5052铝合金的动态拉伸性能及其本构模型

为了提高5052铝合金在应用中的安全性,准确的计算结构件在复杂载荷下的强度,非常有必要对材料在不同应变率下的力学性能进行研究。本文分别采用高温电子万能试验机和霍普金森拉杆装置对其进行了准静态和高应变率下的拉伸试验,得到了材料的应力-应变曲线,构建了能够准确描述其塑性变形行为的本构模型。结果表明：5052铝合金具有明显的应变率敏感性,且随着应变率的增加,其屈服强度和强度极限不断增加。基于试验结果,本文提出采用一种修正的Johnson-Cook模型来拟合材料的动态本构关系,拟合结果与试验数据吻合度较高;进一步使用ANSYS软件用此模型模拟了高应变率下试样的单向拉伸过程,提取典型节点的应力应变曲线,模拟结果与试验结果相吻合。说明本文所建立的修正Johnson-Cook模型能够较好地描述5052铝合金的动态特性,可为实际工程中的数值模拟问题提供数据支持,从而为零部件的加工工艺、结构设计和实际生产提供可靠的参考和有效的指导。     

混合压边液体内向流动动态充液拉深

为抑制液体内向流动动态充液拉深中凸缘增厚而造成的拉深阻力急剧增长,提出混合压边液体内向流动动态充液拉深新方法。对定间隙下设定恒定压边力的混合压边充液拉深压边形式实质进行分析,采用有限元研究混合压边方式下压边间隙、压边力以及径向压力的变化对成形过程的影响。研究结果表明:定间隙下设定恒定压边力的混合压边充液拉深压边形式的实质是设定压边间隙和设定压边力压边方式的混合;采用混合压边方式可以降低实际最大压边力,降低凸缘区的摩擦阻力,减少第二个谷底点的减薄率;压边力影响零件直壁部分壁厚分布,较大的压边力得到的零件直壁壁厚较薄;压边间隙的变化影响成形零件直壁壁厚分布,较小的压边间隙成形零件直壁较薄,第二个谷底点越接近零件底部。     

张力对减定径轧制中轧件变形影响的有限元分析

运用有限元软件分析了高速线材减定径连轧过程,探讨了张力对轧件变形及宽展的影响,尤其是对轧件头、尾尺寸的影响,得到了轧件宽展和张力之间的定量关系,指出轧件尾部更易于产生过充满而形成耳子,为减定径连轧张力的正确设定提供了依据.     

Mo含量对自熔性铁基合金组织性能的影响

为提高镀铝锌板生产机组316L沉没辊的耐高温磨损–腐蚀性能,采用激光熔覆技术在316L基体表面制备Fe60涂层和4种含Mo(质量分数为2.5%,5.0%,7.5%,10.0%)的Fe60复合涂层,对不同涂层的物相、微观组织、力学性能、摩擦性能和腐蚀性能进行表征,探究Mo含量对Fe60涂层组织和性能的影响。结果表明：含Mo涂层析出硬质相Fe_9.7Mo_0.3,Mo对Fe60涂层晶粒度和组织缺陷均有影响,随Mo含量的增加,涂层晶粒度和组织缺陷数均先减后增,w(Mo)=5.0%涂层晶粒度最小、组织无缺陷;与Fe60涂层相比,含Mo涂层硬度降低,而耐磨性均有提升,随Mo含量的增加,涂层耐磨性能先增后减,w(Mo)=5.0%涂层磨损失重最低;与Fe60涂层相比,含Mo涂层耐高温铝锌液腐蚀性能均有提升,随Mo含量的增加,涂层腐蚀速率下降,但Mo质量分数超过5%时,涂层腐蚀面存在局部断裂,实际耐腐蚀性能下降。     

环形件复合液压成形模拟研究

采用充液拉深筒形件再液压胀形的复合液压成形工艺成形环形件,利用DYNAFORM5.9软件对环形件复合液压成形过程进行模拟,探究不同工艺因素下预成形筒形件对环形件成形质量的影响,因素包括拉深比、最大液压、凸模圆角半径及中间退火。结果表明:随着拉深比增大,筒形件和环形件的最薄点壁厚逐渐减小;采用单拐点液压加载的筒形件充液拉深成形中最大液压愈大,得到的环形件壁厚减薄愈剧烈,最薄点壁厚愈小;随着凸模圆角半径的增加,筒形件圆角处壁厚增加,胀形后环形件最薄点壁厚减小;在复合液压成形的两工序间对筒形件进行中间退火,有利于后续加工,提高成形性能。     

合金成分和奥氏体变形对粒状贝氏体和粒状组织转变的影响

在Gleeble热模拟试验机上研究了低碳Mn-B系贝氏体钢的组织转变,分析了合金成分和奥氏体变形对粒状贝氏体及粒状组织转变的影响。结果表明,在相同冷却条件下,添加铬、铌元素后更利于粒状贝氏体组织的转变;在奥氏体未再结晶区,变形对粒状贝氏体及粒状组织的转变有明显的影响,随奥氏体变形温度的降低以及变形程度的增加,组织由粒状贝氏体向粒状组织变化。     

梯温充液拉深成形数值模拟分析

提出梯温充液拉深工艺,即在板料温充液拉深实验装置中的凹模和压料板表面分别打上有规律的孔,通过接触加热在板料上形成梯度分布温度场。通过有限元模拟0Cr18Ni9不锈钢板料筒形件拉深过程,对比分析均匀加热与梯温加热2种不同加热方式对板料成形性能的影响。研究表明,与均匀加热相比,梯温加热拉深工艺能进一步提高板料的极限拉深比。     

一种热成型钢热压缩流变行为的本构方程

根据热冲压工艺的时间—温度特征,采用Gleeble-3500热模拟试验机,在温度为773~1 173 K、应变速率为0.01~0.50 s-1条件下,对1种热成型钢进行热压缩实验,求解井上胜郎模型参数,获得相应的应力应变曲线。实验结果表明:变形温度和应变速率对该热成型钢力学性能有很大的影响,温度升高流变应力减小,应变速率增大流变应力增大。由计算所得井上胜郎模型参数得到模型的预测值与实验结果吻合较好,修正模型之后,得到的预测值更接近实验值。     

液体介质传热渐进温成形研究

由于液体介质的存在,在以导热油直接作为传热介质加热板料实现板料温热渐进成形中,成形初始的预胀以及成形过程中存在的背压是区别于其他渐进成形方法的显著特征。在数控渐进机床上,首先以2A12铝合金板料对成形过程中液体压力产生的板料预胀和过程背压的影响进行了研究,然后采用SUS304不锈钢板料对成形过程中的导热油温度影响进行了研究。研究结果表明：液体介质较小的压力产生的预胀和背压对成形过程没有显著影响,成形过程中为了保证导热油和板料充分接触,导热油可以保持一定的系统压力;采用液体介质直接作为传热介质加热板料进行板料温渐进成形是可行的;温度对SUS304不锈钢板渐进成形性能影响显著。     

渐进成形锥形件壁厚的正弦定理预测精度研究

采用不同加工参数渐进成形铝板锥形件,分析渐进成形过程中锥形件的壁厚变化规律,通过比较不同加工条件下实测板料厚度的变化和差异,并与正弦定理的预测值进行对比,研究了正弦定理对渐进成形锥形件壁厚预测的适用范围和精确度。结果表明:渐进成形锥形件过程中板料壁厚的变化经历了壁厚减薄、壁厚回升和壁厚稳定三个阶段,板料在壁厚减薄区和壁厚回升区之间的"最小值点"最易破裂。通过对比实测壁厚与正弦定理理论预测的壁厚发现,在壁厚稳定区的壁厚值最接近正弦定理的理论预测值,正弦定理适用范围在板料的壁厚稳定区。一次加工产生加工硬化,导致二次加工时在接合处的板料难以变形,平均误差率较高。大部分渐进成形锥形件壁厚稳定区实测的板料壁厚比正弦定理的理论预测值略低1%~2%,且进给量对正弦定理精确度的影响较大。此外,采用列文伯格-麦夸特算法和通用全局优化法建立了锥形件壁厚稳定区以及壁厚减薄区和壁厚回升区的壁厚模型经验公式。