铝锰镁合金热压缩变形的流变应力曲线与本构方程

通过动态热/力模拟试验机对铝锰镁合金进行热压缩变形,分析了合金在热变形过程中的流变应力,应用Arrhenius关系式对合金在热变形峰值阶段和稳态阶段的热变形激活能进行求解,建立了流变应力本构方程,并将本构方程的计算值与试验值进行对比。结果表明:试验合金在热变形过程中表现出了明显的动态软化特征,发生了动态回复和动态再结晶;在高应变速率、高变形温度下,流变应力曲线呈现多峰值的不连续动态再结晶特征;试验合金在峰值阶段和稳态阶段的热变形激活能分别为164.54,187.26kJ·mol-1;流变应力本构方程的计算结果与试验结果相符。     

GH4169合金高温变形过程本构方程

使用MMS-300热模拟实验机对GH4169合金在变形温度950℃,980℃,1000℃,1020℃,1040℃,1060℃,1100℃及变形速率0.01mm/s,0.1mm/s,1mm/s,10mm/s条件下进行压缩实验。其中,压下率为50%。在热压缩变形过程中,当温度升高或变形速率减小时,流变应力降低。根据不同的热变形参数对流变应力的影响,利用线性回归的方法分析了Arrhenius形式的本构方程,并求出激活能Q=505.649kJ/mol。最终,建立描述GH4169合金热变形规律的本构方程并分析其预测精度。结果表明:在不同热变形参数下,其流变应力的预测值与实验值的符合程度良好,平均相对误差为5.13%,线性相关度为0.977。     

金属切削变形本构方程的研究

金属切削过程的本构关系与应变、应变率、温度等多种因素有关,建立切削变形区内工件材料的本构方程是研究切削变形的关键。本文在文献综述的基础上,首先给出金属切削本构方程的试验研究方法,然后给出金属切削工件材料的典型本构方程,并给出Usui本构方程中不同工件材料的特性系数,以及同一工件材料AISI52100(HRC62)的不同本构方程。经对比分析可见,金属切削过程中变形区内的应力—应变关系除与试验方法、切削条件有关外,还与工件材料的组分和微观晶格结构密切相关。本文最后分析了金属切削变形本构方程研究中存在的问题,并指出发展趋势。     

含增粘剂润滑油非线性本构方程的探讨

本文针对含增粘剂润滑油的流变特性，将线性多组元粘弹性模型在特殊的共转坐标系下推广，得到了能同时反映含增粘剂润滑油剪切稀化及其粘弹性的本构方程。将该本构关系给出的表现粘度与实验结果进行了对比，证明该本构关系能够较全面含增粘剂润滑油的流变特性且形式简单便于工程应用。     

人工神经网络在建立变形高温合金本构关系中的应用

探讨应用人工神经网络建立变形高温合金本构关系的方法和效果。研究结果表明,应用人工神经网络建立变形高温合金本构关系能客观地反映材料在塑性加工过程中的动态行为,是一种具有广泛应用前景的建立工程材料本构关系的方法。     

多孔Cu-Ni-Al合金的高温压缩变形行为及本构关系

采用雾化法制备Cu-Ni-Al粉末,对其进行真空热压烧结制取多孔Cu-Ni-Al合金,研究该材料的微观组织、高温压缩变形行为及其影响因素,分析压缩变形机理。结果表明,多孔Cu合金的抗压强度、弹性模量以及屈服强度随着变形温度的增加、应变速率的减小而减小;多孔Cu合金的压缩变形过程分为初始的线性弹性变形、孔壁的塑性变形、弯曲或断裂的屈服平台区以及孔洞密实化后的塑性变形三个阶段;在高温压缩变形过程中,多孔Cu合金容易在孔洞比较集中,孔壁较薄的地带出现应力集中,发生变形。采用回归分析方法建立多孔Cu合金的高温压缩变形本构方程,得出的计算曲线与试验曲线在压缩变形的第一、二阶段非常吻合,在第三阶段,计算曲线稍微高于试验曲线,分析原因认为可能是多孔Cu合金中的孔隙分布不均有关。     

GH4169合金的高温应力松弛行为及蠕变本构方程

针对涡轮盘用GH4169合金,在不同温度(550,650,750℃)下开展了应力松弛试验,并根据应力松弛曲线建立了蠕变本构方程。结果表明:GH4169合金在不同温度下的应力松弛曲线呈现出相同的特点,整个应力松弛过程可以分为快速松弛和缓慢松弛并趋于稳定两个区段;拟合曲线与试验曲线的符合程度表明二阶指数衰减函数可以很好地用来描述该合金的应力松弛过程;不同温度下应力-蠕变应变速率关系曲线可划分为低应力区、过渡区和高应力区三个区段,在低应力区与高应力区,应力与蠕变应变速率关系基本呈线性相关;通过Origin8.0软件对应力-蠕变应变速率关系曲线进行拟合得到了不同温度下的材料常数,建立了该合金的蠕变本构方程。     

新型TA32钛合金板的高温拉伸变形行为

在变形温度650～850℃、应变速率0.001～0.100s-1条件下对TA32钛合金板进行高温拉伸试验,研究了变形温度和应变速率对合金高温拉伸变形行为的影响;基于修正的Hooke定律和Grosman方程建立TA32钛合金的高温流变本构方程并进行试验验证。结果表明:TA32钛合金的流变应力受变形温度和应变速率的影响显著,变形温度的升高和应变速率的降低均会使流变应力减小;在变形温度650℃、应变速率0.100s-1下,合金的抗拉强度为680 MPa,约为常温抗拉强度的80%,合金仍具有较高的强度;当变形温度由750℃升至850℃时,合金伸长率的增长幅度和强度的下降幅度均较明显,合金塑性较好;采用建立的高温流变本构方程计算得到的真应力-真应变曲线与试验结果基本吻合,其相关系数和平均相对误差分别为0.979 4和11.1%,该本构模型可较好地描述TA32钛合金的高温拉伸变形行为。     

核电用高温合金Inconel 617B高温变形本构模型

传统的Arrhenius本构模型因对流变应力的预测精度较低而存在局限性.通过应变量补偿构建高温合金Inconel 617B的唯象型本构模型,同时构建合金的BP人工神经网络(Back propagation-artificial neural network,BP-ANN)型本构模型.结果表明:合金的流变应力对变形温度、...     

铸态GCr15SiMn轴承钢的流变应力本构方程

在Gleeb-3500型热模拟试验机上对铸态GCr15SiMn轴承钢进行热压缩试验,研究了变形温度(1 223～1 423K)和应变速率(0.1～10.0s~(-1))对流变应力的影响,观察了显微组织;采用基于TEGART和SELLARS等提出的Arrhenius方程,通过试验数据的拟合建立了试验钢的流变应力本构方程,并进行了验证。结果表明:在试验条件下变形时,试验钢的流变曲线均呈现出动态再结晶软化特征,提高变形温度或降低应变速率均可降低其流变应力;在应变速率1.0s~(-1)条件下,升高变形温度会促进试验钢的动态再结晶,同时也使晶粒长大粗化;在变形温度1 423K、应变速率0.1～1.0s~(-1)条件下,应变速率越大,动态再结晶晶粒越细;由建立的流变应力本构方程预测得到的峰值应力与试验结果的平均相对误差为0.393%,说明本构方程较准确。     

7039铝合金的热压缩变形本构方程

采用圆柱试样在Gleeble-1500材料热模拟试验机上对7039铝合金进行等温压缩变形试验,研究了该合金在变形温度为300~500℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下的流变行为。结果表明:变形温度和应变速率对7039铝合金的流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高;7039铝合金的高温流变行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其热变形本构方程为.ε=5.30×1012[sinh(0.011σ)]5.28×exp[-173.68×103/(RT)]。     

变形温度对耐候钢高温塑性的影响

在不同的变形温度(600~1250℃)下,以3×10-3s-1的应变速率对试样进行拉伸直至断裂。绘制出高温塑性曲线,分析变形温度对耐候钢高温塑性的影响。耐候钢的第Ⅲ脆性区出现在700~850℃,脆性区间温度范围较窄;900~1150℃为最佳塑性区间。     

高强铝合金热塑性变形本构关系研究现状及发展趋势

高强铝合金热成形工艺条件下的变形行为表征,需要在考虑温度、应变速率及应变影响的基础上结合微观演化行为建立热塑性本构关系。总结了高强铝合金热塑性变形本构关系相关研究成果。研究结果表明:广泛应用的唯象本构模型通过修正模型参数可以充分耦合应变、温度及应变速率作用,并准确地预测不同变形条件下的流动应力,然而缺乏对变形机制的明确解释,使得唯象本构模型对试验温度、应变速率变化范围较大以及试验条件范围外的变形行为预测精度难以得到保证;基于物理意义的本构模型能够模拟位错密度、晶粒尺寸及动态再结晶等微观演化过程,对流动应力进行精确计算,展现了强大的宏微观变形预测能力,是高强铝合金热塑性变形本构关系的研究趋势。     

22MnB5热变形行为研究及本构方程建立

以22MnB5为实验材料,在500~950℃范围内和应变速率为0.01s-1、0.1s-1、1s-1的实验条件下,采用热模拟机Gleeble-1500对硼钢进行热拉伸实验,研究了不同变形条件下硼钢的热流变行为;对拉断后的试样断面进行组织分析,阐述了不同变形条件下硼钢的组织对热流变行为变化的影响。研究表明：硼钢的热变形行为属于典型的动态回复型,其流动应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大,且温度对流动应力的影响更显著;在500℃、应变速率0.01s-1的条件下,硼钢高温下的热力学行为与上述规律有所差别,其流变应力高于高应变速率下的流变应力。最后根据高温拉伸实验所得数据,构建了22MnB5热变形的本构方程,以此来描述硼钢高温下的热流变行为。     

一种铁素体钢热变形流变应力行为

利用Gleeble热力模拟试验机在温度为1 123～1 473 K和应变速率为0.001～0.1 s-1的条件下对试验钢进行了热压缩变形试验,测定了其真应力-应变曲线,试验结果表明:试验钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,流变应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大。通过线性回归分析确定了试验钢的流变应力本构方程。     

考虑剪切速率及温度影响的气油两相流本构方程

针对目前关于气油两相流本构方程的研究仅限于极低剪切速率范围,且均没有考虑温度影响的现状,构建气油两相流的制备装置,提出基于图像分析的气油两相流含气率的测定方法,通过Physica MCR 101旋转式流变仪测试不同温度及含气率下较宽剪切速率范围内气油两相流的流变特性,考察剪切速率、温度及含气率对气油两相流流变特性的影响规律,给出适用于不同剪切速率及温度范围的CD15W/40润滑油气油两相流的黏度模型及本构方程。结果表明,在同一剪切速率下,气油两相流的剪切变稀性质随着温度的升高而减弱,随着含气率的增加而增强。气油两相流含气率对其黏度的影响与剪切速率有关,随着含气率的增加,气油两相流的黏度在较低剪切速率下增加,但在较高剪切速率下减小。     

基于改进温度模型的300M钢本构方程参数识别

为了提高通过切削实验获取材料本构方程参数的精度,提出了将基于移动热源理论的温度分布模型沿剪切面积分计算剪切区平均温度的方法,结合不等距剪切区模型求得等效应变和应变率,建立了材料Johnson-Cook(J-C)本构方程参数的求解模型。根据切削实验获取的切削力和切屑厚度数据并采用遗传算法求得了300M钢J-C本构方程参数。与AdvantEdge FEM软件自带的300M钢本构模型相比,用所求模型参数仿真得到的主切削力、进给力和切屑厚度的精度有显著提高,验证了所建本构方程参数求解模型的有效性。     

热成形中金属本构关系建模方法综述

对目前文献中出现的材料热成形本构方程加以综述。分别介绍了动态回复、动态再结晶本构关系的建立方 法。通过引入材料参数随应变变化的数学模型,并结合Arrhenius方程形成了能够完整描述动态回复及动态再结晶 的统一本构方程。另外,对神经网络建立材料本构关系的过程作了详细介绍,并对预测结果与实验结果作了比较, 结果表明,神经网络可以很好地描述材料的热变形行为。文中对不同本构方程的优缺点及适用范围进行了分析,并 提出了将来本构方程的发展方向。