叶片精锻过程刚粘塑性有限元模拟

生产叶片通常采用精锻工艺,以便提高质量和降低成本。高的尺寸精度和组织性能的要求,使工艺和模具设计复杂化。了解成形过程中的金属流动、应力应变和载荷分布规律,才便于综合考虑各工艺参数的影响;特别是预锻件的大小和形状以及它在终锻模上的初始位     

TB6合金热压缩变形行为研究

本文主要研究了热变形过程中变形温度、应变速率对TB6合金组织性能的影响。研究表明流动应力随应变速率的升高而增大,随变形温度的升高而减小。而变形温度对流动应力的影响程度与应变速率的大小有关。     

TC18钛合金热压参数对流动应力与显微组织的影响

通过在700~950℃和应变速率0.001~50s-1条件下的热模拟实验,系统研究了TC18钛合金应变速率、变形温度对变形抗力和显微组织的影响。结果表明:提高变形温度或降低应变速率,可显著降低TC18合金变形过程中的真应力,与单相区相比,两相区变形抗力对温度的变化更为敏感。在α+β区变形时,α相和β相都参与变形,球状初生α沿形变方向略有拉长,β相沿金属流动方向形成纤维组织;β相变点以上温度变形时,β相沿金属流动方向呈纤维状分布,在950℃可以观察到再结晶的等轴β晶粒。     

基于平面应变压缩模型的TA15钛合金热强旋组织性能预测研究

针对热强旋过程的变形特点,本文研究了基于平面应变压缩的物理模拟模型对钛合金热强旋过程的组织性能演变预测的可行性.为此本文对TA15钛合金平面应变压缩变形的组织和热强旋过程进行了对比分析,并以平面应变压缩的组织性能演变模型为基础,采用BP神经网络对TA15钛合金热强旋旋过程的组织性能进行了预测.研究结果表明,TA15钛合金平面压缩变形和热强旋过程的组织性能演变规律基本一致,采用平面应变压缩的组织性能模型可有效预测钛合金热强旋过程的组织演变.但是,由于强力旋压的多道次累积变形较平面压缩的单道次变形更为均匀充分,使得大减薄率时的预测误差略有增大趋势.     

9%Cr耐热钢的高温热变形机制及组织演变

采用等温恒应变速率热压缩试验研究9%Cr耐热钢等轴锻态组织1000~1300℃、应变速率0.005~5s-1、50%变形程度条件下的热变形行为,分析热变形参数对应力-应变曲线和微观组织演变机理及规律的影响,并建立该合金不同应变条件下的热加工图。结果表明:9%Cr耐热钢突破传统始锻温度控制在1200℃左右的现状,采用适当提高热变形温度、增大应变速率的热变形新工艺,可以获得良好的组织和性能,并能够有效地防止裂纹的产生。     

热变形参数对TC21钛合金微观组织的影响

通过在Gleeble-1500D型热模拟试验机上进行的等温恒应变速率压缩试验和金相及透射分析,研究了变形温度和应变速率对TC21钛合金热变形后微观组织的影响.结果表明:变形温度和应变速率对TC21钛合金的变形组织有着显著的影响.在两相区,随着变形温度的升高,组织中初生α相含量减少,β相含量增加;在应变速率为0.01 s-1、变形温度为860和890 ℃时,初生α相发生了再结晶.随着应变速率的增加,马氏体条变窄,当应变速率较低时(0.01 s-1),组织中观察了再结晶晶粒.     

基于组织的DH36钢焊缝微观应力应变模拟研究

通过试验观察和数值模拟手段,揭示了海洋平台结构用钢DH36多层多道焊缝中典型区域的微观组织分布形态等对焊缝力学性能的影响,采用仪器化压痕法研究不同焊缝组织的断裂性能,对比微区组织对启裂、变形性能的影响。研究发现,在针状铁素体和晶界铁素体混合组织中,弹塑性变形不协调,产生应力应变集中,其中应力集中发生于针状铁素体,应变集中出现在晶界铁素体并向针状铁素体延伸,晶界铁素体条状分布的强度高于晶界铁素体网状分布的强度。     

Cu-Ni-Si-Ag合金高温变形行为研究

通过高温等温压缩试验,对Cu-Ni-Si-Ag合金在应变速率为0.01～5s-1、变形温度为600～800℃的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。结果表明,在应变温度为750、800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征。同时从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q和流变应力方程。并综合考虑应变速率与温度的影响,采用动态材料模型建立了该合金的热加工图,并利用热加工图分析了该合金不同区域的高温变性特征以及组织变化。     

低碳钢奥氏体再结晶模型的建立

为了描述低碳钢变形过程的组织演化,建立了一套完整的奥氏体动态再结晶、静态再结晶、亚动态再结晶模型.本文利用Gleeble试验机研究不同初始晶粒度、变形温度、应变和应变速率对奥氏体再结晶量和晶粒尺寸变化的影响.流变应力模型考虑了变形条件对模型系数的影响.利用测得的应力-应变曲线及晶粒度由多元非线性回归得出了奥氏体再结晶模型系数,并且由模型计算的峰值应变、稳定应变、硬化区流变应力、再结晶体积分数、晶粒尺寸和实际接近.     

供应状态铝合金LF6的超塑效应与动态再结晶

本文研究了经简单预处理的供应状态铝合金LF6热变形中动态再结晶及其导致的超塑效应。认为在一定温度下使合金的应变速率与动态再结晶速度相协调,可以提高合金的工艺塑性,降低变形抗力,获得超塑效应。本文包括下列内容:拉伸试验的超塑效应;压缩变形时温度、应变速率对合金的塑性和变形抗力,组织和性能影响的研究;利用偏振光显微镜和透射电子显微镜对再结晶组织的研究。     

金属热成形过程的综合数值模拟

金属在热成形过程中的微观组织演变是影响产品力学性能的关键因素,该演变过程取决于温度、应变和应变速率。本文基于有限变形理论和微观组织演变的数学模型,建立了能够模拟变形过程、温度变化过程和微观组织演变过程的有限元法,研制了通用的三维有限元计算软件,并在H型钢三维热轧模拟方面进行了深入开发,给出了原材料为C-Mn钢的H型钢热轧过程综合模拟结果。综合对比了8组不同工艺下的热轧实验结果和计算机模拟结果,二者均吻合良好,表明本文方法能够较好地预报金属热成形过程。     

变形参数对TC21钛合金片层组织球化行为的影响

目的研究变形参数对TC21钛合金片层组织球化行为的影响。方法在应变速率范围为10~(-3)~10s~(-1)和变形温度范围为760~920℃内,对片层组织TC21钛合金进行了最大应变为0.91的等温恒应变速率压缩实验,通过微观组织观察研究了应变速率、温度和应变等变形参数对片层组织球化行为的影响。结果变形参数对片层组织的球化有较大影响。结论随着应变的增加,α相的球化率增加且球化α相的尺寸逐渐减小;应变速率对球化α相的尺寸影响不大,但应变速率越低,α相的球化率越高;温度升高,α相的球化率和球化α相的尺寸增大。     

CFRP加固砌体结构的力学性能分析

在分析碳纤维加固的砖砌体在水平周期反复荷载作用下试验结果的基础上,研究了碳纤维加固砖砌体的约束及抗倒塌机理;建立了墙体侧向位移与碳纤维应变、碳纤维应变与墙体抗震剪切强度的关系;讨论了不同加固方式、碳纤维面积百分率等在墙体不同受力阶段对墙体抗剪承载能力和变形性能的作用与影响;提出了计算碳纤维加固墙体承载能力和变形的计算方法。计算方法考虑了不同粘贴碳纤维角度、碳纤维面积百分率等对墙体承载能力和变形性能的影响;推导了最优粘贴加固角;提出了改进的粘贴加固方法以提高加固效果。     

Cu-Ni-Si-Ag合金冷变形及动态再结晶研究

研究了时效温度和时效时间对不同冷变形条件下Cu-2.0Ni-0.5Si-0.15Ag合金组织和性能的影响.在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.15Ag合金在高温压缩变形中的流变应力行为和组织变化进行了研究.结果表明:合金经900℃固溶,在经不同冷变形后时效,能获得较高的显微硬度与导电率,当变形量为80%,时效温度达到450℃时,其显微硬度达到220Hv,导电率达到41%IACS.热模拟实验中,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,材料显微组织强烈受到变形温度的影响.     

考虑被加工材料动态特性的切削动力学理论

本文考虑了率敏感材料动力特性对切削振动的影响.指出刀尖周围高应变率变形金属是典型的粘塑性介质,因而是影响切削振动的重要阻尼源.运用材料的粘塑性本构方程建立了新的切削动力学模型及其传递函数,并给出了材料粘性系数表达式.     

晶粒尺寸对304奥氏体不锈钢组织演变和性能的影响

研究了初始织构相近而晶粒尺寸不同的304奥氏体不锈钢在后续10%压缩变形和热处理过程中微观组织、力学和耐蚀性的变化。结果表明,具有相似织构而晶粒尺寸不同的样品变形热处理后其织构不同,粗晶在变形中织构的变化更大;织构相近时抗拉强度对晶粒尺寸的依赖较大;织构不同时,织构对硬度和抗拉强度的影响大于晶粒尺寸和微应变的影响;变形热处理后普通大角度晶界和晶内微应变的增大降低了试样的耐腐蚀性能;初始晶粒尺寸较小的试样在变形热处理后出现四种密排面平行于外表面的织构,其耐点蚀的性能更优。     

热变形参数对TA15合金组织的影响及其相变动力学

采用Gleeble-1500热模拟机单道次热压缩变形实验和元胞自动机方法观察模拟了TA15在变形温度为750~1100℃、应变速率为0.01~1s-1范围内的微观组织变化,研究了不同变形参数对等温热压缩过程中微观组织和性能的影响;根据元胞自动机模拟结果,计算其相变动力学。热压缩实验结果表明,该合金属于温度敏感型和应变速率敏感型合金,随着温度的升高或应变速率的降低,β相含量增加;元胞自动机模拟结果表明,相变动力学Avrami指数n在2.0~3.0之间。     

地震作用下空间网架结构考虑损伤累积效应的弹塑性分析

考虑钢材的损伤累积效应和应变强化效应,应用塑性应变和能量耗损理论建立了钢材的损伤力学模型;在此模型基础上,推导了网架结构考虑损伤累积效应的单元弹塑性刚度矩阵和结构动力平衡微分方程,编制了相应的有限元分析计算程序,并对一空间网架结构算例进行了数值仿真分析。结果表明,考虑损伤累积效应对空间网架结构的弹塑性地震反应有着显著的影响,其中有损伤杆件的应力减小、应变增大;无损伤杆件的应力、应变均增大;在不同方向组合地震的作用下,考虑与不考虑损伤累积效应,网架结构的内力和变形趋势相同;不同的地震作用,考虑损伤累积效应时对网架结构的内力和变形的影响也较大。     

GH4169合金精锻叶片腐蚀条带组织的成因分析及预防措施

目的 分析精锻工艺成形的GH4169合金压气机转子叶片出现腐蚀条带组织的原因,以制定相应的预防措施。方法 对精锻叶片用GH4169合金开展锻造热过程模拟试验,采用电镜观察其显微组织,以判断叶片锻件异常组织与原材料组织的关联。采用数值模拟方法对锻造工艺参数,尤其是锻造变形量进行分析与验证,找出锻造工艺方案的不足之处。结果 当原材料存在δ相偏聚时,容易导致叶身及榫头部位出现纵向腐蚀条带组织;当叶片锻造变形设计不合理,盆弧侧、背弧侧的预锻件与终锻件的变形体积比超出1.1~1.4时,会导致榫头部位出现金属流动异常的现象,进而产生应变剪切带、导致叶片榫头部位出现异常组织。结论 在叶片精密锻造生产前要确保原材料组织均匀,不能出现δ相偏聚,同时采用数值模拟方法来合理控制锻造各阶段的变形量与应变场,确保叶片预锻件与终锻件的变形体积比合理、金属变形均匀,这样才能保证叶片叶身和榫头部位不出现腐蚀条带组织。     

预变形对LY12铝合金板热处理后晶粒度的影响

为了制定合理的铝合金板多道次成形工艺,需确定每道次的粗晶临界应变.通过将单向拉伸试件拉伸到不同预应变,然后热处理测定晶粒度的方法,分别研究了不同预变形对退火和淬火热处理后LY12铝合金板晶粒度的影响.结果表明,不同预变形对退火热处理后晶粒度无影响;对淬火热处理后晶粒度影响显著,而且存在一个临界应变,当预应变大于该临界应变时,晶粒突然长大.对于包铝层,该临界应变小于0.8%;对于基体,该临界应变在4%左右.对于LY12铝合金板多道次成形工艺设计,退火前道次极限变形量的制定不需考虑粗晶影响,淬火前道次变形量的制定需考虑粗晶临界应变.