GCr15轴承钢大变形弹塑性力学性能试验研究

对GCr15轴承钢大变形弹塑性力学性能进行了试验研究,分析了应力三轴度和洛德角对GCr15轴承钢大变形弹塑性力学性能的影响.在研究中,对GCr15轴承钢进行拉伸、压缩、剪切压缩等不同应力状态下的力学性能试验.通过试验确认,GCr15轴承钢在拉伸和压缩状态下无颈缩现象,发生脆性断裂;在剪切压缩状态下发生韧性断裂,形成大变形.基于力学性能试验,修正Bai-Wierzbizki本构模型的各项参数,并应用有限元软件建立GCr15轴承钢剪切压缩三维模型,进行数值模拟验证.研究结果表明,同时包含应力三轴度和洛德角可以更好地预测GCr15轴承钢的剪切大变形.     

GCr15轴承钢韧性断裂阈值研究

在金属韧性断裂的数值模拟中,韧性断裂准则阈值的选取对模拟结果的精度有非常大的影响.通过对GCr15棒材试样进行单向拉伸、压缩试验,得到材料应力应变曲线及最大断面收缩率.通过有限元计算获得了三种常用韧性断裂准则的材料断裂阈值,研究结果可供进行GCr15轴承钢断裂模拟研究时应用.     

[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]钛合金热成形工艺形变与组织演变耦合多尺度仿真研究进展

讨论了钛合金高温变形晶体塑性有限元模拟的研究进展,并分析了晶体塑性模型在钛合金细观尺度不均匀变形和组织演化方面的应用;围绕钛合金热成形过程变形与组织演变耦合模拟需求,讨论了钛合金高温成形统一黏塑性本构模型的发展过程,并介绍了统一黏塑性本构模型在钛合金热成形工艺的应用实例。统一黏塑性本构模型考虑了钛合金高温变形过程中回复、再结晶、相变、损伤等组织演变行为与宏观应力应变之间的耦合作用,为实现钛合金构件形状尺寸和组织性能的精确预测和成形工艺优化提供了有效的手段。最后分析了钛合金热成形工艺多尺度建模仍存在的问题,并展望了多尺度建模的发展趋势。     

金刚石刀具低温硬车削轴承钢的表面残余应力研究

应用CVD金刚石刀具,在低温CO2冷却下,进行GCr15轴承钢的低温硬车削试验,分析GCr15轴承钢加工表面残余应力的分布规律,探讨切削速度、进给量以及切削深度等切削参数对表面残余应力的影响.结果表明:在试验参数范围内,GCr15轴承钢的加工表面残余应力均为残余压应力,随着切削速度和进给量的增大,周向和轴向最大残余应力幅值均呈现出随之增大的变化趋势;随着切削深度的增加,周向最大残余应力幅值随之增大,但轴向最大残余应力幅值无明显变化.研究结果为GCr15轴承钢切削参数的选择和加工表面残余应力控制提供数据支撑.     

基于热力耦合的磨削残余应力仿真与试验研究

基于淬硬轴承钢GCr15平面磨削试验,通过X射线衍射法对磨削表面残余应力进行测量。依据热弹塑性理论和Johnson-Cook塑性模型,建立了平面磨削有限元模型,研究了不同移动热源模型对磨削残余应力仿真结果的影响。结果表明,不同的热源模型对残余拉应力层的深度无显著影响,椭圆热源模型计算的残余应力与实验测量值最为吻合。     

基于晶体塑性的复杂应力下钢轨钢微孔洞演化行为研究

采用晶体塑性有限元方法研究复杂应力下的珠光体钢轨钢微孔洞演化行为，分析应力三轴度和洛德参数对体心立方晶体单晶中孔洞生长和合并的影响。在研究中，进行纳米压痕试验和电子背散射衍射，获得压痕处的晶体取向，采用晶体塑性有限元方法和用户自定义材料子程序标定晶体塑性材料参数，并采用代表性体元法分析不同应力三轴度和洛德参数对体心立方晶体单晶中微孔洞演化的影响。研究结果表明，不同应力三轴度和洛德参数组合的变形模式对钢轨钢微孔洞的演化具有竞争性影响。对于低应力三轴度，变形模式主要由洛德参数决定。随着应力三轴度的增大，应力三轴度对钢轨钢微孔洞演化的影响逐渐占主导作用。通过研究还发现，在不同应力三轴度和洛德参数影响下，体心立方晶体单晶晶内基体材料的有效应力演化规律与整体胞元的等效应力相反。     

环件冷辗扩中材料的本构关系

对弹塑性材料拉伸试验进行假设,选取能够符合冷辗扩本构特征的兰伯-奥斯古简化模型,根据拉伸试验国家标准,对4组冷辗扩用轴承钢GCr15作拉伸试验,基于拉伸试验结果,采用数值拟合的方法得到了适合于环件冷辗扩弹塑性有限元计算的本构方程.     

不同回火GCr15轴承钢切削性能的研究

对GCr15轴承钢在区间温度200℃～800℃实施淬回火试验,并运用AdvantEdge FEM切削仿真软件,通过改变切削参数的方法,对不同回火温度下的GCr15轴承钢进行切削过程模拟研究。结果表明:随着回火温度提高,GCr15轴承钢的硬度、强度都下降明显,塑性和冲击韧性呈上升趋势;淬回火工艺对轴承钢GCr15切削加工性能的改善明显,切削力和切削温度大幅降低;回火温度为700℃时的轴承钢具有较优的切削性能。     

带有残余应力的关节轴承外圈硬切削有限元仿真研究

针对关节轴承冷挤压装配后,其轴承外圈存在较大的残余应力的问题,对多次硬切削关节轴承外圈对残余应力的影响和轴承内外圈间隙的分布规律进行了研究,对自润滑关节轴承挤压装配过程和冷却回弹过程进行了仿真分析,开展了多次硬切削带残余应力的GCr15轴承钢关节轴承外圈有限元仿真分析,建立了材料本构模型、损伤初始准则及损伤演化准则之间的关系,提出了热力耦合有限元仿真分析的方法。在Abaqus软件上对多次硬切削对应力分布情况和轴承外圈回弹量等进行了评价分析。研究结果表明,有限元仿真分析能够预测硬切削对自润滑关节轴承外圈残余应力大小的影响和轴承内外圈间隙的变化规律,这对于通过硬切削释放残余应力,控制和提高工件质量具有重要的理论指导意义。     

晶体塑性模型在板材成形计算机模拟中的应用

阐述晶体塑性理论的基本原理，包括单晶体塑性本构关系，多晶体塑性模型的构造，介绍它在金属成形模拟中的应用概况。在速率相关的晶性模型的引入滑移系活动与否的判断准则，忽略不活动滑移系的贡献，从而在保持计算精度的时间时，大大减少了本构关系的计算时间。采用动力显式有限元方法和多晶体塑性模型模拟铝板的ＬＤＨ试验过程，考察板材的织构对其成形性能的影响。