【摘 要】
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尺度效应的影响使得超薄板塑性成形成为一个全新的领域，传统的塑性加工理论无法继续适用，尤其是金属超薄板的力学性能和成形极限都与宏观尺寸的板材有着很大的区别。因此，研究基
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尺度效应的影响使得超薄板塑性成形成为一个全新的领域，传统的塑性加工理论无法继续适用，尤其是金属超薄板的力学性能和成形极限都与宏观尺寸的板材有着很大的区别。因此，研究基于尺度效应的超薄板力学性能和成形极限十分必要。本文以304不锈钢超薄板为试验材料，通过单向拉伸试验、刚模胀形试验和仿真，研究了基于尺度效应的不锈钢超薄板力学性能和成形极限，对进一步研究超薄板塑性成形具有一定的指导意义。 单向拉伸试验表明，304不锈钢超薄板的厚度和晶粒尺寸对材料的力学性能均有显著的影响。当板料厚度变化时，力学性能由于表面层效应、应变梯度效应和表面层钝化膜的共同作用，力学性能表现出明显的尺度效应;当晶粒尺寸变化时，对于厚度方向晶粒数目比较少的板料，出于变形协调的需要，不仅晶粒之间会发生滑动，晶粒的取向也要发生改变，导致屈服强度和延伸率发生明显变化。此外，建立了考虑试样厚度和晶粒尺寸的材料力学本构方程，所建立的考虑试样尺度效应的本构方程与试验中所得到的真实应力—应变曲线基本符合。 通过刚模胀形试验获得了304不锈钢超薄板的失效形式、成形深度、应变分布规律、颈缩极限应变以及成形极限图。构建综合考虑试样尺度效应和特征尺度效应的本构方程，并基于本构方程所得参数建立不同厚度的304不锈钢超薄板刚模胀形有限元模型。对比试验和仿真试件的失效形式和成形深度，验证了有限元仿真的正确性;对比试验和仿真试件的应变路径及成形极限图，结果说明仿真能够反映试验受尺度效应影响的变化趋势，即随着板料厚度的增加，成形极限先增加后减小，这种趋势与试验值基本相符，说明考虑尺度效应影响的刚模胀形仿真具备一定的可行性。
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