DEFORM圆柱体坯料压缩变形过程应变场分布的研究(2)
2.5 本章小结 9
3 圆柱体坯料压缩变形过程应变场分布的研究 10
3.1引言 10
3.2 建立有限元模型 10
3.3 数值模拟结果及分析 12
3.4 实验验证 16
3.4.1 实验设备 16
3.4.2 实验方案及过程 20
3.5 光塑性法验证 27
3.5.1实验设备 27
3.5.2 切片光塑性实验 28
3.6 应变分布模拟数据的函数拟合 29
4结论 35
致 谢 36
参考文献 37
1绪论
1.1有机玻璃简介
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由于透光度类似于无机玻璃,而且具有较好的透明性,故称为有机玻璃。有机玻璃是一种热塑性塑料,热变形温度为90～100℃,当加热时,分子间的作用力减弱,材料变软,最后在温度≥200℃时,成为粘性液体,冷却后固化,这个过程可以循环,因而可以进行热塑性成型[1]。过去,人们认为它是光学不敏感材料,利用它的光学不敏感性这一特点,在模拟金属压力加工的大变形问题中,恰恰可以得到合适的条纹级数,不致于像光学敏感材料那样,得到过密的条纹。同时,有机玻璃的高温可塑性远远好于聚碳酸酯和环氧树脂等光弹性模拟材料。常温时,有机玻璃是典型的脆性材料,而在冻结温度时的拉伸试验表明,有机玻璃在此温度有很好的塑性,可以用冻结温度时的有机玻璃来模拟热钢的塑性成型过程。有机玻璃的力学性能如表1-1所示,Rsy为压缩时屈服强度;Rby为压缩时的强度极限;E为弹性模量;G为割线模量;Rs1为拉伸时的屈服强度;Rb1为拉伸时强度极限;D为伸长率;W为收缩率;L为塑性状态时的泊松比[2]。
表1-1 PMMA材料的力学特性
1.2网格法
实验应力分析方法的一种。网格法是在试件表面印制或刻划网格，则当试件受载而发生变形时，网格随之变形，通过测量网格因变形而引起的位移，以确定试件的位移场或应变场。它适用于测量5%以上的大应变。在试件表面或某个有代表性的剖面上印制或刻划网格,通过变形前后网格形状的变化,研究金属流动规律的金属塑性加工实验方法。为测定试件的位移和应变分布,分别拍摄试件变形前后的网格图,由其负片测出网格各节点变形前后的坐标值[3]。其实质是:变形前在试件表面或在内部剖分平面上做出(画上、铸上、嵌上等)方格或者同心圆,待变形后观测其变化情况,来确定各处的变形大小。网格法作为一种实验应变分析方法,最早出现在1874年。随着科学技术的不断发展和实验条件的不断改善,国外学者对网格法实验技术作了广泛深入的研究，并且自70年代起,在网格法应用方面取得了不少成果国内学者自初年代初开始在网格法技术和应用方面也作了不少工作。由于在小应变情况下网格法很不灵敏,加上数据采集和处理的繁杂,所以在工业上应用不多。但是随着工业的发展,人们对于大应变问题的研究(诸如塑性变形、断裂等)就显得十分重要。而对大应变问题,最方便而有效的实验手段就是网格法。
1.2.1基本原理
所谓网格法,就是将网格制作在试件表面或内部平面,测变形前后网格上离散点的位置坐标,以确定这些离散点的位移,从而以两离散点间距离除以两位移之差即可得到应变.可以看到,无论变形大小为多少,只要离散点全达到必要的精度,用网格法就能得到理想的结果。
1.2.2网格类型
网格是指用来表示试件上离散点的一系列线条或阵,它可以是方形或矩形网格、圆网格,某些情况下,不规则的划线或材料本身的条纹也可作为网格使用。用圆网格在金属成形过程中对于研究试件的局部区域是非常有用和方便的。因此,采用什么样的网格类型要根据所研究的对象来确定。