高温合金超薄带材屈服轨迹的晶粒尺度依赖性研究

为了研究高温合金超薄带材屈服轨迹的晶粒尺度依赖性,通过单向拉伸试验和不同加载比例的双向拉伸试验获得了不同厚度和晶粒尺寸的高温合金超薄带材的实验屈服轨迹。结果表明,随着高温合金带材晶粒尺寸的增大,屈服轨迹整体向内收缩,且形状由椭圆形向方形转变,证明了高温合金带材屈服轨迹存在晶粒尺度依赖性。同时,评估了4种典型宏观屈服准则Mises、Hill48、Barlat89和Yld2000-2d预测不同厚度与晶粒尺寸高温合金带材屈服轨迹的能力,发现Yld2000-2d屈服准则预测精度最高,可以较为精确地描述不同厚度与晶粒尺寸高温合金超薄带材的屈服行为。     

采用M-K模型和Lou-Huh准则对AA7075-T6板材成形极限预测的对比研究（英文）

为了能够有效预测AA7075-T6高强铝板的破裂,依据Morciniak-Kuczyski模型(M-K模型)与Lou-Huh准则分别绘制AA7075-T6高强铝板成形极限曲线,通过缺口试样误差评估比较两种理论预测模型预测值与试验值之间的相对误差,并通过半球形刚模胀形试验对两种理论预测模型绘制的成形极限曲线进行验证,以此评价M-K模型与Lou-Huh准则的预测精度。由误差分析可知,采用最优断裂参数的Lou-Huh准则对各拉伸试样的误差均值为25.04%,而M-K模型对各拉伸试样的误差均值达到74.24%,Lou-Huh准则对AA7075-T6板材的破裂预测精度较高。半球形刚模胀形试验验证结果表明,用Lou-Huh准则绘制的成形极限曲线能够有效预测AA7075-T6板材的破裂,而M-K模型构建的成形极限曲线预测结果较差。     

基于韧性断裂准则的铝合金板材成形极限预测

为了准确地预测铝合金板材成形极限，将韧性断裂准则引入到数值模拟中。在数值模拟获得的应力应变值基础上，采用简单拉伸试验和数值模拟相结合的方法确定了韧性断裂准则中的材料常数，并应用该韧性断裂准则预测了铝合金LYl2(M)的圆筒件拉深和半球形凸模胀形的成形极限。预测结果与实验值吻合较好，该韧性断裂准则能够预测铝合金板材成形极限。     

韧性断裂准则新发展及其在轻合金板材成形中的应用

韧性断裂准则依据金属材料的微观断裂机理建立宏观力学判定模型,对于应用越来越广、断裂前无明显颈缩现象的轻质合金板材的断裂性能分析有重要价值。随着对不同应力状态条件下断裂情况的研究,人们对断裂微观机理和宏观影响因素有了新的认识,并在此基础上赋予韧性断裂准则新的发展。本文介绍韧性断裂准则的发展历程,归纳总结新型韧性断裂准则的特点和优势,整理准则中断裂参数的标定方法,梳理准则在板材成形中的两种重要应用途径——断裂成形极限图和断裂轨迹。     

1060铝板渐进成形极限及影响因素

目前,渐进成形极限曲线(FLC)主要采用实验方法获得,耗时、耗材,且无统一的制作标准。针对理论预测方法较少的问题,借助少量实验,采用Lemaitre韧性断裂准则,预测1060铝板渐进成形极限曲线,进而将预测曲线与实验曲线进行对比,研究工艺参数对渐进成形极限曲线的影响。结果表明,Lemaitre韧性断裂准则能较好地预测1060铝板渐进成形极限曲线,该方法可运用于渐进成形极限曲线的预测。渐进成形中,层间距越小,工具头转速越高或进给速度越低,板料成形极限曲线越高,板料越不容易开裂,成形性能越好。工具头半径在一定条件下,对成形极限曲线的高度影响并不明显。     

板料成形极限的理论预测与数值模拟研究

本文针对目前板料成形极限的实验、理论计算和数值模拟方法以及成形极限应力图的研究进展 ,进行了综述与分析 ,提出了通过数值模拟方法预测板料成形极限所存在的一些问题。认为找到一种能够尽量减少对外部条件的依赖 ,从而更本质地反映材料性能的方法。     

应用韧性断裂准则预测板料的成形极限图

将Oyan韧性断裂准则引入数值模拟预测板料的成形极限图(FLD).讨论了各向异性系数对不同应变状态下准则中各项的影响,通过测定单向拉伸和平面应变拉伸的断裂应变确定了准则中的材料常数.模拟凸模胀形实验得到每一时间步应力、应变值,代入韧性断裂准则预测板料的成形极限.应用Oyan韧性断裂准则预测了铝合金A5182-O和SPCC的成形极限图.模拟结果表明,用韧性断裂准则和数值模拟相结合能成功预测板料的成形极限图.     

高强铝板韧性断裂准则参数求解及其成形极限

为确定符合高强铝板变形规律的韧性断裂准则的断裂参数,设计了10种不同形状和缺口的拉伸试样,分别采用积分式方程组法、解析式方程组法和曲面拟合法求解韧性断裂准则的多组断裂参数。通过分析统计理论断裂应变与试验断裂应变之间的相对误差评价了断裂参数的预测精度。结果表明:采用积分式方程组法和解析式方程组法依据误差分析分别筛选出的两组试样组合方案的预测精度均较好(误差均值小于30%),而曲面拟合法由于样本数据较少预测误差较大。根据积分式方程组法、解析式方程组法和曲面拟合法求解的最优断裂参数,应用Lou-Huh 2013准则绘制7075-T6高强铝板成形极限图,并采用半球形刚模胀形试验进行验证。验证结果表明:积分式和解析式方程组法预测7075-T6高强铝板破裂失稳偏于安全,这与参数求解时断裂起始点的选取偏于安全有关。     

厚度和晶粒尺寸对高温合金带材起皱性能的影响

起皱失稳是金属薄板塑性成形过程中影响零件成形质量和尺寸精度的主要缺陷之一,而薄板厚度和微观组织对起皱行为的影响规律尚不明确。以不同厚度（0.2~0.25mm）与晶粒尺寸（7.12~88.39μm）的GH4169合金带材为研究对象,开展方板对角拉伸试验,通过对比试验和模拟的载荷位移曲线验证了数值模拟的有效性。基于能量法和数值模拟相结合的方法建立了GH4169带材的起皱极限曲线。结果表明,随着带材厚度方向上晶粒数的减少,GH4169带材起皱极限曲线斜率绝对值下降,更易发生起皱现象。高温合金带材起皱的尺度依赖性是由于厚度方向晶粒数减少,不同晶粒间各向异性增强,材料变形协调能力变弱,抗皱能力变差。     

基于MMC韧性断裂准则的高强双相钢成形极限研究北大核心CSCD

以高强双相钢CR450/780DP板材为研究对象,设计4种拉伸试样进行单向拉伸试验,获得了载荷-位移曲线与表面全场应变结果;采用有限元仿真分析手段,对4种试样的试验结果进行了对标分析,得到了材料硬化本构模型及应力三轴度、Lode角参数、等效塑性应变等历程数据;采用曲面拟合优化方法标定MMC韧性断裂准则的断裂参数。基于Keeler公式及简化的MMC韧性断裂准则分别绘制了高强双相钢CR450/780DP板材的理论和预测成形极限图,并通过半球形刚模胀形试验对预测结果进行验证。由对比结果可知,基于MMC韧性断裂准则预测的成形极限曲线与试验数据的吻合程度较高,验证了韧性断裂准则对高强双相钢CR450/780DP板材损伤与断裂预测的准确性与适用性。     

2198铝锂合金板材温热成形极限实验研究

采用化学腐蚀网格法,通过刚模胀形实验和网格应变测量分析系统,研究了2198铝锂合金板在温热状态下的成形性能,获得了不同温度下的成形极限图。结果表明,温度显著影响2198铝锂合金板的成形极限曲线,随着温度的升高,合金成形极限曲线逐渐上升,合金塑性成形性能增强。同时,建立了不同温度下2198铝锂合金板成形极限的计算模型。     

基于Lemaitre韧性断裂准则的1060铝板成形极限研究

针对成形极限曲线的测定需建立在大量实验基础上,耗时耗材,且需要特定的成形实验机才能完成的不足,采用韧性断裂准则与数值模拟相结合来预测。建立测定成形极限曲线的有限元分析模型,对不同尺寸1060铝板试样成形过程进行数值模拟与分析,并采用Lemaitre韧性断裂准则作为板料破裂与否的判据,找出破裂极限应变值,拟合成形极限曲线;为验证提出方法的正确性,采用实验方法制作1060铝板成形极限曲线,并将其与模拟得到的曲线进行对比,两曲线走向基本一致,有较好的吻合度,表明该方法能够应用于成形极限曲线的预测。     

基于神经网络和遗传算法的板材韧性断裂准则参数优化及成形极限预测

为有效预测AA7075-T6板材变形破裂问题,设计10种不同应力状态的板材拉伸试样,通过方程组法获取BP神经网络的样本数据,建立基于神经网络与遗传算法(BP+GA法)的韧性断裂准则参数预测模型,并依据方程组法最优试样组合方案以及优化后的断裂参数,绘制AA7075-T6板材成形极限曲线.通过缺口试样误差评估比较方程组法和...     

板材拉伸成形中损伤、失稳与成形极限曲线的建立

失稳理论是建立成形极限曲线（ＦＬＣ）的理论基础。本文论述了ＦＬＣ理论研究中存在的问题。指出：一般出厂板的表面状况不会影响板材的集中失稳；板内损伤平面应变时最严重。双拉时，板内损伤的积累、发展，导致应力状态向平面应变漂移；拉压时，载荷失稳后引起的双拉，也会导致平面应变。因此平面应变状态的出现是双拉与拉压状态板材集中失稳的共同原因。在此基础上提出了建立ＦＬＣ的统一的模型。试验结果表明，新模型优于Ｍ－Ｋ理论。     

法向应力对板料成形极限影响的研究进展

在板料成形过程中应力状态对板料(板材和管材)的成形极限有很大影响,通过对板料施加法向应力可以提高板料的成形极限。文章综述并分析了法向应力对板料成形极限影响的理论模型、有限元模型以及实验研究方面的进展。理论模型方面的主要进展,是根据经典塑性失稳理论和M-K理论,建立了考虑法向应力影响的成形极限理论模型,可以准确地预测法向应力对板料成形极限的影响;有限元分析的主要进展,是在韧性断裂准则的基础上,利用体单元建立了考虑法向应力影响的数值模型;有关实验研究方面只是初步的探索,还有待进行深入的研究;对影响法向应力提高板料成形极限的因素进行了总结分析。     

M-K模型中凹槽内、外应变速率差对Ti6Al4V合金高温成形极限曲线预测的影响（英文）

研究初始凹槽角对Ti6Al4V合金凹槽内、外应变速率的影响。基于凹槽内、外应变速率的变化,分析应变速率差对凹槽内、外正应力和等效应力演变的影响。研究结果表明,在M-K模型中,当线性加载路径由单向拉伸变化到等双拉伸时,初始槽角对应变速率变化的影响减弱。由于凹槽内、外力平衡的约束,在计算过程中应变速率差使凹槽内的正应力先降低后升高,这使得合金高温下成形极限的预测算法收敛。凹槽内正应力的降低主要由高温软化效应和凹槽旋转引起,而凹槽内正应力的升高主要由应变速率硬化效应引起。     

氩气雾化喷射成形的镍基高温合金

利用氩气才化喷射沉积技术制备了镍基高温合金沉积坯,沉积坯整体致密、组织均匀、无宏观偏析、含气量低。从雾化颗粒特性、沉积坯的孔隙度、晶粒度、微观组织等方面评价了沉积坯重量,并进行了工艺优化,初步研究了沉积坯孔隙度的形成和影响机制。另外,还研究了热等静压对沉积坯孔隙度和微观组织的影响。     

基于M-K模型的成形极限预测及参数影响

基于M-K沟槽理论,对平面应力状态下各参数对板料的成形极限图的影响进行预测。将常温和高温的两种Swift修正本构引入成形极限的推导中,用Newton-Raphson迭代法求解得到理论预测的成形极限图。分别用5A90铝锂合金和TRIP钢的实际曲线与理论预测进行对比,确定了理论预测的准确性和可行性。基于此,对材料参数应变强化指数n、应变速率敏感性指数m、预应变ε0、温度T对成形极限图的影响进行了预测;同时,将修正的初始不均度引入推导中,结果表明,修正后的本构方程使理论预测更接近于真实的试验曲线。     

应用韧性断裂准则预测不同材料的胀形极限

为了准确地预测板料成形极限 ,将韧性断裂准则引入到有限元模拟中。在有限元模拟获得的应力应变场基础上 ,应用韧性断裂准则预测板料断裂的发生。本文应用作者提出的韧性断裂准则及材料常数的确定方法预测了铝合金板和钢板的半球形凸模胀形的成形极限。与实验结果比较表明 ,该方法能在较宽的材料范围内预测胀形成形极限。