机械工程学报

作者：赵辰辰, 刘江林, 李子轩, 王涛

单位：1. 太原理工大学机械与运载工程学院 太原 030024;2. 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心 太原 030024

关键词：AZ31B镁合金,GTN损伤模型,镦粗成形,低应力三轴度,孔洞；

基金：国家自然科学基金重点(U1710254)、国家自然科学基金面上(52075359)、山西省基础研究计划(20210302124115)和中国博士后科学基金(2020M670710)资助项目。

镁合金在成形过程中极易产生开裂，精准的损伤预测可以为塑性成形工艺提供理论支撑。为此，基于含连续介质剪切损伤因子的Gurson-Tvergarrd-Needleman(GTN)损伤模型被应用于预测镁合金成形时的损伤演化，通过压缩试样的力-位移曲线标定了AZ31B镁合金的流动应力和剪切损伤参数，预测并验证了AZ31B镁合金在镦粗工艺下的表面损伤及开裂，扩展了模型对低应力三轴度下的成形工艺损伤预测的适用性。在此基础上，对AZ31B镁合金在受压条件下损伤成因、裂纹扩展进行了分析。结果表明，随着压缩位移的增加，镁合金侧面中心区域的切应力不断增加，在此作用下基体内部孔洞沿非垂直压缩方向伸长、聚合，最终形成宏观裂纹；镦粗后的试样侧面裂纹走向与垂直压缩方向所成角度范围为34°～46°，改进的GTN模型模拟结果为44°～54°，原始GTN模型模拟结果均呈90°；改进后的GTN模型可应用于预测镁合金在轧制、热冲压等工艺下的损伤演化行为，为后续工艺优化奠定基础。

来源：2023年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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