基于自洽模型的置氢Ti6Al4V合金流动应力预测

对不同置氢量Ti6Al4V合金在Gleeble-1500热模拟试验机上进行了等温压缩实验,实验温度为750、800、850、900、950和1000℃,应变速率为1 s^-1。结果表明,Ti6Al4V合金的流动应力随置氢量增加先减小后增大,变形温度为750、800和850℃时,置氢量0.31%(质量分数,下同)合金流动应力最低;变形温度为900、950、1000℃时,流动应力最小值对应的置氢量分别为0.17%、0.1%和未置氢。基于自洽模型建立了置氢Ti6Al4V合金高温变形本构模型,该模型通过调整氢对β相的强化作用和氢对β相转变温度的降低反映置氢对Ti6Al4V合金流动应力的影响。与实验结果对比表明,所建立的本构模型可以准确预测流动应力随置氢量和变形温度的变化。     

30Mn27Al4V无磁钢的热变形规律

采用MMS-300热/力模拟实验机,研究30Mn27Al4V无磁钢在变形温度900℃～1150℃、应变速率0.1s-1～10s-1条件下的热变形规律。结果表明,在热变形过程中,当变形温度为1000℃～1150℃、应变速率为0.1s-1～10s-1条件下,实验用钢均发生明显的动态再结晶。确定变形激活能为503.7kJ/mol以及Z参数,得到了30Mn27Al4V无磁钢的高温流变应力本构方程。根据实验数据回归,建立了该钢的高温塑性变形抗力数学模型。     

基于Arrhenius模型和修正Johnson-Cook模型的TC21钛合金流动应力预测

使用Gleeble-3500热模拟试验机对TC21钛合金在温度为890～990℃、应变速率为0.01～10 s^-1下进行了热模拟压缩实验,研究了该合金的高温流变行为。在变形条件下,该合金的流变应力随应变的增大逐渐增加,在达到峰值后又逐渐减小。基于实验数据,分别采用Arrhenius模型和修正Johnson-Cook模型构建了TC21钛合金本构模型,并对这两个模型的预测精度进行了分析对比。结果表明,修正Johnson-Cook本构模型预测值的平均绝对相对误差e_AARE为7.2078%,相关系数r为0.96866;Arrhenius本构模型预测值的e_AARE为12.6699%,r为0.95794,修正Johnson-Cook本构模型的精度高于Arrhenius本构模型,且在整个参数范围内具有一定的精度,可以较好地描述TC21钛合金的高温流变行为。     

Ti80钛合金两相区高温变形本构模型及热加工图

为了确定Ti80钛合金热变形的最佳工艺窗口,采用Gleeble3500热模拟试验机对Ti80钛合金进行了高温压缩试验,试验变形温度为850~1050 ℃,应变速率为0.05~1 s^-1。结果表明,Ti80钛合金对变形温度和应变速率极其敏感,流变应力随着应变速率的增加和变形温度的降低而显著升高,近β区的流变应力分布会发生突变。应用线性回归方法,建立Ti80钛合金的高温本构方程,计算出Ti80钛合金在两相区的变形激活能为308 kJ/mol,并基于Prasad失稳准则,建立Ti80钛合金的热加工图,最终确定在变形温度为880~930 ℃的两相区变形条件下,Ti80钛合金在高应变速率下可以充分发生动态再结晶,从而获得理想的组织性能。     

一种Ti6Al4V的本构参数模型及其有限元仿真研究

利用SHPB实验研究得到了Ti6Al4V在高应变率条件下的应力-应变关系,拟合出了一种Ti6Al4V的J-C本构方程的新的参数模型。在此基础上,基于ABAQUS软件的Explicit分析,建立了Ti6Al4V高速铣削的二维简化模型并进行了仿真研究。仿真结果表明:热塑性失稳和塑性侧滑是引起锯齿形切屑的主要原因;锯齿化程度Gs随着铣削速度的增加而降低,随着进给速度的增加而增加,揭示了锯齿形切屑的形成过程并对高速铣削Ti6Al4V的加工参数选择提供了参考。进行了实际的高速铣削实验,实验表明:仿真所得切屑形状与实验所得切屑形状吻合度较高。     

F40MnV钢高温流动应力的预测

研究了F40MnV钢的高温流变行为。基于Arrhenius方程建立了本构模型并对该钢的流动应力进行了预测。结果表明,当变形速度较小时,材料的流动应力表现出动态回复和动态再结晶特征;当变形温度较低变形速度较大时,材料的动态回复和动态再结晶特征不明显。实验值与本构模型的预测值之间的相关系数(R)和平均相对误差(AARE)分别为0.993和5.56%。     

Ti6Al4V合金高温拉伸变形Norton-Hoff与Arrhenius本构理论的模型化与比较(英文)

为研究Ti6Al4V合金在热成形过程中的力学性能,在923~1023K温度和0.0005~0.05s1应变速率范围内,进行片状试样的恒温高温拉伸试验,采集应力—应变试验数据并建立材料的本构模型。将Arrhenius和Norton-Hoff本构模型用于表征合金的高温拉伸行为。拟合结果显示,考虑材料常数应变补偿的Arrhenius模型和改进的Norton-Hoff模型均可以准确地预测Ti6Al4V合金多数条件下的流变应力,由拟合结果比较可知改进的Norton-Hoff模型比Arrhenius模型更精确。     

TB6钛合金热变形行为及本构模型研究

研究材料的热变形行为及建立其本构模型是进行材料加工与模拟的基础。通过对TB6钛合金热变形行为分析,表明流变应力受应变速率的影响较显著,而变形温度对流变应力的影响程度与应变速率的大小有关。采用Arrhenius型双曲正弦方程建立了TB6钛合金流变应力本构模型。研究变形条件对TB6钛合金流变应力的影响。结果表明,可通过控制应变速率和变形激活能来控制热加工的应力水平和力能参数,为TB6钛合金塑性加工过程控制和模拟提供前提条件。     

改进的Fields-Backofen本构模型描述AZ80镁合金热压缩流动应力的比较研究

基于铸态AZ80镁合金在应变速率为0.001~1 s^-1、变形温度为523~673 K下的热压缩试验,分别建立了原始的和改进的Fields-Backofen (F-B)模型来描述该合金的热压缩变形行为,通过线性拟合方法确定模型中的材料参数。结果发现:原始的F-B模型仅能够描述加工硬化现象,难以准确描述合金的热变形行为;而包含软化项s的改进的F-B模型中,综合考虑了加工硬化和动态软化效应,既可以相对准确地描述加工硬化阶段的流动应力,也可以描述流动软化阶段的流动应力,其相关系数R和平均绝对相对误差AARE的计算值分别为0.9858和7.07%;然而,改进的F-B模型不能描述稳态阶段的流动应力,其预测误差可能是由于使用在所有试验条件下获得的材料参数b和s的平均值引起的。     

S390粉末高速钢高温变形流动应力行为与预测

在变形温度为950～1200℃、应变速率为0.002～1 s^-1和变形程度为50%的条件下,采用Gleeble-1500D热模拟机进行S390粉末高速钢等温压缩实验,研究其热变形行为。S390粉末高速钢的流动应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而显著增大,可通过Zener-Hollomon参数综合反映。通过实验测定的数据,建立了基于双曲正弦Arrhenius方程的综合性本构模型。考虑变形程度对S390粉末高速钢变形行为的影响,材料常数如α、n、ln A、Q等均为应变的函数。所建立本构方程的流动应力预测值与实验值吻合较好,平均相对误差为5.055%,表明该本构方程用于分析S390粉末高速钢的热变形行为是可靠的。     

Zr-4合金热变形行为及物理本构模型

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对Zr-4合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,对其热变形行为进行分析,综合考虑变形温度对Young's模量和自扩散系数的影响,建立了 Zr-4合金基于应变耦合的物理本构模型.研究结果表明:合金的峰值应力对变形温度和应变速率敏感,峰值应力会随应变速率的增加或变形温度的降低而增大;...     

基于加工图的两种TC4-xFe合金的热变形行为研究

利用Gleeble 3800热模拟试验机对两种TC4-xFe合金在应变速率范围为1~10 s_-1,变形温度介于800~950℃之间,工程应变量为60%条件下的热变形行为进行研究。通过对应力应变曲线的分析研究,建立了以变形温度、应变速率和真应变为参数的本构方程。TC4-0.18Fe和TC4-0.55Fe合金计算得到的变形激活能分别为550.77kJ/mol和420.57kJ/mol。基于动态材料学模型,构造出合金在真应变为0.92下各自的加工图,借此来评估合金的流变失稳区并优化相应的工艺参数。结果表明：这两种合金的理想加工条件为950℃/5~10s_-1,功率耗散效率分别为0.52和0.47。     

Ti60合金的流动应力行为及本构关系

采用Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机对Ti60合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,研究合金在700～950℃温度范围,0. 001～10 s~(-1)应变速率范围的流动应力行为,并分别基于双曲正弦函数型Arrhenius方程和逐步回归法建立该合金的本构关系。结果表明,Ti60合金流动应力随应变速率增加和变形温度下降而增大,且因变形参数不同,流动应力呈现流动稳态型和流动软化型两种特征。基于双曲正弦函数型Arrhenius方程所建立的本构关系计算精度较低;基于逐步回归法和全实验温度段(700～950℃)所建立的本构关系具有较高的计算精度;而基于逐步回归法和温度分段(700～800℃和800～950℃)所建立的本构关系具有更高的计算精度。     

TC4钛合金的电热拉伸变形行为及本构模型研究

使用CSS-44100电子万能试验机对通直流电加热的TC4钛合金试件进行单向拉伸试验,得到了TC4钛合金试件的载荷-位移曲线.在变形过程中,通过减小电流以控制材料截面积减小而导致的电阻升高,从而调整试件的温度.采用切块法,将试件均匀分段,每段视为等温,从而在变形试件上建立了温度场计算模型,进一步运用林建国的粘塑性本构模...     

铸态GH4169合金热变形行为及三种本构模型对比

在Gleeble-1500热力模拟机上对铸态GH4169合金进行热压缩试验,变形参数为:温度(1193～1373K)、应变速率(0.01～10s~(-1))、变形量50%。通过分析真应力真应变曲线,研究铸态GH4169合金的热变形行为;对比分析了Johnson-Cook(JC)、修正的Johnson-Cook(MJC)和应变补偿Arrhenius3种本构模型的相关系数(R)和平均相对误差(AARE)。结果表明:铸态GH4169合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。JC模型、MJC模型和应变补偿的Arrhenius本构模型的相关系数(R)分别为0.891、0.956和0.961,AARE依次为29.02%、11.16%和9.31%。因此,应变补偿的Arrhenius模型能够更为精确地描述铸态GH4169的热变形行为。     

TA15钛合金热变形应力应变曲线及本构模型

在变形温度分别为750,800,850,900,950,1000和1050℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1和1s~(-1)的条件下,对TA15钛合金进行了热压缩试验,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。根据试验结果,计算了变形过程的温升,表明变形热所导致的温升大小与应变速率和应变均成正比,在T=750℃,ε=1s~(-1)的低温高应变速率条件下所产生的温升最大,可以达到122.63℃。基于Sellars-Tegart本构模型,建立了TA15钛合金热变形时的本构模型。     

Ti6Al4V钛合金高温损伤模型及损伤机理

在800～1000℃及应变速率为0.01～5 s^-1条件下对Ti6Al4V钛合金进行了高温拉伸试验,研究了其高温损伤行为。基于Normalized Cockcroft-Latham(NCL)损伤模型,提出了考虑温度及应变速率的高温损伤模型,采用Gleeble Fracture Limit (GFL)方法测定了Ti6Al4V合金的临界损伤值。对Ti6Al4V合金拉伸过程进行了仿真模拟,并与拉伸试验的断裂长度进行对比。观察了合金的拉伸断口,分析变形条件对其断口形貌的影响。结果表明：模拟结果与试验结果的吻合度较高,相关系数R为0.993,表明该损伤模型对Ti6Al4V合金的损伤具有较高的预测精度;断口分析表明Ti6Al4V合金高温下为韧性断裂,且在较高的温度和较低的应变速率下表现出较好的塑韧性。     

基于BP神经网络的GH5188高温合金本构模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH5188高温合金试样进行热压缩试验,研究其在应变速率为0.001~0.1s^-1和变形温度在1000~1150℃时的热变形行为;建立了基于BP神经网络的本构模型,并验证了所建本构模型的可靠性,最后基于误差计算分析了BP神经网络本构模型的精度。结果表明,温度和应变速率对GH5188合金流变应力的影响明显,随着压缩温度升高和应变速率降低,GH5188合金流变应力明显减小。经定量误差计算分析,BP神经网络本构模型应力预测偏差值在10%以内的数据点占97.92%,BP神经网络模型能准确地预测GH5188高温合金的高温流变应力。     

AZ31镁合金高温变形行为及本构模型

采用Gleeble-3500热模拟实验机,对AZ31镁合金在变形温度为523～723 K、应变速率为0.01～10.00 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行热压缩实验.结果表明,流变应力随应变的增加而显著增大,到达峰值后逐渐降低并趋于稳态,变形呈明显的动态再结晶特征.变形温度和应变速率对流变应力影响显著,本文采用包含Arrheniues项的本构方程来描述AZ31镁合金的高温变形行为.     

基于模糊神经网络的Ti40合金高温本构关系模型

采用Gleeble1500热模拟实验机对Ti40合金在变形温度900～1100℃,应变速率0.01～10s-1,最大变形程度约60%的条件下的高温流动应力变化规律进行研究。针对该合金高温变形过程中复杂的流变行为,以实验所得数据为基础,基于模糊神经网络方法建立该合金的高温本构关系模型,并与实验结果进行对比。结果表明:基于模糊神经网络建立Ti40合金的高温本构关系模型是切实可行的,模型的精度较高,最大误差为8.14%,不超过10%,可以很好地描述Ti40合金在高温变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系,弥补传统回归模型不能反映变形全过程的局限性,是一种便捷、有效的具有广泛应用前景的表征工程材料本构关系的方法。