铝合金在两种应力状态下损伤机理研究

铝合金汽车构件在撞击的过程中,构件的应力状态各点均不相同,而且在撞击的过程中各点的应力状态随着时间变化而变化.为了研究铝合金构件在不同应力状态下损伤机理,采取了两种代表性的三轴应力状态,即缺口拉伸与纯剪切所产生的应力状态.研究结果表明缺口拉伸试验中,缺口根部产生相对较高的三轴应力,而且缺口根部明显产生微孔洞,随着应力的不断升高,微孔洞的体积分数不断增大.当达到材料的临界孔洞体积分数时,试样断裂;纯剪切试验中,三轴应力几乎等于0,在材料内部几乎没有产生微孔洞而产生了剪切带.剪切带在切应力的作用下变形不断增大,当到达材料的等效塑性断裂应变时,试样发生断裂;用Gurson损伤模型和剪切失效分别模拟缺口拉伸和剪切试验,试验的工程应力-应变曲线与模拟的工程应力-应变曲线拟合的很好.     

不同应力状态下铝合金变形及损伤机理的研究

利用改装的Arcan夹具对铝合金（6063）的蝶形试样进行0°，30°，45°，60°，90°的拉伸及拉伸卸载试验，研究了铝合金在不同应力状态下变形及损伤机理。结果表明：铝合金在不同应力状态下的工程应力一应变曲线明显不同。0°加载时，在蝶形中心产生微孔洞，微孔洞之间剪切，从而产生了微裂纹。随着微裂纹的扩展、连接导致试样断裂。随着试样中三轴应力度的减小，在蝶形试样中心的剪切应力不断增大，同时在蝶形试样中的剪切变形带越来越集中。显微裂纹首先在剪切带中产生，随着微裂纹的扩展导致试样的断裂。90°拉伸时，在蝶形中心形成明显的剪切变形带。90°加载时，在试样中产生的剪切带是形变剪切带而非相变剪切带。利用有限元软件ABAQUS对不同角度拉伸试验进行模拟，从而得出了不同应力状态下的塑性区的形状和大小。     

剪应力状态下6061铝合金的力学性能及断裂行为

对设计的拉伸剪切试样和原位拉伸剪切试样分别进行不同剪应变率下的拉伸剪切试验及原位拉伸剪切试验,研究6061铝合金在剪力状态下的力学性能及断裂行为,并用有限元软件ABAQUS对铝合金在剪应力状态下的断裂行为进行模拟。结果表明:随着剪应变率的增大,6061铝合金的剪切屈服强度和抗剪强度基本保持不变,但剪切断裂应变明显减小;剪应变率对试样的断口形貌没有影响;6061铝合金晶界是其最薄弱环节,在拉伸剪切过程中铝合金试样表面上产生了大量与拉伸方向平行的滑移带;微裂纹在剪应力作用下形核于与拉伸方向平行的滑移带和晶界,随着剪应力的增加,微裂纹长大和扩展;微裂纹之间通过剪切而连接导致试样断裂;6061铝合金剪切断裂行为可以用Johnson-Cook模型进行描述。     

应力三轴度对7075铸态铝合金断裂应变的影响研究

基于ABAQUS/Explicit有限元平台,以有限元仿真为主,并结合室温下的准静态拉伸试验,研究了应力三轴度对7075铸态铝合金断裂应变的影响,建立了可靠的7075铸态铝合金单向拉伸断裂预测模型,进而采用正交回归分析建立了7075铸态铝合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。结果表明,在室温下,单向拉伸速率为0.004 mm·s~(-1)时,每个试样在缺口处断裂应变最大,而应力三轴度最小;在断裂临界点,缺口处的应变随着缺口半径R的增大逐渐增大,由缺口处向两端逐渐减小;应力三轴度随着缺口半径R的增大逐渐减小,且由缺口处向两端逐渐增大;7075铸态铝合金断裂应变随着应力三轴度的增大而减小;断裂应变与应力三轴度成反比例关系。     

不同应力状态下6061铝合金力学性能及断裂行为的研究

对不同缺口试样进行准静态拉伸,研究了6061铝合金在不同应力状态的力学性能和断裂行为。研究结果表明,随着缺口半径增大,三轴应力度降低。随着三轴应力度降低,合金的峰值载荷降低,断面收缩率和断裂应变均增大,断口上剪切唇区面积逐渐增大,纤维区的山脊状的锯齿数量逐渐减少,但深度增加,显微断口上的韧窝越来越均匀细小。     

一种基于应力三轴度的断裂准则及其在剪切工艺中的应用

将拉伸均匀变形阶段应力-应变的外推曲线作为初始本构关系,通过反复迭代拟合载荷-位移曲线来确定真实本构关系,很大程度上提升了材料模型的可靠性。采用试验与有限元模拟相结合的方法来研究缺口试样的断裂情况,获得了不同应力状态下应力三轴度与断裂应变间的关系曲线,并以此作为材料发生韧性断裂的判据。将基于拉伸试验获得的材料模型应用于剪切有限元模拟中来预测断面质量,采用ALE方法来提高单元网格质量,利用单元删除法来模拟裂纹的萌生与扩展,分析了剪切机制与损伤分布。最后,对冲裁断面形貌进行试验验证,模拟结果与剪切试验结果吻合程度高。     

6063铝合金韧性断裂机制的研究

设计可实现不同应力状态的原位拉伸试样,在SEM下进行原位拉伸试验,对断裂过程做了详细的研究和分析.试验表明,不同应力状态下的试样表面在拉伸过程中都产生了大量的滑移带,但其韧性断裂机制不同.随着三轴应力度的降低,断裂从韧窝剪切机制向纯剪切断裂机制过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6063铝合金的晶界最薄弱,微裂纹形核于晶界,随载荷增大,微裂纹之间通过扩展或剪切连接导致试样断裂;试样最小截面上的三轴应力度越小,试样断口的两个面上韧窝的取向越明显,而且断口越光滑.     

应力三轴度和罗德参数对铝合金材料韧性断裂的影响

大量研究表明应力三轴度对韧性断裂有重要影响。然而,最新研究表明,与应力偏张量第三不变量相关的罗德参数也是影响韧性断裂的重要因素。采用7075铝合金制成的缺口圆棒和凹槽平板试样分析了应力三轴度和罗德参数对韧性断裂的影响及相应的微观机理。通过准静态拉伸试验和数值模拟得到应力三轴度、罗德参数及失效轨迹,同时利用扫描电镜分析了试样不同应力状态下的空穴演化规律。结果表明,应力三轴度和罗德参数对破坏应变有重要影响,并且罗德参数的影响随应力三轴度的增加而降低。断口分析表明,孔洞的尺寸随着应力三轴度的增大而减小,不同罗德参数的空穴形态明显不同。二级孔洞的成核速率和生长程度也受罗德参数的影响。     

无取向电工钢剪切仿真Johnson-Cook模型参数确定及剪切过程研究

为了建模仿真分析无取向电工钢剪切加工过程,首先使用万能试验机对4种35WW300无取向电工钢拉伸试样进行不同应力三轴度的拉伸实验,获得拉伸过程中的载荷-位移曲线和Johnson-Cook模型参数。其次,利用Abaqus有限元软件建立拉伸试样的准静态仿真模型,得到表面光滑、圆弧缺口、V形缺口和剪切等4种试样的应力三轴度大小分别为0.333、0.483、0.550和0.050,并根据拉伸实验数据结合仿真模拟结果进行数据拟合,得到无取向电工钢剪切模拟的Johnson-Cook本构方程和断裂准则模型参数,完成建模。最后,通过无取向电工钢在不同剪切间隙的横向剪切加工实验与数值模拟的特征带参数对比,验证了Johnson-Cook模型及拟合参数对模拟无取向电工钢塑性变形和剪切断裂过程的有效性,表明所建立模型用于仿真分析电工钢剪切过程可行有效。     

不同应力状态下6063铝合金断裂机制原位拉伸研究

用SEM-520原位拉伸实验对可以实现不同应力的6063铝合金试件的断裂过程做了详细研究和分析.研究结果表明:不同应力状态下的铝合金试样在拉伸过程在其表面上都产生了大量的滑移带,但断裂机制不同.随着三轴应力度的降低,断裂从正断向剪断过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6063铝合金晶界是其最薄弱环节,大量微裂纹产生于晶界,随着载荷的增加,微裂纹长大和扩展,与此同时,在局部变形带中沿晶界和滑移带又产生了新的微裂纹,微裂纹之间通过扩展或剪切而连接导致试样断裂;试样最小截面上的三轴应力度越小,试样断口的2个面上韧窝的取向越明显,而且断口越光滑.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Role of Martensite-Austenite Component of Bainitic Structure in Formation of Properties of Pipe Steel. 1. Effect of Parameters of TMT

Metal Science and Heat Treatment - The effect of parameters of hot rolling and controlled cooling on formation of the martensite-austenite component of bainitic and ferritic-bainitic structures in...     

V法造型主要设备常见故障分析

V法造型工艺在铸造行业已经被广泛应用,但V法造型设备的发展却比较缓慢。由于非标设备的缘故,设备在安装调试和使用过程中,经常发生故障,影响设备的正常使用。本文列举了V法造型设备经常出现的故障,分析了故障的原因和解决方案。