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以6061铝合金轧制板材为对象,研究热处理工艺对材料的微观组织及其力学性能的影响。采用扫描电镜、能谱仪、维氏硬度计、光学显微镜等设备,研究了均匀化时间对晶粒尺寸及硬度的影响规律,选取4组典型热处理状态试样,通过将三维应变场测时量设备与电子万能材料试验机相结合,实时获得试样在塑性变形过程中的应变场分布及宏观力学性能,系统研究了试样沿拉伸方向及厚度方向的变形行为,并观察分析了试样的断口形貌,最后通过S型试样验证了力学性能规律的准确性。研究表明:均匀化温度520℃条件下,晶粒度与硬度在60min内急剧下降,之后硬度在42-58HV范围内上下波动,晶粒度等级稳定在6.2,波动小于0.6;宏观上,在保温60min内,试样随着均匀化时间增加,屈服强度和抗拉强度呈下降趋势,而塑性呈先降低后增高的趋势,试样沿拉伸方向的延伸率和厚度方向的减薄率都呈先减小后增大的规律,而均匀化1h试样经180℃×8h人工时效后,厚度方向的减薄最小,延伸率较低;在复杂应变条件下,S型试样断裂临界值随均匀化时间的增加而降低,断后承载能力逐渐增高,但经人工时效处理后,断裂临界值提高55%,而断后承载能力大幅度下降,整体吸能性降低。对骨棒型试样在准静态条件下进行单轴拉伸试验,通过线性回归拟合求解材料参数A、B、n值,并通过线性拟合验证其准确性,采取试验与有限元仿真相结合的方法求解失效准则参数等效断裂应变能Wc值,并用S型试样进行仿真验证Wc值的准确性。研究表明:对于未热处理和热处理过后的轧制态铝合金,采用Johnson-Cook材料本构模型和Cockcroft-Latham韧性断裂失效准则可较准确预测其变形及失效行为。对LS-DYNA进行二次开发,利用Fortran语言编译自定义子程序,生成新的求解器,并用此求解K文件,对比Johnson-Cook材料本构模型与MAT24材料本构模型精度,并且对4组典型热处理下S型试样与骨棒型试样进行仿真分析,利用载荷与位移曲线验证其适用性与准确性。研究表明:MAT24材料本构模型精度高于Johnson-Cook材料本构模型,对于轧制态铝合金和热处理后铝合金,采用MAT24材料本构模型和Cockcroft-Latham韧性断裂失效准则可准确预测其变形及失效行为,而且模型参数求解方便简单,精度高,对于指导车用铝合金薄壁结构设计和失效预测非常适合。