2024Al高温高应变率下动态塑性本构关系的实验研究

运用SHPB装置,文章对2024Al在不同温度和不同应变率条件下的动态力学行为开展了系列的实验研究,基于Johnson-Cook(JC)本构模型,通过实验数据拟合得到了相应的材料模型参量,从而建立了2024Al的动态塑性本构关系。为进一步验证该本构关系,基于有限元方法,对常温下应变率为700s-1的SHPB实验进行了数值模拟,模拟计算结果与实验结果相吻合,表明所得到的模型可以很好地描述该材料在高温高应变率下的动态塑性力学行为。     

淬火态42CrMo钢本构方程的建立及验证

为了建立适用于冷塑性加工力学性能研究的材料本构模型,提出了一种基于材料微观变形机制分析的本构模型建立及其验证方法。以高脆硬性的淬火态42CrMo钢为例,首先根据材料的化学成分和硬度,运用数值计算方法获取冷塑性变形流动应力数据,然后通过分析流动应力数据特点建立了Z-A (Zerilli-Armstron)修正本构方程,最后结合硬度压痕实验结果和有限元仿真对本构方程有效性进行了验证。结果表明,修正后的Z-A本构模型拟合效果好,相关度较高;硬度压痕实验结果与仿真结果整体误差较小,所建立的本构方程能够准确描述材料的力学行为,可以用于淬火态42CrMo钢冷塑性加工的力学特性研究中。     

2024A1高温高应变率下动态塑性本构关系的实验研究

运用SHPB装置,文章对2024A1在不同温度和不同应变率条件下的动态力学行为开展了系列的实验研究,基于Johnson-Cook（Jc）本构模型,通过实验数据拟合得到了相应的材料模型参量,从而建立了2024A1的动态塑性本构关系。为进一步验证该本构关系,基于有限元方法,对常温下应变率为700s^-1的SHPB实验进行了数值模拟,模拟计算结果与实验结果相吻合,表明所得到的模型可以很好地描述该材料在高温高应变率下的动态塑性力学行为。     

非理想材料塑性本构关系的研究现状及发展方向

介绍了金属材料塑性本构关系的研究与应用现状,阐述了塑性本构中屈服方程和塑性位势方程的物理含义及其相互关系,分析了现有塑性本构关系用于工程材料塑性变形分析时存在的主要问题,重点分析了实验数据应用导致的预测误差、屈服方程与塑性位势相关联假设条件所导致的不能同时反映屈服和流动的问题以及数学模型和本构关系基本结构方面存在的问题,讨论了发展非理想材料(各向异性材料、压力敏感材料等)塑性本构关系亟待解决的理论和实验难题,指出了非理想材料塑性本构关系的若干发展方向。突破经典塑性力学的理论体系、建立全新的"非关联"各向异性材料塑性本构关系理论体系,需要在理论模型、实验方法、数值仿真及工程应用等环节开展相关研究。     

一种耦合晶粒长大的超塑性本构及数值模拟

本文基于弹粘塑性有限元技术 ,将经过修正的晶粒长大模型耦合到材料粘塑模型中 ,得到一个考虑晶粒行为的超塑材料本构模型。利用所建立的考虑晶粒效应的本构模型和经典的Backofen本构模型 ,分别对Ti 6Al 4V圆杯进行超塑性成形模拟 ,其厚度分布结果表明 ,新本构能很好地描述晶粒敏感型材料的超塑性能。     

基于锻件为弹粘塑性体的液压模锻锤打击力研究

打击力是液压模锻锤的重要参数,以往的研究往往不考虑或简略考虑锻件的影响。该文从锻件的弹粘塑性特性出发,建立了锻件的弹粘塑性模型及本构关系,并以此为基础,建立液压模锻锤动态力学模型,求解出打击力数学解析式,进行了仿真研究,并给以实验验证。研究表明,文章建立的模型可应用于液压锤的设计,具有实际意义。     

多孔材料塑性孔隙度与孔隙塑性流动法则及热弹塑性本构关系

研究了多孔材料致密化过程中孔隙和基体的塑性流动行为;建立塑性流动法则和相关的本构关系对多孔材料致密化技术的发展具有参考价值;分析了多孔材料塑性孔隙度和理想塑性材料的孔隙塑性流动法则;考虑硬化力为塑性应变和温度的函数,推导了应变硬/软化塑性材料热弹塑性本构关系,为实现粉末材料塑性成形的计算机模拟提供依据。     

高应变率下TC4-DT钛合金的动态力学性能及塑性本构关系

为研究TC4-DT钛合金的动态力学性能及其本构关系,在1000~8000 s-1应变率范围内,利用分离式Hopkinson压杆试验装置对该材料进行动态压缩试验,得到高应变率下的真实应力-应变曲线。结果表明:高应变率时TC4-DT钛合金材料存在应变率增强、增塑以及应变强化效应,其流变应力表现出较强的应变率敏感性。通过微观组织观察,发现高应变率变形时出现绝热剪切带是材料流变应力急剧减小的主要原因。改进Johnson-Cook本构模型中的温度项,利用试验数据对TC4-DT钛合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合,得到室温下该材料的动态塑性本构方程,模型计算结果和试验结果证明该模型可以更好地预测TC4-DT钛合金高应变率下的塑性流变应力。     

应用神经网络表征变形高温合金的本构关系

本构关系是联系塑性加工过程中材料的动态响应与热力参数之间的媒介，因此，本构关系是用有限元对金属塑性加工过程进行数值模拟的前提条件。由于变形高温合金本构关系的高度非线性，在试验数据基础上，按Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ型方程用数理统计方法建立的本构关系，结构十分复杂，不便工程应用。本文探讨用人工神经网络这种新一代信息处理工具表征变形高温合金本构关系的方法和效果。研究结果表明，应用人工神经网络表征的本构关系比用     

金属增减材制造本构模型获取方法研究进展

总结了金属增材制造材料本构模型的获取方法,从准静态试验、热压缩试验、动态试验、硬度等效及微观组织模拟5个方面归纳了金属增材制造材料本构模型获取的研究成果。在此基础上,分析了目前存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。结果表明,通过准静态力学试验、热压缩试验及动态力学试验获取的本构模型可以反映材料宏观的力学性能,但无法反映材料的非均质特性;硬度等效本构模型可以体现一定的非均质性,但准确性无法得到保证;基于微观组织的本构模型对材料的性能表征较为全面,但目前仍处在探索阶段。随着计算机技术和增减材复合制造技术的发展,开发具有一定物理意义、考虑增材成形材料微观组织分布的本构模型获取方法将是未来主要的发展方向。