第12卷第4期
中国有色金属学报2002年8月
Vol.12No.4Aug. 2002TheChineseJournalofNonferrousMetals
[文章编号]1004-0609(2002)04-0701-05
塑性变形对铝合金弹性模量的影响
李雪春,杨玉英,王永志,包 军
(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)
①
[摘 要]回弹是影响弯曲件精度的主要障碍,而弹性模量是影响回弹的重要因素之一。一般工程应用中都把弹
性模量作为常数,而实际上弹性模量随塑性变形的进展在不断发生变化。为了准确把握弹性模量值在塑性变形过程中的变化规律,针对应用广泛的铝合金材料,采用静力学实验方法,对常用的退火LY12及退火LF21铝合金的弹性模量在塑性变形中的变化情况进行了实验研究。得到了弹性模量值随塑性变形程度及加载方式变化的规律,并分别归纳为数学模型。
[
关键词]塑性变形;弹性模量;回弹;加载方式[中图分类号]TG386
[]A
,角度来说,大小的尺度,则是原子间结合力强弱的反映。,一般金属材料的弹性模量就是指杨氏模量,即正弹性模量。
弹性模量的大小对弯曲件的回弹影响很大。而且冲压成形时的形状冻结、面畸变和制件的刚度等都受材料的弹性模量支配。由此可见,弹性模量对弯曲件的成形精度有着重要的影响[1～3]。一般工程应用中都把弹性模量作为常数,而实际上弹性模量随变形的进展在不断的变化,这种变化的程度对某些材料是很大的[4～6]。此时如果仍采用不变的弹性模量来计算、预测回弹或评价制件的刚度,则所得结果与实际情况就会有很大的偏离[7～9]。目前,对冷轧钢板的弹性模量在塑性变形过程中的变化规律已经有了研究,并将结果引入到了对弯曲件回弹的有限元模拟中,有效地提高了回弹的模拟精度[10～13]。不过,对应用广泛的铝合金的弹性模量在塑性变形中的变化情况,却至今无人进行过系统的研究。铝合金与钢在变形性能上有很大不同,铝合金成形时,很多情况下是不能套用钢的变形规律的。因此,对铝合金弹性模量与塑性变形的关系进行系统而深入的研究有着重要的意义。本文作者通过实验研究,探讨了常用的LY12(M)和LF21(M)铝合金的弹性模量随塑性变形程度及加载方式变化的规律,并将其总结归纳成了数学模型。
本研究采用静力学实验方法测量弹性模量,即
利用拉伸试验,并在拉伸试件上粘贴应变片。为提高测量的准确程度,采用了自动测试技术,系统组成如图1所示。通过计算机对由光栅测长仪测得的位移信号、由力传感器测得的单向拉伸时的拉力值及由动态电阻应变仪测得的微应变信号,进行自动采集自动处理,可直接取得弹性变形范围内的应力—应变曲线。由于实验测得的应力—应变曲线的初始阶段不是严格意义上的直线,按照取斜率求弹性模量的方法是不够准确的,因此本研究中采用多项式拟合应力—应变曲线,再将曲线外推到零点,求零点的导数,作为弹性模量的数据处理方法。两种材料均选取与轧制方向成0°,45°,90°的试样,按G
B6397—86制成标准拉伸试样。由于现有应变片的极限变形程度一般小于2.5%,所以没办法在一次单拉试验中直接测得弹性模量与塑性变形程度的关系,只能是对材料进行一定程度的塑性变形后,在试件上粘贴应变片,然后加载,在弹性范围内测得其应力—应变关系,来求得在当前塑性变形程度下的弹性模量,进而得到各种不同塑性变形程度下的弹性模量。为得到尽量真实、全面的数据,具体采用如下两种试验方案:
1)方案1 采用多个试样,先分别拉伸变形到不同的塑性变形程度,卸载后在试件上粘贴应变片,再加载,在弹性范围内测量其弹性模量。可称
①[收稿日期]2001-10-22;[修订日期]2001-12-10 [作者简介]李雪春(1968-),女,副研究员,博士.
・702・中国有色金属学报 2002年8月
图1 拉伸实验自动测试系统组成框图
Fig.1 Chartofautomatictestingsystemfortensiletest
为分别加载。
2)方案2 采用一个试样,先拉伸变形到一定的塑性变形程度,卸载后在试件上粘贴应变片,然后加载,在弹性范围内测量其弹性模量。继续加载,使其产生更大的塑性变形,到取得足够的试验数据。。
不同加载方式下,铝合金的弹性模量随塑性变
形程度变化的规律,:
1)
8(1+ε
第12卷第4期
中国有色金属学报2002年8月
Vol.12No.4Aug. 2002TheChineseJournalofNonferrousMetals
[文章编号]1004-0609(2002)04-0701-05
塑性变形对铝合金弹性模量的影响
李雪春,杨玉英,王永志,包 军
(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)
①
[摘 要]回弹是影响弯曲件精度的主要障碍,而弹性模量是影响回弹的重要因素之一。一般工程应用中都把弹
性模量作为常数,而实际上弹性模量随塑性变形的进展在不断发生变化。为了准确把握弹性模量值在塑性变形过程中的变化规律,针对应用广泛的铝合金材料,采用静力学实验方法,对常用的退火LY12及退火LF21铝合金的弹性模量在塑性变形中的变化情况进行了实验研究。得到了弹性模量值随塑性变形程度及加载方式变化的规律,并分别归纳为数学模型。
[
关键词]塑性变形;弹性模量;回弹;加载方式[中图分类号]TG386
[]A
,角度来说,大小的尺度,则是原子间结合力强弱的反映。,一般金属材料的弹性模量就是指杨氏模量,即正弹性模量。
弹性模量的大小对弯曲件的回弹影响很大。而且冲压成形时的形状冻结、面畸变和制件的刚度等都受材料的弹性模量支配。由此可见,弹性模量对弯曲件的成形精度有着重要的影响[1～3]。一般工程应用中都把弹性模量作为常数,而实际上弹性模量随变形的进展在不断的变化,这种变化的程度对某些材料是很大的[4～6]。此时如果仍采用不变的弹性模量来计算、预测回弹或评价制件的刚度,则所得结果与实际情况就会有很大的偏离[7～9]。目前,对冷轧钢板的弹性模量在塑性变形过程中的变化规律已经有了研究,并将结果引入到了对弯曲件回弹的有限元模拟中,有效地提高了回弹的模拟精度[10～13]。不过,对应用广泛的铝合金的弹性模量在塑性变形中的变化情况,却至今无人进行过系统的研究。铝合金与钢在变形性能上有很大不同,铝合金成形时,很多情况下是不能套用钢的变形规律的。因此,对铝合金弹性模量与塑性变形的关系进行系统而深入的研究有着重要的意义。本文作者通过实验研究,探讨了常用的LY12(M)和LF21(M)铝合金的弹性模量随塑性变形程度及加载方式变化的规律,并将其总结归纳成了数学模型。
本研究采用静力学实验方法测量弹性模量,即
利用拉伸试验,并在拉伸试件上粘贴应变片。为提高测量的准确程度,采用了自动测试技术,系统组成如图1所示。通过计算机对由光栅测长仪测得的位移信号、由力传感器测得的单向拉伸时的拉力值及由动态电阻应变仪测得的微应变信号,进行自动采集自动处理,可直接取得弹性变形范围内的应力—应变曲线。由于实验测得的应力—应变曲线的初始阶段不是严格意义上的直线,按照取斜率求弹性模量的方法是不够准确的,因此本研究中采用多项式拟合应力—应变曲线,再将曲线外推到零点,求零点的导数,作为弹性模量的数据处理方法。两种材料均选取与轧制方向成0°,45°,90°的试样,按G
B6397—86制成标准拉伸试样。由于现有应变片的极限变形程度一般小于2.5%,所以没办法在一次单拉试验中直接测得弹性模量与塑性变形程度的关系,只能是对材料进行一定程度的塑性变形后,在试件上粘贴应变片,然后加载,在弹性范围内测得其应力—应变关系,来求得在当前塑性变形程度下的弹性模量,进而得到各种不同塑性变形程度下的弹性模量。为得到尽量真实、全面的数据,具体采用如下两种试验方案:
1)方案1 采用多个试样,先分别拉伸变形到不同的塑性变形程度,卸载后在试件上粘贴应变片,再加载,在弹性范围内测量其弹性模量。可称
①[收稿日期]2001-10-22;[修订日期]2001-12-10 [作者简介]李雪春(1968-),女,副研究员,博士.
・702・中国有色金属学报 2002年8月
图1 拉伸实验自动测试系统组成框图
Fig.1 Chartofautomatictestingsystemfortensiletest
为分别加载。
2)方案2 采用一个试样,先拉伸变形到一定的塑性变形程度,卸载后在试件上粘贴应变片,然后加载,在弹性范围内测量其弹性模量。继续加载,使其产生更大的塑性变形,到取得足够的试验数据。。
不同加载方式下,铝合金的弹性模量随塑性变
形程度变化的规律,:
1)
8(1+ε