金材粉末物料在研发模具勘验伤情中运用

2023-01-05 15:12:19

  多孔材料的韧性损伤模型从物理学观点来讲,损伤是随微空洞和微裂纹的形成和发展,最后形成宏观裂纹,Gurson<1>分析了带有空洞的构元的力学行为,提出了描述多孔材料的弹塑性流动势方程=F2p2s+2fpcoshm2s-1+f2p(1)式中为多孔材料的弹塑性流动势;Fp为多孔材料流动应力;m为静水应力;fp为空穴体积率;s为基体材料屈服应力。

  Gurson认为fp达到100%时,材料单元完全丧失承载能力。但实际材料失效时fp达不到100%,且该假设没有考虑空穴周围的非均匀应力场和相邻空穴间相互影响,因而,在实际应用中误差较大。

  Tvergaard等考虑空穴周围的非均匀应力场和相邻空穴间相互影响而引入参数q1,q2,对Gurson的多孔材料的流动势方程进行修改,并用f来代替fp,其中f为fp的函数,建立的模型为=F2p2s+2q1fcosh3q2m2s-1+(q1f)2(2)式中q1,q2为考虑空穴周围非均匀应力场和相邻空穴之间相互作用的修正系数,而f

  为f=fpfpfcfc+fu-fcfF-fc(fp-fc)fp>fc(3)式中fc是fp的一个临界值,当fp达到fc时,空穴开始聚合,随后材料的应力承载能力便迅速衰减。fF是应力承载能力完全丧失时的空穴体积率,此时f=fu。由于该模型涉及的参数较多,有些参数很难通过实验获取,如fc。

  韧性损伤模型,在成形过程中,表达式中积分为一变量,它描述了在应力、应变、密度分布及其积累因素影响下,材料的损伤状态,当某处该变量达到一临界值时,该处出现裂纹。使用该模型进行计算时,将积分表达式定义为变量C1,通过有限元分析计算出节点上的相对密度、静水压力m和等效应力e,然后可由各加载步计算结果的累加获得积分表达式值C1,并以C1度量材料的损伤程度,当某节点C1>C时,该点出现裂纹。这样通过有限元分析可以跟踪整个加载过程中所有节点上材料的材质劣化和损伤状况。

  结论本文以Lee粉末压制模型和多孔材料塑性理论为基础,并假设空穴密度积累到一个临界值时,材料出现裂纹,推导出了一个韧性损伤模型。该模型结合Lee金属粉末压制模型,能够跟踪多孔材料成形的整个加载过程中所有节点材料的材质劣化和损伤状况,并预测裂纹的出现。

长沙琅峰金属材料有限公司

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