TA1纯钛板成形极限图测定及应用

采用机械划线法制作网格,利用通用板料成形性能试验机和网格拓印测量的方法,获得了TA1纯钛板在不同应变路径下的极限应变值,以此数据为基础绘制了TA1纯钛板室温下的成形极限图,并基于最小二乘法对成形极限图进行拟合建立了成形极限图的预测模型。此外,将成形极限预测模型导入到有限元模拟软件中,作为成形破裂的判据,对TA1纯钛板胀形成形的破裂缺陷进行预测,并通过工艺试验对预测结果进行了验证。对比结果表明,采用成形极限预测模型作为破裂判据的有限元数值模拟能够较为精确的预测出TA1纯钛板的极限胀形高度和胀形发生破裂的部位。     

镁合金板材热态下成形极限预测研究

采用M-K模型,结合由Graf和Hosford提出的迭代计算方法,对AZ31镁合金板材热态下成形极限图的右半部分进行了理论预测。理论计算分别使用了Von Mises各向同性屈服准则和Hill48二次型各向异性屈服准则,同时引入了Backoften本构方程。讨论了基于Hill48屈服准则进行理论计算时,材料厚向异性指数R对预测成形极限图的影响。根据预测结果,在其它材料参数不变时,R值的增大会使板料的成形极限降低。将预测成形极限图与试验数据进行对比,结果表明,相比Hill48屈服准则,Von Mises屈服准则能更准确应用于对镁合金成形极限图右半部分的理论预测。     

一种建立板料成形极限应力图的新方法

基于塑性理论建立了比例加载条件下双向拉伸应力应变关系,结合Swift分散性失稳准则,提出了一种建立板料成形极限应力图的方法。分别应用Hill 48和Hosford屈服准则以及单向拉伸性能参数,建立了铝合金板(r<1)和薄钢板(r>1)两种材料的成形极限应力图(FLSD),分析表明,不同的屈服准则的选取对于成形极限应力曲线有不同的影响,对于不同类型的材料屈服准则的影响程度也不同。与由通常的成形极限图(FLD)转换所得到的成形极限应力图(FLSD)进行了对比分析,结果表明,所提出的方法计算过程更为简便,并能较为准确地建立成形极限应力图,可以作为复杂加载路径下的成形极限破裂判据。     

基于超声振动的纯钛TA1板材的成形性能

金属超声振动塑性成形具有低能耗、降低变形力和提高产品质量等优点。文章设计了一套用于研究纯钛TA1板材在超声振动下成形性能的试验装置,并对纯钛TA1板材进行拉伸试验,测定不同超声振动功率和频率下纯钛TA1的力学性能。结果表明,超声激振作用能有效降低材料的流动应力和屈服强度,且较低频率、大功率的超声振动更有利于提高TA1的成形性能,可应用于纯钛TA1超声振动塑性成形中,提高成形效率和产品质量。     

流动法则和屈服准则对板料成形极限预测的影响

基于前期研究所建立的非关联流动模型,进一步结合MMFC和M-K成形极限预测理论,计算了铝合金和先进高强钢的成形极限.针对AA5754-O、AA5182-O、DP600和TRIP780这4种材料,基于Hill48和Gotoh屈服准则计算了成形极限图,并引入了关联和非关联两种流动法则进行对比.结果表明,基于MMFC理论计算...     

纯钛TA1板材成形性能研究及微针成形中的应用

通过BTC-T1-FR020万能材料试验机,对宝钢生产的板厚为0.35mm,0.7mm,1.0mm的纯钛TA1板,进行准静态至低应变速率范围的拉伸试验,测试不同板厚和不同应变率下纯钛TA1的力学性能。结果表明,随着板厚的减小,纯钛TA1屈服强度提高;随着应变速率的增加,纯钛TA1屈服强度整体呈升高趋势,薄板(板料≤0.7mm)屈服强度提高过程中的波动现象可以用微成形中的表面层理论解释;对于厚度为0.7mm的钛板,塑性硬化速度随着应变速率的增加而增加,硬化速度可以通过硬化指数m直观反映。由此可知,厚板在低应变率下成形性能最好,可选用1.0mm钛板并在较小的成形速度下进行微针成形。     

各向异性屈服准则对铝合金板成形预测精度的影响

基于板料成形过程的数值模拟 ,研究了不同的各向异性屈服准则 (Hill194 8,BarlatYLD89,BarlatYLD91和BarlatYLD96 )对铝合金板成形过程的影响 ,模拟结果和实验结果进行比较 ,结果表明 ,采用屈服准则 (YLD96 )模拟结果和实验吻合较好 ,而Hill屈服准则的模拟结果和实验差别较大 ,故不适宜用于铝合金板的成形模拟。采用不同屈服准则模拟的应变分布有所不同 ,采用YLD89,YLD91和YLD 96屈服准则预测的起皱和断裂的趋势比Hill屈服准则预测的要高。     

AZ31镁合金板温热状态下成形极限图的理论预测（英文）

基于刚塑性材料在平面应力条件下变形的M-K理论对AZ31镁合金在温热状态下的成形极限图(FLD)进行了预测,在理论预测时采用von Mises和Hill’48屈服准则。通过单向拉伸实验获得所用的AZ31镁合金板的力学性能,同时在分析时引入Fields-Backofen本构方程。此外,采用刚性凸模胀形方法获得了AZ31镁合金板在不同温度下的实验FLD曲线用以验证理论预测结果。通过对473 K和523 K下理论预测FLD与实验FLD间的比较,发现理论预测结果受计算时所采用的屈服准则的影响,特别是在温度较低时。采用Hill’48二次型各向异性屈服准则获得的FLD与实验数据有较好的一致性。     

基于应变和应力的1060铝合金板成形极限比较分析(英文)

通过线性和非线性应变路径的板料成形实验,研究1060铝合金的成形极限图(FLD)和成形应力极限图(FLSD)。利用Stoughton方法,基于板料成形实验中测得的应变数据,计算得到了FLSD。结果表明:对于1060铝合金板料,FLD与应变路径是相关的,而FLSD对应变路径却不敏感,所以FLSD可以很方便地作为多道次板料成形的极限准则。通过对比Hill’s48,Hill’s79和Hosford非二次式3种材料屈服准则,分析了它们从FLD到FLSD转换对应力计算的影响,Hosford非二次式屈服准则更适合1060铝合金的FLSD计算。通过与单向拉伸实验数据的比较,材料硬化准则中Voce硬化准则比Swift准则更适合该材料。在MATLAB上开发了由应变到应力的计算以及FLD和FLSD显示的程序,通过输入实验中测得的应变数据可以得出FLD和FLSD。     

2B06铝合金板成形极限图的实验测定与理论预测(英文)

通过实验确定和理论计算得到2B06铝合金板的成形极限图(FLC)。在凸模胀形实验中通过改变试件的宽度得到完整的FLC。理论预测的FLC是基于不同失稳理论和不同的屈服准则计算得到的。通过对比可知,基于同一失稳理论和不同屈服准则的预测曲线区别不大,所以不同屈服准则对理论预测的影响并不大。而基于不同失稳理论的理论曲线之间差距很大。基于SWIFT分散性失稳理论的FLC曲线比试验测定的曲线要高。基于HILL集中性失稳理论的FLC右半边曲线不可用。应用MK理论的FLC预测曲线与试验结果最为接近,所以MK可以作为理论计算预测成形极限图的有效方式。     

超声振动效应对TA2钛合金板材力学及胀形性能影响

针对钛合金板材塑性变形能力差的问题,进行了超声振动辅助成形工艺的研究,分析超声振动对钛合金TA2板材力学性能及与接触面之间摩擦系数的影响。在此基础上进行了不同宽长比坯料的超声振动辅助胀形实验,分析超声振动对TA2板材胀形力、极限胀形高度的影响。同时,基于网格应变原理,通过不同宽长比坯料极限应变的测量,建立TA2板材的成形极限图。研究结果表明,选择合适的超声振动辅助成形工艺参数, 不仅可以提高TA2板材变形能力,还可以减小摩擦对板材成形性能的影响,从而有效提高了TA2板材的成形极限。     

TA32钛合金板成形性能与电磁辅助弯曲成形实验研究

由于TA32钛合金板室温成形性差、精度难以保证,开展了电磁辅助弯曲成形方法的实验研究,通过拉伸和电磁成形实验探究了TA32钛合金的力学性能和成形性能,获得了TA32钛合金板在准静态和动态拉伸下的应力、应变关系,给出了在电磁成形状态下的成形极限应变,阐明了电磁成形作用下的TA32钛合金的增塑机制。采用匀压式电磁辅助弯曲成形的方法对TA32钛合金板开展实验研究,结果表明:电磁辅助弯曲成形方法能够有效地提高弯曲件的成形精度,并且在一定条件下,放电能量越高,贴模效果越好、成形精度越高。带压紧翼的弯曲件的变形区外层过度伸长而产生减薄并开裂,不带压紧翼的弯曲件通过合理地控制放电电压能够获得较好的成形效果。     

板料成形极限理论与实验研究进展

成形极限是板材成形领域中重要的性能指标和工艺参数。文章在阐述成形极限在板料成形中的意义的基础上,综述并分析了成形极限在理论和实验方面的研究进展。成形极限图受应变路径的影响,给工业生产应用带来极大不便。以极限应力构成的成形极限应力图不受应变路径的影响,作为复杂加载路径的成形极限判据更加方便和实用。FLSD研究与FLD相结合,成为精确地确定破裂判别准则的主要途径之一,是近来研究的热点。十字形双向拉伸是实现复杂加载路径有效实用的试验方法。最后对成形极限应力图和十字形双向拉伸试验需要解决的关键问题作了阐述。     

复杂加载路径下板料屈服强化与成形极限的研究进展

本文在阐述塑性变形行为与成形极限对于解析板料成形过程的作用与意义的基础上 ,针对板料屈服准则、强化模型、成形极限及复杂加载路径的影响规律的研究进展进行了综述与分析 ,得出 :建立符合实际板料成形特点的复杂加载路径的实验方法 ,验证理论研究结果的准确程度及适用范围 ,确定复杂加载路径下的解析描述及实用判据 ,是目前该领域主要的研究方向。最后对实现复杂加载路径的实验方法及其可行性进行了分析。     

On predicting forming limits using hill’s yield criteria

The analysis of localized necking is strongly dependent on the yield function. To predict forming limits, therefore, numerous yield criteria have been postulated to characterize the plastic deformation of sheet materials. Among them Hill’s 1948 and the fourth form of 1979 yield criteria are the most commonly used. A new yield criterion was proposed by Hill in 1993. It uses five independent and easily obtainable material parameters, which makes it flexible in representing the shape of the yield locus for different materials. The present investigation compares these three yield criteria in forming limit predictions based on both the Marciniak and Kuczynski (M-K) approach and the bifurcation analysis. It is observed that the M-K analysis based on Hill’s 1993 yield criterion provides forming limit predictions in agreement with experimental data. The bifurcation analysis based on Hill’s 1948 yield criterion also provides an acceptable prediction of forming limits for aluminum, although they are slightly higher. All three yield criteria are found to provide acceptable predictions for aluminum-killed (AK) steel based on the M-K method. For brass, only the prediction based on the M-K method and Hill’s 1993 yield criterion is close to the trend of experimental data.     

基于Lemaitre韧性断裂准则的1060铝板成形极限研究

针对成形极限曲线的测定需建立在大量实验基础上,耗时耗材,且需要特定的成形实验机才能完成的不足,采用韧性断裂准则与数值模拟相结合来预测。建立测定成形极限曲线的有限元分析模型,对不同尺寸1060铝板试样成形过程进行数值模拟与分析,并采用Lemaitre韧性断裂准则作为板料破裂与否的判据,找出破裂极限应变值,拟合成形极限曲线;为验证提出方法的正确性,采用实验方法制作1060铝板成形极限曲线,并将其与模拟得到的曲线进行对比,两曲线走向基本一致,有较好的吻合度,表明该方法能够应用于成形极限曲线的预测。     

基于韧性断裂准则的铝合金板材成形极限预测

为了准确地预测铝合金板材成形极限，将韧性断裂准则引入到数值模拟中。在数值模拟获得的应力应变值基础上，采用简单拉伸试验和数值模拟相结合的方法确定了韧性断裂准则中的材料常数，并应用该韧性断裂准则预测了铝合金LYl2(M)的圆筒件拉深和半球形凸模胀形的成形极限。预测结果与实验值吻合较好，该韧性断裂准则能够预测铝合金板材成形极限。     

Prediction of forming limit in deep drawing of Fe/Al laminated composite sheets using ductile fracture criterion

Axisymmetric deep drawing processes of laminates composed of mild steel and various aluminium alloy sheets are simulated by FEM. From the calculated stress and strain histories of elements in each layer, the fracture initiation site and the forming limit are predicted by using the ductile fracture criterion. The predictions so obtained are compared with experimental observations. The results exhibit that various types of fracture initiations in deep drawing of the laminated composite sheets are successfully predicted. Furthermore it is found that the drawability is improved by setting the mild steel sheet on the punch side for the case of aluminium alloy sheet with comparatively high ductility, and by sandwiching the aluminium alloy sheet with the mild steel sheets for the case of low ductility.     

Prediction of forming limit curve for pure titanium sheet

Commercially pure titanium (CP Ti) has been actively used in the plate heat exchanger due to its light weight, high specific strength, and excellent corrosion resistance. However, researches for the plastic deformation characteristics and press formability of the CP Ti sheet are not much in comparison with automotive steels and aluminum alloys. The mechanical properties and hardening behavior evaluated in stress–strain relation of the CP Ti sheet are clarified in relation with press formability. The flow curve denoting true stress–true strain relation for CP Ti sheet is fitted well by the Kim–Tuan hardening equation rather than Voce and Swift models. The forming limit curve (FLC) of CP Ti sheet as a criterion for press formability was experimentally evaluated by punch stretching test and analytically predicted via Hora's modified maximum force criterion. The predicted FLC by adopting Kim–Tuan hardening model and appropriate yield function shows good correlation with the experimental results of punch stretching test.