各向異性金屬薄殼變形理論

目錄
前言
第1章　概論　1
1.1　金屬薄殼的定義及分類　1
1.2　金屬薄殼成形技術及變形理論　1
1.2.1　金屬薄殼成形技術及特點　1
1.2.2　各向異性金屬薄殼變形理論的內涵　2
1.3　各向異性金屬薄殼變形理論的研究現(xiàn)狀　4
1.3.1　各向異性金屬薄殼的本構模型　4
1.3.2　各向異性金屬薄殼的成形極限　6
1.4　各向異性金屬薄殼變形理論的新進展　8
第2章　各向異性金屬薄殼的屈服準則　11
2.1　薄壁金屬材料的各向異性　11
2.1.1　薄壁金屬板材的各向異性　11
2.1.2　薄壁金屬管材的各向異性　13
2.2　屈服準則的概念　13
2.3　各向異性特性的理論預測　15
2.3.1　單向拉伸屈服應力的預測　15
2.3.2　厚向異性系數(shù)的預測　16
2.4　經(jīng)典各向異性屈服準則：Hill'48屈服準則　17
2.4.1　Hill'48屈服準則的參數(shù)確定　17
2.4.2　Hill'48屈服準則的預測特性　23
2.4.3　Hill'48屈服準則的不足　24
2.5　先進各向異性屈服準則　25
2.5.1　Barlat'89屈服準則　26
2.5.2　Yld2000-2d屈服準則　29
第3章　各向異性金屬薄殼的本構模型　33
3.1　彈塑性本構關系及本構模型　33
3.1.1　彈塑性本構關系　33
3.1.2　本構模型的建立　34
3.2　加卸載準則　35
3.2.1　加卸載概念　35
3.2.2　單向應力狀態(tài)下的加卸載　35
3.2.3　一般應力狀態(tài)下的加卸載　35
3.3　各向異性金屬薄殼的加載與硬化　36
3.3.1　加載條件　36
3.3.2　硬化規(guī)律與硬化模型　37
3.3.3　等向強化模型　37
3.4　各向異性金屬薄殼的塑性流動　40
3.5　各向同性金屬薄殼的本構關系　42
3.6　各向異性金屬薄殼的本構關系　44
3.7　各向異性金屬薄殼本構關系的應用　47
第4章　各向異性金屬薄殼本構模型的參數(shù)確定　49
4.1　基于板狀試樣的本構模型參數(shù)確定　49
4.1.1　采用應力數(shù)據(jù)的模型參數(shù)確定方法　49
4.1.2　采用應變數(shù)據(jù)的模型參數(shù)確定方法　52
4.1.3　基于板狀試樣確定模型參數(shù)的缺點　56
4.2　基于管狀試樣的本構模型參數(shù)確定　56
4.2.1　正應力相關參數(shù)的確定　56
4.2.2　剪應力相關參數(shù)的確定　60
4.3　試驗數(shù)據(jù)的選擇組合及參數(shù)求解　60
4.3.1　試驗數(shù)據(jù)的選擇與組合　60
4.3.2　模型參數(shù)的求解方法　61
4.4　薄壁管單軸力學性能參數(shù)測定　62
4.4.1　軸向拉伸試驗　62
4.4.2　環(huán)向拉伸試驗　63
4.5　薄壁管雙軸力學性能參數(shù)測定　68
4.5.1　雙軸可控加載試驗方法　68
4.5.2　雙軸可控加載試驗裝置　72
4.5.3　雙軸可控應力加載試驗　76
4.6　薄壁管剪切力學性能參數(shù)測定　78
4.6.1　純剪試驗原理　78
4.6.2　剪切試樣設計　79
4.6.3　剪切試驗　81
第5章　各向異性金屬薄殼全應力域本構模型及應用　83
5.1　各向異性鋁合金薄壁管全應力域變形特性　83
5.1.1　全應力域屈服特性　83
5.1.2　全應力域流動特性　85
5.2　各向異性鋁合金薄壁管變形特性理論預測　86
5.2.1　常用本構模型系數(shù)確定　86
5.2.2　屈服行為理論預測　87
5.2.3　流動行為理論預測　91
5.2.4　理論預測偏差原因　94
5.3　各向異性鋁合金薄壁管全應力域新本構模型　95
5.3.1　全應力域本構模型構建　95
5.3.2　新本構模型的外凸性　97
5.3.3　新本構模型的系數(shù)確定　99
5.3.4　新本構模型的預測特性　103
5.3.5　新本構模型準確性驗證　106
5.4　各向異性薄壁管全應力域本構模型的應用　110
5.4.1　本構模型有限元實現(xiàn)　110
5.4.2　內高壓成形過程變形行為分析　113
5.5　基于本構模型的薄壁管各向異性參數(shù)測定　116
5.5.1　面內各向異性參數(shù)測定理論　117
5.5.2　典型薄壁管面內各向異性參數(shù)　123
第6章　各向異性金屬薄板力學性能及成形極限　125
6.1　金屬薄板性能測試方法　125
6.1.1　薄板脹形基本原理　125
6.1.2　線性加載：定邊界約束凹模脹形　128
6.1.3　非線性加載：變邊界約束凹模脹形　129
6.1.4　薄板脹形試驗專用裝置　131
6.2　不同加載條件下各向異性金屬薄板的性能　132
6.2.1　材料和測試方案　132
6.2.2　線性和非線性加載下的變形規(guī)律　134
6.2.3　線性和非線性加載下的力學性能　139
6.2.4　線性和非線性加載下的成形極限　141
6.3　基于韌性斷裂準則的成形極限理論預測　143
6.3.1　預測模型及參數(shù)確定　143
6.3.2　預測模型的特性分析　146
6.3.3　線性加載條件下的成形極限　148
6.3.4　非線性加載條件下的成形極限　149
第7章　各向異性金屬薄壁管力學性能及成形極限　150
7.1　金屬薄壁管性能測試方法　150
7.1.1　薄壁管軸向定約束脹形　150
7.1.2　薄壁管軸向變約束脹形　162
7.1.3　薄壁管雙面加壓脹形　163
7.2　軸向定約束狀態(tài)薄壁管力學性能及成形極限　168
7.2.1　軸向定約束條件下的力學性能　168
7.2.2　基于軸向約束條件的成形極限圖　170
7.3　軸向變約束狀態(tài)薄壁管力學性能及成形極限　172
7.3.1　平面應力線性加載條件力學性能及成形極限　172
7.3.2　平面應力非線性加載條件成形極限　176
7.4　雙面加壓狀態(tài)薄壁管力學性能及成形極限　178
7.4.1　三向應力狀態(tài)力學性能　178
7.4.2　三向應力狀態(tài)成形極限　180
7.5　環(huán)向壁厚非均勻薄壁管的成形極限　186
7.5.1　M-K模型中壁厚不均勻系數(shù)的定義　186
7.5.2　薄壁管偏心度對FLC的影響　188
7.5.3　鋁合金擠壓管的成形極限　190
參考文獻　192
附錄　國家標準　195
CONTENTS
Preface
Chapter 1　Introduction　1
1.1　Definition of thin shells of metals and its classification　1
1.2　Forming technology and deformation theory for thin shells of metals　1
1.2.1　Forming technology for thin shells of metals and its characters　1
1.2.2　Deformation theory for thin shells of anisotropic metals　2
1.3　State-of-the-art of deformation theory for thin shells of anisotropic metals　4
1.3.1　Constitutive model for anisotropic metals　4
1.3.2　Forming limit of thin shells of anisotropic metals　6
1.4　Recent developments in the deformation theory for thin shells of anisotropic metals　8
Chapter 2　Yield Criteria for Anisotropic Metals　11
2.1　Anisotropy of thin-walled metals　11
2.1.1　Anisotropy of thin-walled sheets　11
2.1.2　Anisotropy of thin-walled tubes　13
2.2　Concept of yield criterion 　13
2.3　Theoretical prediction of anisotropic properties　15
2.3.1　Prediction of uniaxial tension yield stress　15
2.3.2　Prediction of anisotropic coefficient　16
2.4　Classical anisotropic yield criterion: Hill'48 model　17
2.4.1　Parameter determination of Hill'48 model　17
2.4.2　Prediction characteristics of Hill'48 model　23
2.4.3　Limitation of Hill'48 model　24
2.5　Advanced anisotropic yield criteria　25
2.5.1　Barlat'89 model　26
2.5.2　Yld2000-2d model　29
Chapter 3　Constitutive Model for Anisotropic Metals　33
3.1　Elasto-plastic constitutive relationship and constitutive model　33
3.1.1　Elasto-plastic constitutive relationship　33
3.1.2　Construction of constitutive model　34
3.2　Loadingandunloadingcriteria　35
3.2.1　Concept of loadingandunloading　35
3.2.2　Loading and unloading under uniaxial stress state　35
3.2.3　Loading and unloading under general stress state　35
3.3　Loading and hardening of anisotropic metals　36
3.3.1　Loading condition　36
3.3.2　Hardening rule and hardening model　37
3.3.3　Isotropic hardening model　37
3.4　Plastic flow of anisotropic metals　40
3.5　Constitutive model for isotropic metals　42
3.6　Constitutive model for anisotropic metals　44