考虑微小结构相互作用的钛及Ti-6Al-4V真应力-真应变曲线解析解

采用能描述非均质性的具有内部长度的梯度塑性理论推导了颈缩区域的非均匀的塑性拉伸应变。描述了颈缩区域的外形轮廓，并计算了当颈缩区域的体积保持不变时的颈缩区域的塑性伸长。由于外形轮廓已被确定，因而导出了真应力的表达式。目前得到的关于真应力．真应变曲线解析解的优越性在于：所需要的参数具有明确的物理意义，如：采用软化模量描述脆性；采用弹性模量描述弹性；采用特征长度描述材料的非均质性；模型中含有标定长度可用于研究结构的尺寸效应等。将目前得到的解析解与前人通过实验得到的钛及Ti-6Al-4V的真应力．真应变曲线进行了对比，验证了本文考虑微小结构效应及局部化颈缩的真应力．真应变曲线的解析解。另外，还发现Ti-6Ak-4V的脆性及非均质性要高于商业纯钛。前人试验发现的局部化带在2种材料内部的传播速度的差异可以通过它们具有不同的脆性得到解释。     

小断面收缩率轴类件楔横轧过程的数值分析

使用Deform软件,对楔横轧小断面收缩率轴类件进行模拟分析,得到了小断面收缩率轴类件的应力-应变规律。模拟结果显示：楔横轧小断面收缩率轴类件的主要成形发生在展宽段,在轧件与模具接触的区域,轧件的三向应力均为压应力,且压应力的值较大,在轧件的中心区域,横向应力为拉应力,其值达到25 MPa左右,轴向应力为拉应力,其值达到35 MPa左右,轧件易产生缩松、裂纹等缺陷;小断面收缩率轴类件的对称横截面出现椭圆化,椭圆度值可达到2．28%;对楔横轧小断面率轧件进行金属流动性分析,发现轧件的变形主要发生在轧件的外层附近,在不同的横截面上,截面离对称横截面越远,轴向位移的值越大;在轧件的端面上选取P1, P2, P3, P4这4点,轧件的外层P4处轴向位移大,轧件的心部P1处轴向位移小,导致轧件出现了凹心现象。     

不锈钢覆铝板成形极限的理论分析和实验验证

在Ｈｉｌ的各向塑性异性条件下推导了不锈钢覆铝板成形极限的计算模型。在应变比为负（β＜０）的区域,根据Ｈｉｌ的局部颈缩理论推导出了复合板的局部颈缩条件式;在应变比为正（β＜０）的区域,先根据Ｓｗｉｆｔ理论推导出了复合板的扩散颈缩条件式并计算出出现扩散颈缩的应变,然后在此基础上根据修正Ｍ－Ｋ理论推导出了复合板的局部颈缩的极限应变计算式。计算结果与实验数据吻合较好,发现复合板的成形极限介于其母材之间,并随着其母材中成形性好的材料的厚比增大而提高。     

基于局部分叉理论的铝合金板材成形性预测研究

基于分叉理论和微分方程的特征线理论,建立了在平面应力状态下金属板料成形局部颈缩发生的判据,并根据此判据对成形过程中板料的破裂进行了预测。为了反映塑性变形局部化时塑性应变率对应力率方向的依赖性,在破裂的预测分析中采用了伊藤-吴屋的塑性应变率分量与应力率分量具有一对一关系的本构关系式。通过使用商业非线性有限元软件ABAQUS/EXPLICIT对板料成形过程进行模拟,将得出的模拟结果输入到用MATLAB编写的局部颈缩发生判据程序,实现了板料成形过程中破裂发生的预测。将提出的预测方法应用于A6022铝合金板料的刚性凸模胀形实验,预测的局部颈缩的位置和方向与实验结果大体一致。本板材成形破裂预测方法可用于汽车覆盖件成形及管材液压胀形过程中破裂的预测。     

应变梯度塑性理论模拟晶粒尺寸对铝多晶体强度的影响

采用经典塑性理论与基于微观机制的应变梯度（MSG）塑性理论对不同晶粒尺寸铝多晶的应力-应变关系进行了模拟分析，结果表明：基于微观机制的应变梯度本构方程所得的应力-应变曲线中，随着晶粒尺寸的减小，塑性应变功明显增加．晶粒直径为20μm的应力-应变曲线稍高于经典塑性理论得到的曲线，这进一步说明随着晶粒尺寸的增大，应变梯度的贡献逐渐减小，同时计算所得的屈服强度与晶粒尺度关系拟合的直线与铝晶体的Hall-Petch直线比较吻合。     

基于棒材拉伸试验确定金属材料真实应力应变关系的研究

根据颈缩段塑性变形前后体积不变的原理,并假设拉伸试棒颈缩后的轮廓为圆弧,推导出了颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径的计算公式。依据计算出的颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径,可以计算出材料的真实应力和真实应变。考虑到试样颈缩部位处于三向应力状态下,对计算得到的真实应力依据Bridgman的应力公式进行了修正。通过采用的真实应力应变的计算方法,对TC4材料单向拉伸的试验数据进行处理,获得了TC4材料的真实应力应变曲线。基于TC4真实应力应变曲线和拉伸试验条件,建立TC4材料单向拉伸试验的有限元模型,利用获得的力和位移曲线与单向拉伸试验获得的曲线进行比较,结果高度吻合,证明了这种计算真实应力应变方法的可行性和工程实用性。     

铬青铜高温力学性能研究

研究了铬青铜的室温至900℃的拉伸性能和微观组织,以及合金在应变速率为0．01s^-1时的高温应力-应变关系。结果表明,该材料在900℃时屈强比较低,合金的伸长率与断面收缩率较高．塑性最好。材料的强度随温度的升高而下降。高温应力应变曲线可分为3个阶段：微应变区,过渡变形区和稳态变形区。铬青铜的高温断裂特征表现为局部韧性断裂。     

单轴拉伸试样的颈缩过程及形变强化特性的影响

本文研究了单轴拉伸试样的颈缩发展过程，分析了材料形变强化特性对颈缩发展速度和颈部轮廓形状的影响。研究表明，颈缩是一个随应变量增加而加速发展的塑性失稳过程，形变强化指数是衡量材料的抵抗颈缩加速发展和颈缩变形局部化的能力的标志。     

钢板拉伸颈缩致断裂的应变局部化过程

利用MTS810实验机和Zwick HTM5020高速拉伸实验机对钢板进行不同应变率加载下的拉伸实验。利用数字图像相关性方法 (Digital Image Correlation,DIC)对拉伸过程中试件表面的应变场进行分析,得到标距段和颈缩区两个区域沿拉伸方向的平均应变历史曲线,其结果显示两曲线的分离时刻即为非局部化颈缩起始点;该分离时刻点与准静态下的Considere判据和动态下的Batra理论得到的颈缩点一致。DIC分析云图形象的显示了试样拉伸过程中从颈缩开始致断裂的应变局部化演化过程。提取云图中典型位置的应变分布曲线,获得不同时刻相同位置的真应变大小。此外,试样的局部断裂应变随应变率的增加而增大。     

楔横轧大断面收缩率一次楔成形轧件心部质量规律及原因

为确定楔横轧大断面收缩率一次楔成形工艺心部质量的加工界限,对大断面收缩率下轧件心部质量规律进行了深入探索。采用实轧实验方法得到轧件心部最大孔洞面积数据;对比常规断面收缩率下轧件心部最大缺陷尺寸数据,得到大断面收缩率一次楔成形轧件的心部质量规律;并利用有限元数值模拟方法对大断面收缩率与常规断面收缩率轧件心部应力、应变进行对比分析,找出规律的原因。所得规律为,大断面收缩率轧制轧件心部质量整体好于常规断面收缩率轧制,另揭示出其原因为,大断面收缩率轧制轧件金属瞬时轴向流动量大,杆部中心剩余金属少,可供缺陷发展的空间也较小;不利于轧件心部质量的应力应变作用的时间较短,与工艺时间相同时刻常规断面收缩率的应力应变最大值相差比例也较小,静水压力在整个轧制过程中有利于轧件心部质量。     

T92/HR3C异种钢焊接接头高温拉伸变形及断裂行为

采用500℃和625℃拉伸试验,研究T92/HR3C异种钢管接头的高温变形及其断裂行为。结果表明,在高温拉伸过程中,焊缝、T92侧热影响区(HAZ)及母材(不包含颈缩段)均未发生明显的塑性变形及组织结构的变化,而HR3C侧母材晶粒明显被拉长,HR3C侧HAZ的拉伸变形不明显。HR3C母材塑性变形量随温度升高而明显降低,孪晶回复越少。高温拉伸断口位于T92侧HAZ的细晶区(FGHAZ),呈正断加剪切断的混合断裂方式,均与室温状态下该焊接接头的拉伸变形及断裂行为不同。应力三轴度理论可很好地解释该接头高温短时拉伸变形及断裂特征。     

Discussion and prediction on decreasing flow stress scale effect

Based on crystal plasticity theory and surface layer model, relation of flow stress to billet dimension and grain size was built, and rationality of derived relation was verified with tensile tests of different size billets. With derived expressions, relation of decreasing flow stress scale effect to billet dimension, grain size as well as billet shape was discussed and predicted. The results show that flow stress is proportional to billet size; with decrease of grain size, flow stress is less influenced by billet dimension. When both cross section area and grain size are same, flow stress decrease of rectangular section billet or sheet is larger than that of circular section billet.     

纳米孪晶铜尺度效应的数值模拟

为了理解电解沉积纳米孪晶铜的拉伸变形行为,采用基于机制的应变梯度塑性理论对其拉伸变形进行数值模拟研究;提出孪晶薄层强化带的概念,并采用黏聚力界面模型模拟晶界的滑移和分离现象。采用的计算模型包含晶粒尺寸、弹性模量、塑性硬化指数、初始屈服应力和孪晶薄层分布等和尺度效应相关的一系列参数。计算结果有助于理解纳米孪晶铜的力学行为。     

Analysis of localized shear deformation of ductile metal based on gradient-dependent plasticity

1　INTRODUCTIONFailureprocessofmaterialsisparticularlycom plex ,whichisaprobleminvolvedinmulti scaleandmanydisciplines .Thoughscientistsfrommanycoun trieshavecontributedsomeimportantresultsfortheprobleminrecentyears ,furtherinvestigationsbyme chanicalscientists ,physicistsandmaterialscientistsarenecessarytoobtainafullunderstandingofthefailuremechanisms .Especiallyinlast 2 0 years ,asamechanismofprogressivefailure ,theproblemoflocalizationhasat tractedtopicinterest .Asaconsequenceofsofteni…     

激光熔覆镍基合金温度场和应力场数值模拟

文中采用SYSWELD软件分别对激光单道和搭接熔覆过程进行模拟分析. 结果表明,激光熔覆处理时经历了快速加热、快速冷却的过程,具有较高的过热度,单道处理时熔覆层表面中心点峰值温度最高,可达2 589 ℃;随着远离熔池中心,各点峰值温度逐渐降低. 激光单道处理后,熔覆层内受拉应力,最大值出现熔覆层与基体交界处,热影响区受压应力. 搭接处理后第一道熔覆层仍受拉应力,但拉应力值明显降低,最大值在热影响区. 由于第一道熔覆的预热作用,第二道各点峰值温度均高于单道处理,应力最大值出现在靠近熔覆层底部位置,而热影响区受压应力.     

HRB500钢筋直螺纹机械连接失效研究与工艺优化

HRB400钢筋缩颈-滚压直螺纹机械连接工艺已在实际建筑工程中被广泛应用。国家大力推广的HRB500钢筋缩颈-滚压直螺纹机械连接的产品性能稳定性较差。通过计算机数值模拟的方法研究了HRB500钢筋在缩颈工序过程中的金属流动情况,从宏观表现和微观特征两个方面研究了HRB500钢筋直螺纹机械连接失效断口,明确了连接失效的原因。缩颈时钢筋横肋的金属流动速度不同,形成显微裂纹,造成应力集中,缩颈过程中塑性变形极其不均匀,降低了其拉伸塑性;提出了剥肋-缩颈-滚压直螺纹的钢筋机械连接优化工艺,给出了Ф32 mm以上钢筋剥肋后,为母材直径+2 mm的合理剥肋工艺参数。     

复合金属基/陶瓷涂层的应力分析

为了分析弯矩作用下金属基/陶瓷涂层应力分布情况,利用有限元分析软件建立计算模型,并计算不同涂层厚度和不同涂层弹性模量比条件下的拉应力和剪应力分布.计算结果表明:弯曲中心部位涂层的失效主要是由于拉应力所造成的,且拉应力值随涂层弹性模量的增加而增大,随涂层厚度的增加而减小;两端部位涂层的失效主要是由于剪应力所造成的,且剪应力值随着涂层弹性模量和涂层厚度的增加而增大;中间过渡涂层的存在可有力地减缓涂层到基体的应力变化梯度.     

薄壁圆筒件旋转椭球面型冲压缩口的应力分析

应用金属塑性成形理论中的轴对称薄壳理论 ,对薄壁圆筒工件旋转椭球面型冲压缩口成形过程的应力进行了分析 ,得出了缩口系数k≥ 0 71时此类工件缩口段经向应力的变化规律及其与其他参数之间的关系 ,推出了这种情况下工件最大轴向压应力及缩口力的计算公式 ,为工艺设计人员研究、制定相应缩口工艺提供了依据。     

工艺参数对高强钢管单道次缩径旋压成形质量的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了高强钢管形件双旋轮无芯模缩径旋压成形有限元模型,对其单道次缩径旋压成形过程进行了数值模拟,获得了旋压成形的应力、应变分布规律及工艺参数对成形质量的影响规律,并通过试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:最大残余应力出现在直壁段和开口端外表面,最大等效应变出现在锥形缩口与直壁过渡部分、直壁段和开口端外表面,应力、应变集中区在旋压过程中容易产生过度减薄;随着压下量Δ的增加,壁厚最大减薄量增加、圆柱度增大,在Δ=3 mm时圆度最小;随着进给比f的增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但平均外径与理想值偏差较大,f=1.0 mm·r-1时综合成形质量较好;随着旋轮圆角半径rρ增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但在rρ=10 mm时沿轴向截面圆度最小。