旋转盘动态拉伸力学性能测试，得到了材料在不同温度不同应变率条件下的应力．应变关系曲线，分析了变形温度及应变率对材料成形性能的影响规律。结果表明：1)在应变率一定的前提下，峰值应力随着温度的升高而降低，材料的延伸率随着温度的升高而增加；2)在温度一定的前提下，应变率越高，峰值应力也越高；3)随着应变的增加，AZ31镁合金屈服强度提高，其流变应力迅速达到峰值，缓慢上升到应变值达到一定时，呈下降趋势，使流变应

4、力下降。本文根据实验得到的AZ31镁合金应力．应变数据及其关系曲线，通过模型选择、数值计算建立镁合金在温热高速率成形下的本构方程。最后根据电磁胀形得到的实验数据和数值模拟得到的模拟结果来验证所得的本构方程的准确性。结果显示，所求得的本构方程能很好地模拟材料的变形过程，具有一定的理论指导意义。关键词：应变率；温度；本构关系；镁合金；动态拉伸Abs仃actTheconstitutiverelationsofmaterials，especiallydynamicplasticconstitutiverel

5、ations，havealwaysbeenoneoftheemphasesinmechanicalandmaterialfields．Asthelightestmetal，magnesiumisattractingmoreandmoreinterests，andwidelyusedintheaviation．automotiveandelectricalindustries．Withthedevelopmentofcomputerandthemethodofnumericalcalculation,

6、numericalsimulationhasbecomeanimportantmeasureinstudyingengineering，whiledynamicconstitutiverelationsofmaterialsiSstillanobstacleastrictingitsdevelopment．Butfromthecurrentliteratures，wecanseethattheconstitutiveequationsofmagnesiumalloymanyscholarshavee

7、stablishedarealmostaboutthequalitativeanalysisresearchofitsstressandstrainunderhotcompressiondeformation,whichCannotbeusedtodepicttherelationshipofitsstress，strain，strainrateandtemperatureunderthehottensiledeformation．Sofortensiledeformation，theconstit

8、utiverelationmodelsmentionedintheliteraturesareinsufficient，quotewhichwillcitebigerrorinevitably．ThepurposeofthisstudyiStobuildaaccurateconstitutiverelationshipmodelofAZ31magnesiumalloyuhderthehottensiledeformationwithhighstrainrate．Fir