壓型鋁板由于具有密度低、耐腐蝕高、比強(qiáng)度高等特點(diǎn)，近來作為重要的輕質(zhì)材料在汽車制造中被廣泛使用。破裂、起皺和回彈是板料沖壓成形中的三大主要質(zhì)量缺陷。鋁合金和鋼板相比，總伸長(zhǎng)率更小， 在室溫下鋁合金的成形性比鋼板的差，更容易出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。

一、影響韌性斷裂的因素很多，主要可以分為兩大類。

1. 一類與材料相關(guān)，如應(yīng)變硬化水平、空穴體積分?jǐn)?shù)和第二相粒子組成等；

2. 二類與工藝相關(guān)，如應(yīng)變速率、摩擦和成形溫度等。

二、鋁合金拉伸試樣斷口兩種類型的韌窩

1. 第一種韌窩的外形大而深，說明5052鋁合金屬于韌性斷裂；

2. 第二種韌窩外形較小，在韌窩的底部和四周分布著一定量的球形顆粒，說明 5052鋁合金有部分脆性斷裂。由于第二種韌窩比例較少，因此 5052鋁合金的主要斷裂機(jī)制屬于韌性斷裂。

三、鋁合金球頭脹形仿真與試驗(yàn)結(jié)果

板料在成形至斷裂的過程中出現(xiàn)了明顯的頸縮，宏觀斷口表現(xiàn)為沿著與厚度方向成 45°方向斷裂，開裂部位斷口比較平整，沒有出現(xiàn)不規(guī)則的起伏，板料厚度在刃口附近出現(xiàn)了明顯的減薄。 有限元仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較吻合，板料開裂處裂紋的位置和形狀大小與試驗(yàn)結(jié)果接 近。說明有限元仿真分析具有較高的模擬精度以及上 述獲得的 Voce 模型參數(shù) Q1、C1、Q2、C2和斷裂應(yīng)變能 Wc是合理的，Cockcroft-Latham 韌性斷裂準(zhǔn)則能夠 很好地預(yù)測(cè) 5052 鋁合金板料成形的開裂失效。

四、鋁板成型開裂結(jié)論

1) 對(duì)鋁合金板進(jìn)行了單向拉伸試驗(yàn)，使用 Voce 模型對(duì)試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行了擬合。將 Cockcroft-Latham 韌性斷裂準(zhǔn)則引入到單向拉伸有限 元模型中，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，反求了 5052 鋁合金材料失效參數(shù)。

2) 采用擬合的 Voce 模型參數(shù)和 Cockcroft- Latham 韌性斷裂準(zhǔn)則參數(shù)對(duì) 5052 鋁合金板料球頭脹形開裂進(jìn)行了仿真預(yù)測(cè)，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明仿真預(yù)測(cè)板料開裂位置及裂口形狀與試驗(yàn)結(jié)果吻合。

3) 使用該方法進(jìn)行鋁合金板料的成形開裂極限 預(yù)測(cè)具有材料參數(shù)求解方便，計(jì)算精度高的優(yōu)點(diǎn)，可為相關(guān)研究提供參考。

準(zhǔn)確模擬板料成形過程中的破裂現(xiàn)象，對(duì)成形工藝和模具設(shè)計(jì)具有重要意義，金屬材料的斷裂主要可以分為脆性斷裂和韌性斷裂，多數(shù)鋁合金屬于韌性斷裂。韌性斷裂準(zhǔn)則從細(xì)觀損傷力學(xué)角度出發(fā)，認(rèn)為材料內(nèi)部孔洞的缺陷在外力作用下不斷地形核、長(zhǎng)大并聚合, 最終引起了材料 的損傷，可以較好地預(yù)測(cè)塑性差的板料成形性能。