高速铣削钛合金Ti-6Al-4V切屑形态试验研究

对高速铣削的切屑进行了微观组织研究,建立了切削要素、切屑形态、切削力、表面粗糙度等因素之间的关系。研究发现,切削速度越高,热量向外扩散的时间越少,聚集在剪切带内的热量越多,剪切带内发生动态再结晶的可能性也就越高,大量的热量促进了剪切带内的热塑性失稳,进而使绝热剪切带产生的频率大幅度提高,切屑的锯齿化程度也就随之加大;计算了不同切削条件下绝热剪切带中心的温度、热量扩散速度等,发现热量扩散速度远低于其变形速度,进而证明了高速切削钛合金Ti-6Al-4V时,绝热剪切带内发生了动态再结晶现象。考虑到再结晶软化效应对材料本构的影响情况,建立了改进J-C本构模型,该模型用两个表达式表述不同临界应变值区间范围的材料本构特征,理论计算证明了改进J-C本构比J-C本构更准确。     

Ti-6Al-4V合金高速切削仿真Johnson-Cook本构参数优化

为了获得能准确描述工件材料在高速切削过程中高温、高应变率、大变形耦合作用下的塑性流动行为的Johnson-Cook(J-C)本构参数,使其适用于高速切削仿真.采用响应曲面近似法和多目标优化方法对Ti-6Al-4V合金的J-C本构参数进行优化,并将其应用于高速切削模拟仿真.结果表明,优化后的本构参数能够在很广的切削速度范...     

TC4-DT钛合金材料动态力学性能及其本构模型

利用同步组装的高温分离式Hopkinson压杆试验装置,对TC4-DT钛合金材料分别进行了常温下不同应变率（930~9700s-1）和应变率为5000s-1时不同温度下（20~800℃）的动态力学性能测试,获得了各种冲击载荷下的应力-应变曲线。试验数据表明,TC4-DT材料具有应变率增塑效应且存在着临界应变率值,当应变率高于此值时应变率敏感性增强明显,此外随着材料加热温度的升高,软化效应减弱。利用试验所得的数据拟合了基于Power-Law和Johnson-Cook两种热-黏塑性本构方程且获得这两种动态本构模型参数,并将所得的两种拟合曲线与试验所得数据进行对比分析,结果表明两曲线吻合度都较好,此外还对这两种曲线的拟合精度进行对比,对比结果表明两种模型的拟合误差相差不大,但是Power-Law模型拟合精度要略优于Johnson-Cook模型的拟合精度。     

纯铁高温高应变率下的动态本构关系试验研究

利用带有加热装置和同步组装系统的分离式Hopkinson压杆装置对纯铁进行宽温度范围(293～1073K)、高应变速率(2000～8500s-1)下的动态力学性能测试试验,获得材料在不同温度和应变率耦合作用下的应力—应变曲线,从中探讨温度和应变率对纯铁塑性流动应力的影响机制。研究表明,纯铁具有明显的热软化效应、应变率强化效应和应变强化效应,流变应力随温度的降低和应变率的增加而提高;利用所测的应力—应变曲线拟合的Johnson-Cook本构模型可以较好地预测纯铁的塑性流变应力。     

基于解析方法的TANH材料本构模型研究

TANH材料本构模型在Johnson-Cook(J-C)材料本构模型基础上考虑了应变软化,可以进一步揭示切削过程中大变形高应变速率下材料的本质属性。为了验证TANH材料本构模型修正系数优化方法的精度,针对典型难加工材料Ti6Al4V的车削过程,在考虑热力耦合效应的基础上建立了基于TANH材料本构模型的正交切削力预测模型,切削力试验结果与预测结果吻合良好。同时,揭示了TANH材料本构模型修正系数与切削力之间的联系。基于TANH材料本构模型所建立的切削力预测模型输入参数仅包括切削用量、刀具几何参数和材料物理参数。提出了一种TANH材料本构模型修正系数选择区间的优化方法,并分析了切削力受TANH材料本构模型修正系数变化的敏感度,然后对修正系数进行了优化,在保证精度的前提下提高了切削力仿真效率。修正系数优化后的TANH材料本构模型明显捕捉到了应变硬化率对应变速率的依赖特性。研究结果为TANH本构模型深入研究及应用提供了理论基础。     

GH4169高温合金的动态力学行为及其本构关系

采用材料试验机对GH4169高温合金光滑试样与缺口试样进行应变速率为0.000 1～0.010 0s-1下的室温准静态拉伸试验,再利用分离式霍普金森拉、压杆装置进行温度为20～400℃、应变速率为1×102～4×103 s-1下的动态拉伸、压缩试验,得到准静态和动态下的真应力-真应变曲线与失效应变;根据试验数据,采用分步拟合法确定了Johnson-Cook材料模型和失效模型参数,基于Johnson-Cook模型对动态压缩行为进行模拟,并进行试验验证。结果表明:GH4169高温合金的屈服强度随应变速率的增大而增大,随试验温度的升高而降低,该合金具有应变速率强化效应和温度软化效应;模拟结果与试验结果吻合得较好,真应力-真应变曲线的最大相对误差为5.91%,表明经修正后的Johnson-Cook模型可较好地描述GH4169高温合金的动态力学行为。     

镍基高温合金IC10的本构模型研究

基于晶体塑性滑移理论建立了IC10的本构模型,通过在ABAQUS软件平台上编写用户子程序(UMAT),模拟了IC10合金在600℃下的拉伸应力-应变曲线和不同载荷条件下的拉-压疲劳迟滞回线。通过对比发现模拟所获得的计算曲线与试验曲线具有良好的一致性,表明所建立的模型可以有效预测IC10合金在不同载荷下的高温力学行为。     

TB6钛合金材料本构关系的试验研究

基于有限元技术的金属材料加工数值模拟对于改善加工工艺、提高工件表面质量、实现高效加工具有重要意义,其中描述材料应力应变关系的本构模型是这一分析手段的基础条件。针对TB6钛合金材料加工数值模拟分析的需要,基于万能试验机、gleeble热模拟试验机和霍普金森杆试验装置,设计并开展了多种应变率和温度工况条件下的TB6钛合金材料应力-应变试验,基于试验工作建立了TB6钛合金材料的本构关系。     

金属材料本构模型的研究进展

介绍了金属材料加工硬化、动态回复和动态再结晶流变行为的传统本构模型;概述了统一本构理论模型的产生、通用形式和共同特点,并对Miller、Walker、B-P和Chaboche等几种典型的统一本构模型重点进行了介绍。     

GH2132高温高应变率下力学性能分析与Johnson-Cook本构模型的建立

对铁基高温合金GH2132进行了准静态压缩试验和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验,获得了该材料在不同温度和应变率下的应力应变曲线,分析了其力学行为.GH2132在准静态压缩过程中出现加工硬化且没有明显的屈服阶段.在SHPB试验中,GH2132有明显的温度软化效应,当应变率在4000～8000 s-1之间时表现出应变率...     

TC4钛合金高温热拉伸行为及本构方程研究

通过在RG2000-20电子万能试验拉伸机上进行热拉伸试验,研究了TC4钛合金在850℃~920℃温度范围内和应变速率为0.000 01~0.001s~(-1)条件下的流动应力行为,通过计算得到真实应力、应变曲线,分析了温度、应变速率对TC4钛合金高温热拉伸行为的影响。针对式样的塑性变形阶段使用Grosman方程,弹性变形阶段使用改进的Hooke Law,建立TC4钛合金在高温拉伸时的本构方程。     

钛合金等温变形数学模型实验研究

文章对等温压缩实验得到的钛合金温变形应力一应变关系数据,采取回归法拟合实验得到的数据,得出ZTC4钛合金的数学模型．为分析制订成形工艺方案提供理论基础。     

IC10合金的动态回复/再结晶本构行为研究

对IC10合金在1073~1373K范围内、不同应变率下开展了拉伸试验研究,试验结果表明：IC10合金在1073K附近表现出明显的动态回复力学特征,在1173~1373K范围内则表现出明显的动态再结晶特征。通过透射电子显微镜对试验样品进行观察,研究了IC10合金变形机理,结果表明,在1073~1373K范围内,IC10合金变形过程中螺位错和刃位错可动性相当,并在γ′相边界逐步形成一些胞状亚晶结构。最后,将工程中应用广泛的Sellars模型应用于描述IC10合金在1073~1373K范围内、不同应变率下的力学行为,预测结果与试验结果的平均相对误差值不超过5%。     

钛及钛合金管加工工艺探讨

主要介绍了钛管穿孔现阶段的主要加工工艺及其特点,通过二次穿孔在不锈钢中的运用和钛管实际生产过程中的问题．提出对钛管进行二次穿孔的研究。     

6061-T651铝合金动态力学性能及J-C本构模型的修正

为合理描述6061-T651铝合金的应力流动行为,利用万能材料试验机和霍普金森压杆,分别进行准静态、高温和高应变率下的材料力学性能测试,获得材料在不同条件下的应力应变曲线。基于试验结果,修正Johnson-Cook本构模型得到MJC(Modified Johnson-Cook)模型,并标定MJC模型各项参数。为校验MJC模型及参数的有效性,利用一级气炮发射直径为5.95mm的圆柱弹体冲击刚性靶的Taylor杆试验以及直径为12.68mm的刚性弹撞击厚度为2mm靶板的试验。最后,采用ABAQUS/Explicit有限元软件建立Taylor杆和弹靶冲击试验的三维模型,基于MJC本构模型进行Taylor杆冲击、以及结合MMC(ModifiedMohr-Coulomb)断裂准则进行弹靶冲击的数值模拟计算。研究结果表明,修正的MJC本构模型能够有效地描述6061-T651铝合金材料在大应变、高应变率和高温下材料的应力流动行为和变形行为。     

钛及钛合金的磨削工艺研究

针对钛及钛合金磨削加工难的特点,采用砂纸磨削及柔性模具加磨料的方法对钛及钛合金表面进行磨削加工,对表面质量、条纹深度、条纹宽度以及表面粗糙度随砂纸粒度的变化情况进行分析。结果表明,采用砂纸磨削的方法可以对钛及钛合金进行磨削加工,磨削表面质量良好,没有烧伤、裂痕等缺陷,表面粗糙度最低可降低到0.02μm,可以达到镜面的效果。     

3D打印钛合金构件和钛合金锻件铣削加工性能对比研究

3D打印钛合金作为航空航天领域的一种新兴材料,其切削加工性能一直受到极大关注。本文对3D打印钛合金构件和钛合金锻件进行正交铣削试验,对比分析了两种材料在铣削力、铣削温度和刀具磨损等方面的异同,得出了两种材料铣削加工性能的差异,本研究可对加工生产提供指导。