材料参数对矩形管绕弯截面变形的影响

基于动态显式有限元软件ABAQUS/Explicit,采用所建立的薄壁矩形管绕弯成形过程三维弹塑性有限元模型,模拟研究了材料参数对绕弯成形过程中截面变形的影响规律.结果表明:随初始屈服强度和强度系数的增大,截面变化率增大;硬化指数对截面变化率的影响不大,但硬化指数较大时,最大截面变化率较小.弯曲过程中最大截面变形出现在沿弯曲方向50°附近的区域,且其位置不受材料参数的影响.该研究对于提高不同材料的薄肇矩形管弯曲管件的成形质量具有重要意义.     

测定金属薄膜屈服强度的纳米压入法研究

利用有限元数值分析方法,对球形刚性压头压入由金属膜与硅基体组成的膜－基体系的加载过程进行了模拟计算。建立了薄膜硬化指数同载荷－位移曲线的特征值, 服强度,硬化指数及扬氏模量同最大压入载荷间的关系。据此,可由纳米压入仪实测所得载荷－位移曲线的特征值与最大压入载荷,确定金属薄膜材料的应变硬化指数和屈服强度。     

材料性能波动下高强TA18钛管绕弯过程截面畸变行为分析

为了研究材料性能参数对管材数控绕弯过程截面畸变的影响规律及敏感性大小,基于ABAQUS非线性有限元平台,建立了高强TA18钛管数控绕弯成形过程有限元模型,并通过文献中的实验结果验证了模型的可靠性,然后采用该模型模拟研究了材料性能波动下高强TA18钛管数控绕弯成形过程的截面畸变行为。结果表明:截面畸变率随着弹性模量、硬化指数的增加或强度系数、厚向异性指数的减小而减小,其减小率分别为11.76%,23.67%,12.07%和23.51%;不同材料性能参数波动下,高强TA18钛管绕弯过程截面畸变率的最大值均小于4.00%,并且在弯曲平面附近,截面畸变率出现负值;截面畸变率对材料性能参数的敏感性大小依次为强度系数、弹性模量、硬化指数和厚向异性指数。     

新型多孔镁压缩性能的有限元分析

利用有限元方法建立了激光打孔制备的直孔型多孔镁样品的压缩模型,系统分析了孔隙率、孔径及孔的排布对多孔镁样品压缩性能的影响,初步探讨了多孔镁在压缩过程中的变形规律.模拟计算结果表明,随着孔隙率、孔径的增加和孔的排布角的减小,多孔镁压缩曲线下移,屈服强度和弹性模量随之下降;多孔镁的压缩变形规律符合金属的最小阻力定律.     

基于纳米压痕和有限元模拟的激光熔覆316L不锈钢弹塑性能研究

分别对激光熔覆316L不锈钢涂层、热轧316L不锈钢进行纳米压痕试验得到载荷-位移曲线和弹性模量,并对热轧316L不锈钢进行单轴拉伸试验,以此应力应变曲线作为材料属性,通过有限元模拟纳米压痕,得出载荷-位移曲线,与试验进行比较,验证有限元模型的可靠性。对未知属性的316L熔覆层,选取不同的屈服强度(250~375 MPa)和应变硬化指数(0.25~0.375),正交组合分别模拟,通过与试验结果的对比,得出316L熔覆层屈服强度为325 MPa,应变硬化指数为0.3,并分析了载荷-位移曲线参量随材料属性的变化规律。     

球头压痕确定薄膜模量的等效膜厚法

基于Hertz方程,修正了平头压痕薄膜系统的力学模型,建立了用于评估球头压痕确定薄膜弹性模量的等效膜厚法。采用有限元方法对模型进行计算分析,结果发现,当薄膜弹性模量大于基体时,计算误差小于Ranjana和William(RW)模型[1];当薄膜弹性模量小于基体时,对于较深的压痕计算得到的结果仍然和理论值相符,说明本模型可以用于比较深的压痕情况。另外,研究了薄膜屈服强度和球压头半径对计算结果的影响,结果显示,薄膜的压缩屈服强度越大,等效膜厚法得到的结果越准确;而在同一压痕深度下,较大的压头半径会带来较大的误差,当压痕深度较小时,薄膜的弹性模量受压头半径的影响较小。最后通过TiN/sapphire在球压头和三棱锥压头下的试验,验证了本方法。     

U-Nb合金中夹杂物的纳米压痕表征

采用纳米压痕技术对铸态U-5.5Nb合金中Nb_2C、U(C,N)以及基体力学性能进行了表征,根据获得的硬度值计算了屈服强度和塑性指数。实验结果表明Nb_2C夹杂物的弹性模量和硬度最大,而U(C,N)夹杂物的弹性模量和硬度远小于Nb_2C但明显高于基体;计算结果显示Nb_2C夹杂物屈服强度最高而塑性指数值最小,倾向于发生弹性变形,U(C,N)夹杂物强度低但塑性指数值最大,更容易发生塑性变形并发生破裂。基体多步循环加载获得的弹性模量和硬度值与单次加载基本一致,并且弹性模量值和文献中报道的单向拉伸实验测得的值相符。     

2024铝合金限制膨胀变形热处理产生高压的有限元分析(英文)

采用限制热膨胀变形的热处理方法在2024铝合金上产生热致压力,利用ABAQUS有限元软件模拟计算其热致压力,考察模具材料的热膨胀系数、弹性模量和屈服强度等材料性能对热致压力的影响规律。结果表明:该装置在500 ℃时能够产生比较均匀的热致压力,当模具材料采用42CrMo时,热致压力最大可达503MPa;热致压力随着模具材料热膨胀系数的减小、弹性模量以及屈服强度的增加而增大,模具材料的热膨胀系数和弹性模量对热致压力的影响更明显。     

0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管材数控弯曲截面畸变有限元分析

基于ABAQUS/Explicit有限元软件平台,建立0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形过程三维弹塑性有限元模型,对建模关键技术进行了处理,并对其可靠性进行了验证;模拟分析了几何参数和材料参数对弯管截面畸变的影响规律。结果表明,随着弯曲角度、相对管径的增大或相对弯曲半径的减小,截面畸变率增大;随着强度系数、屈服强度的增大或硬化指数、弹性模量的减小,截面畸变率增大。截面畸变率最大值出现在沿弯曲方向30°附近的区域,其位置不受几何参数和材料参数大小的影响。研究结果对提高管材数控弯曲成形质量及成形极限具有指导意义。     

材料性能波动下TA18钛管绕弯回弹行为

以航空航天用去应力退火TA18(Ti-3Al-2.5V)钛管为对象,通过对不同来源、不同规格的钛管整管单拉试验,获得了该高强钛管的显著材料性能波动范围;基于显/隐式结合有限元算法所建立的钛管数控绕弯-回弹全过程有限元模型,阐明了弹性模量、屈服强度、硬化指数和厚向异性指数波动下高强钛管回弹的显著的线性和非线性行为,与显著工艺参数对高强钛管数控弯曲回弹的影响规律进行了对比,进而获得了材料参数波动下高强钛管回弹对截面扁化的影响规律。     

Numerical simulation of influence of material parameters on splitting spinning of aluminum alloy

During the splitting spinning process, the material parameters of disk blank have a significant effect on the determination of forming parameters and the quality of deformed blank. The influence laws of material parameters, including yield stress, hardening exponent and elastic modulus, on splitting spinning force, splitting spinning moment, degree of inhomogeneous deformation and quality of flange （average thickness and average deviation angle） were investigated by 3D-FE numerical simulation based on elasto-plastic dynamic explicit FEM under ABAQUS/Explicit environment. The results show that, the splitting spinning force and the splitting spinning moment increase with the increase of yield stress, hardening exponent and elastic modulus. The degree of inhomogeneous deformation increases with the decrease of yield stress and hardening exponent and the increase of elastic modulus. The average thickness of flange increases with the decrease of yield stress and the increase of hardening exponent and elastic modulus. The average deviation angle of upper surface increases with the increase of yield stress and the decrease of hardening exponent and elastic modulus. The average deviation angle of lower surface increases with the decrease of yield stress, hardening exponent and elastic modulus. Meanwhile, the corresponding variation ranges are given. The achievements may serve as an important guide for selecting the reasonable processing parameters of splitting spinning based on different aluminum alloys, and are very significant for optimum design and precision control of the splitting spinning process.     

Effects of material properties on power spinning process of parts with transverse inner rib

Material properties of blank have a great effect on power spinning process of aluminum alloy parts with transverse inner rib. By using finite element(FE) and Taguchi method, the effects and significance of five key material parameters, namely, anisotropic index in thickness direction, yield strength, hardening exponent, strengthening factor and elastic modulus on the formability of inner rib, tendency of wall fracture and degree of inhomogeneous deformation of finished spun parts were obtained. The achievements provide an important guide for selecting reasonable spinning material, and are very significant for the optimum design and precision control of power spinning process of parts with transverse inner rib.     

球形压痕法评价材料屈服强度和应变硬化指数的有限元分析

采用量纲分析法,建立了直径1 mm球形压头的无量纲函数.通过此无量纲函数和有限元计算,可推算金属材料的屈服强度和应变硬化指数.通过模拟,得到了屈服应变从0.00769到0.04范围的材料常数的拟合函数,并利用此拟合函数得到了屈服强度和应变硬化指数.通过模拟验证,此方法提高了计算精度并扩大了材料的计算范围.所获得的屈服强度平均误差是1.6%,应变硬化指数的平均误差12.6%.     

Determination of mechanical properties of pure zirconium processed by surface severe plastic deformation through nanoindentation

Commercially pure zirconium was processed by the surface mechanical attrition treatment(SMAT),and the microstructure observation showed that a gradient structure was induced.Nanoindentation measurements were taken to obtain the load-displacement curves at different depths below the treated surface.Using dimensional analysis,the local yield stress,hardness,strain hardening exponent,and elastic modulus at the corresponding depths were derived.The results showed that the yield stress and hardness varied with depth,while the strain hardening exponent and elastic modulus were approximately invariable.The finite element method was used to simulate nanoindentation at different depths below the treated surface to verify the derivation of the local elastic-plastic constitutive relationship.Stressstrain curves were computed for the treated samples through the rule of mixtures,and they agreed well with the experimental results.The analysis showed that the surface and subsurface hardening layers as well as the transition layer shared a high load applied to the samples,even though their volume fraction was small.     

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。     

冷轧工艺对301L不锈钢组织及性能的影响

对1.5 mm厚的301L不锈钢板材进行多道次冷轧试验,得到压下率分别为20%,30%,40%的板材;通过对冷轧板材的拉伸试验、金相分析、SEM分析、XRD衍射分析及硬度测试,研究冷轧压下率对301L不锈钢组织及性能的影响规律。研究表明,随着冷轧压下率的增大,301L不锈钢中的应变诱发马氏体会逐渐增多,材料的屈服强度由789 MPa提高至1260 MPa,抗拉强度由977 MPa提高至1317 MPa,显微硬度则提高了120 HV;材料出现晶粒碎化现象,产生细晶强化;同时,由于301L不锈钢中的马氏体相变,20%压下率的301L不锈钢拉伸应变硬化指数要高于30%压下率的301L不锈钢。     

Numerical simulation of two-stage deep drawing of complex-shaped parts

1　INTRODUCTIONInrecentyears ,withtherapiddevelopmentofcomputersoftwareandhardware ,andtheintersectionandcombinationofcomputertechnology ,graphics ,mechanicsandprocessengineering ,thecomputeraid edengineering(CAE)technologybasedonnumericalsimulationhasbeenwidelyappliedinthesheetmetalformingfield[1,2 ] .Nevertheless ,untilnow ,thenu mericalsimulationisconfinedtosimulatesomebasicmodesofdeformationsuchasbending ,deepdraw ing ,bulgingandflanging .Forthedeformationofcomplexwork pieces ,forexa…     

高温水环境中镍基合金力学性能对裂尖力学化学效应的影响

力学与化学相互作用引起的力学化学效应会加速核电站中镍基合金的应力腐蚀开裂行为。焊接接头材料力学性能的不均匀性,将间接影响材料的力学化学效应。本文采用标准紧凑拉伸试样和有限元方法,研究得到了高温水环境中600合金屈服强度和硬化指数对裂纹尖端表面力学化学效应的影响,分析了弹性和塑性变形对裂纹尖端力学化学效应的作用。结果表明600合金裂尖表面的力学化学效应受到屈服强度的变化的影响,但硬化指数对裂尖表面力学化学效应的影响不明显。     

“橡胶金属”——一种新型多功能钛合金

介绍了一种新型的功能钛合金——“橡胶金属”，其主要特征为：低弹性模量和超高强度，恒弹恒胀性，高弹性变形能，冷加工无加工硬化现象。