镁合金高速冲击载荷下的变形行为研究进展

概述了国内外对镁合金在高应变率加载条件下的力学行为及其高速变形时组织中绝热剪切带形成机制的研究现状,归纳了在镁合金动态力学行为及微观变形机制方面以及镁合金中形成绝热剪切带带内组织成因研究方面存在的不足。基于此,提出了镁合金动态力学行为及其在动态变形过程中微观组织演变机制的研究重点,并指出了进一步尚需开展的工作。     

形变热处理工艺对2519A铝合金动态变形行为的影响

通过霍普金森压杆实验研究2519A铝合金T87,T8,T9和T9I64种形变热处理状态在1040~5900s^-1应变率范围的动态冲击变形行为,并利用金相、透射电镜等手段分析在动态变形中合金微观组织的演变规律,研究不同形变热处理工艺对2519A铝合金动态变形行为的影响。结果表明:与T87态合金相比,强冷变形的T8和T9态合金高速冲击的动态屈服强度大幅提升,但是合金的绝热剪切敏感性也显著增加,更容易发生绝热剪切开裂。断续时效T9I6工艺可以提高2519A合金强化析出相的密度,使θ'相(Al₂Cu)更细小弥散分布。这样降低了θ'析出相在高应变率下被位错切割分解的速率,提高合金在高速变形过程中的稳定性。2519A-T9I6铝合金在高应变率下拥有较高的动态屈服强度和较低的绝热剪切敏感性,在高速变形过程中表现最佳。     

铝合金壳体件压铸工艺的数值模拟

基于UG平台设计了铝合金壳体压铸件的浇注系统和排溢系统,并运用铸造模拟软件Anycasting进行了数值模拟。通过分析铸件的充型及凝固过程,判断设计的合理性。模拟结果表明,在压射速度为2m/s,浇注温度为670℃,模具预热温度为180℃的条件下,铸件充型平稳,无明显缺陷。     

考虑相变的铝合金管焊接残余应力数值模拟

以铝合金薄壁管的对接接头为研究对象,根据实际情况建立了其热-冶金-力学耦合的三维有限元模型,运用SY-SWELD软件在考虑相变情况下对其焊接过程温度场与轴向和环向残余应力分布进行数值计算与分析,与实验结果进行对比验证了该模型的准确性。此外,还分析了铝合金管半径变化对残余应力分布的影响规律。结果表明:相变对轴向最大拉应力与环向最大拉应力和压应力都有明显的影响,且考虑相变能更准确地模拟轴向和环向残余应力;在考虑相变情况下,焊接残余应力随半径的增大而增加;并且在不同的半径条件下,距焊缝中心不同距离上的应力分布有着一致的变化趋势。     

帽型试样的绝热剪切数值模拟与温度场研究

通过选择恰当的模型和科学的空间离散化,对SHPB加载过程进行了2D数值模拟,数值重现了帽型试样高应变条件下的绝热剪切变形历程.基于应力塌陷绝热剪切形成判据分析了材料绝热剪切变形规律;利用模拟结果的应力一时间、应变一时间曲线进行了温度场的计算,确定了剪切带的类型,计算结果与实验结果吻合.     

冲击载荷下矿用移动式救生舱动态响应的数值模拟

矿用救生舱作为煤矿井下重要的逃生装备,舱体的抗爆炸冲击性能直接决定矿工的生命安全。为了评估某型移动式救生舱的动强度,建立舱体在瓦斯爆炸载荷作用下的全尺寸有限元模型,采用ABAQUS动态显式算法对舱体的整体和局部动态响应进行了分析,按照国家暂行规定获得了舱体正面和侧面承受最大峰值压力分别为0.72MPa和0.36MPa,研究结果为舱体的改进设计和安全使用提供科学依据。     

高速弹丸撞击1420铝合金过程数值模拟

利用有限差分方法模拟了GCr15钢弹丸高速撞击1420铝合金半无限厚靶过程,结果表明,弹丸前方材料向前方运动,而后方材料则经历减速过程甚至出现反应运动,导致自由表面的突起,弹丸前端最大压应力达到10^10Pa数量级,应力和应变在弹孔周围的分布极不均匀,越靠近弹孔处越大,随着弹丸的深入,弹丸周围的塑变加大。     

铝合金板低温动态特性及力学参数的实验研究

利用实验应变模态分析方法，研究了航天材料铝合金板的低温振动特性。运用时间域系统识别技术分析了材料在不同温度点的模态参数，并由板的固有频率得到了材料的动态杨氏模量、剪切模量和泊松比等力学参数及上述力学参数随温度的变化。     

铝合金控制臂辊锻制坯模锻工艺数值模拟

针对控制臂现阶段模锻成形工艺工序多,生产率低,劳动强度大等缺点,提出辊锻制坯一模锻成形工艺,设计辊锻制坯各道次的尺寸参数,用数值模拟代替物理试验预测金属成形过程。通过对控制臂辊锻成形过程的数值模拟,并对辊锻后坯料进行弯曲、终锻成形,获得较好的锻件,为指导此锻件的生产实践提供了理论依据。     

7A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的数值模拟

建立了7A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的有限元模型,对7A04铝合金材料在低温状态下的若干物性参数进行了实验研究,并运用温度场反算法分别得到了铝合金试件与低温（热）介质之间的传热系数。运用ABAQUS6．5有限元软件,对7A04铝合金构件瞬态温度场的数值结果表明,在淬火、深冷与上坡淬火过程中,构件上端部位存在很陡峭的温度梯度。     

聚脲材料动态压缩力学行为的数值模拟研究

以聚脲材料动态压缩力学特性为研究对象,提出了考虑动态弹性模量、动态强度因子和动态切线模量的简化三直线弹塑性本构模型;基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了低、中、高不同应变率下聚脲材料压缩有限元模型,并与实验结果进行对比分析。结果表明：动态弹性模量增大因子、动态强度因子和动态切线模量因子随应变率增加而有规律的增大,均和应变率的对数呈双线性关系。在中低应变率下,三者的线性关系斜率都比较平缓;在高应变率下,三者的线性关系斜率都比较陡,且弹性模量动态增大因子的斜率比动态强度因子的更大,而第二阶段动态切线模量因子的斜率与动态强度因子的基本一致,但第三阶段动态切线模量因子的斜率是动态强度因子的2.3倍左右,说明高应变率下聚脲材料的后期应力强化效应更加显著。聚脲材料的简化三直线弹塑性本构模型可以在ANSYS/LS-DYNA有限元软件中较好地实现。该文建立的有限元模型能较为准确地模拟聚脲材料压缩实验,进一步验证了简化弹塑性本构模型在不同应变率压缩加载下的有效性。该研究可以为聚脲涂覆加固防护结构有限元模型提供材料模型参数依据。     

芯棒对铝合金矩形管绕弯回弹作用的数值模拟

为掌握芯棒参数对薄壁矩形管绕弯成形回弹的影响规律,从而为芯棒参数的选取与设计提供依据,基于ABAQUS有限元软件建立了3A21铝合金薄壁矩形管弯曲成形及回弹三维有限元模型,试验验证了所建模型的可靠性.基于所建模型,研究了芯棒参数如芯棒/芯头与管坯摩擦(μm)、芯棒/芯头与管坯间隙(δm)、芯头个数(n)及芯棒伸出量(em)对回弹角的影响.结果表明:抽芯是一个应力预卸载过程,可显著减小回弹;随着芯棒/芯头与管坯摩擦系数(μm)的增加,回弹减小;随着芯棒/芯头与管坯间隙(δm)的增加,回弹增加;随着芯头个数(n)的增加,回弹减小;随着芯棒伸出量(em)的增加,回弹先增大后减小.     

不同温度下6082铝合金的抗应力腐蚀性能

采用慢应变速率拉伸试验方法研究了6082铝合金板材在不同温度下的抗应力腐蚀性能,采用光学显微镜和透射电镜观察其显微组织,采用扫描电镜对其进行断口分析。结果表明：6082铝合金板材在70℃,3.5%(体积分数)NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性指数为6.6%,在50℃,3.5%(体积分数)NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性指数为2.3%;试样断口均无应力腐蚀特征,合金晶内析出了弥散分布的细小Mg₂Si相,晶界析出了不连续分布的Mg₂Si相,不能形成连续的沿晶腐蚀通道,试样表现为较好的抗应力腐蚀性能;温度升高使试样在腐蚀溶液中的抗拉强度下降幅度较大,试样在70℃下的应力腐蚀敏感性指数偏高。     

冲击压缩下A95陶瓷动态力学特性数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟了平面冲击波压缩下A95陶瓷的自由面质点速度历程,将数值模拟结果与平板冲击压缩实验结果进行了对比分析.数值模拟结果表明采用JH-2材料模型能够较好地模拟陶瓷类材料在强动载荷作用下的物理力学性能.     

大口径铝合金波纹管电磁胀形数值模拟

目的研究大口径铝合金波纹管电磁成形过程及工艺参数对成形效果的影响规律。方法针对波纹管现有制造工艺——压弯和焊接复合成形存在压痕严重、焊缝多和可靠性不高等问题,提出采用电磁成形波纹管的方法,并基于ANSYS建立了波纹管电磁胀形的三维有限元分析模型。结果揭示了波纹管电磁胀形过程中的应力应变分布规律,发现波纹区域和过渡圆角区域是应力和应变集中区。采用单因素实验方法,获得了放电电压和线圈匝数对成形质量的影响规律。结论在波纹管电磁胀形过程中,波纹区域的应力和应变均呈圆环带状分布,波纹管的壁厚在波纹的波峰处达到最小,最大减薄率为10.67%。放电电压和线圈匝数都存在一个最佳值。放电电压过小时,成形不足,放电电压过大时,工件高速碰撞模具,引起较大反弹,导致最终贴模性较差;线圈匝数也对成形质量有一定的影响,在本次模拟实验中,11匝线圈作用下的工件贴模性最佳。     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。     

铝合金板材磁脉冲辅助U形弯曲过程回弹数值模拟分析

目的揭示铝合金板材磁脉冲辅助弯曲成形对回弹的影响机理。方法基于两种磁脉冲辅助成形方案,采用数值模拟软件LS-DYNA,建立磁脉冲辅助U形弯曲的有限元模型。结果与准静态成形相比,磁脉冲辅助U形弯曲成形能减小板料圆角区的残余应力,方案Ⅰ板料圆角区等效塑性应变大于方案Ⅱ板料圆角区的等效塑性应变;电磁体积力能有效减小回弹,且放电能量越大,回弹角越小;磁脉冲辅助U形弯曲成形能减小板料的弹性应变能。结论相同放电电压下,方案Ⅰ的回弹控制效果好于方案Ⅱ的回弹控制效果。磁脉冲辅助U形弯曲减小回弹的主要原因是板料圆角区残余应力的减小和弹性应变能的降低。     

铝合金压铸工艺数值模拟分析

采用压铸工艺成形铝合金薄壁长轴类零件。首先根据压铸模具浇注系统的设计原则,对铝合金件压铸模的浇注系统进行了设计计算;其次运用procast软件对铝合金压铸成形工艺进行数值模拟,根据压铸过程中的温度场云图,进行了压铸模具的热平衡分析和压铸件的充型凝固分析;最后针对模拟的结果进行了压铸模具的设计。     

AA5052铝合金管件电液成形数值模拟与试验验证

目的 建立AA5052铝合金管件电液成形数值模型,分析其成形过程.方法 应用Johnson-Cook本构方程,基于LS-DYNA平台对成形过程进行数值模拟分析,然后开展工艺试验,验证数值模拟模型的可靠性.结果 在管件电液自由胀形过程中,冲击波波阵面波头压力最高,管壁所受冲击波传递压力的分布关于金属丝几何中心始终是对称的...