拉伸预应变条件下基于孔洞演变分析的GTN损伤模型参数研究

利用板料预加载实验,在板料轧制方向形成4. 0%、8. 6%和11. 0%的均匀预拉伸变形。在均匀变形区沿轧制方向切取缺口拉伸试样进行第2阶段拉伸试验,对拉伸后试样进行不同区域的孔洞观察与统计,研究拉伸预应变对退火态AA6061材料后续变形诱导孔洞演变的影响。结合上述分析,进行变路径加载实验过程的数值模拟,研究拉伸预应变的存在对于GTN损伤模型参数的影响。研究结果表明:预加载阶段的预变形越大,对第2阶段加载过程中孔洞演变的影响越大,表现为孔洞体积分数随拉伸预应变值的增加而减小;拉伸预应变会影响GTN模型对孔洞演变过程的预测,f_n、ε_n、f_c和f_F4个参数的取值依赖于拉伸预应变的大小。     

基于修正GTN模型的双相钢断裂失效判据研究

在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度T与其对应的剪切损伤,拟合出极限剪切损伤值与应力三轴度的函数关系曲线;然后结合颈缩断裂时的临界孔洞体积分数与应力三轴度的关系,建立适用于较广应力三轴度的DP780断裂失效细观判据;设计了拉弯成形试验并带入ABAQUS中进行仿真,证明得出的细观断裂判据能预测双相钢在冲压成形过程中出现的不同断裂现象。     

Chaboche混合硬化模型在大应变-变路径加载条件下的参数标定

为确定Chaboche混合硬化模型在大应变-变路径加载条件下的待定参数,提出了一种新的参数标定方法。首先,针对Al2024-T351铝合金设计了单轴等应变幅值拉压循环实验,得到了相应的应力-应变滞回曲线,通过推导混合硬化模型主控方程进行实验数据拟合,获得了随动硬化规律。随后,基于光滑圆棒料(SRB)单向拉伸试验的流动应力曲线和外推模型,将应力-应变关系外推至大应变范围。最后,利用保留前述随动硬化规律的Chaboche模型对大应变范围内的SRB流动应力曲线进行拟合,得到最终的Chaboche混合硬化模型参数。实验验证表明,所标定的Chaboche混合硬化模型能很好地预测大变形-变路径加载条件下材料的硬化行为。     

基于微结构分析定义应变路径非比例度

对316L不锈钢进行了单轴及多轴非比例循环加载低周疲劳实验及其微结构的观察，研究了非比例循环附加强化对应变路径依赖性的微观机理，分析了位错自由运动间距的分布规律．结果表明：316L不锈钢在非比例循环加载下产生的附加强化与材料中的多滑移位错结构的形态与尺寸直接相关，滑移面上的位错自由运动间距服从正态分布，位错自由运动间距的统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间呈现线性对数关系．基于上述研究结果，以位错自由运动间距统计平均值给出了应变路径非比例度的定义，结果表明：在单轴循环应力-应变关系式中引入新的非比例度的定义可以较好地描述应变路径对材料非比例循环变形行为的影响．     

非比例加载路径下TRIP钢的应变硬化行为

通过大试样拉伸与小试样拉伸相结合的方法,分析冷轧TRIP780钢的瞬时应变硬化速率随应变水平的变化规律,详细讨论不同应变路径下TRIP钢应力应变曲线体现出的硬化特性,并对微观组织的演变进行扫描电镜观察。结果表明,TRIP钢不仅具有较高的初始硬化能力,而且具有较长应变范围内的后续硬化能力;非比例加载路径下TRIP钢应力应变曲线表现出了软化效应、瞬时硬化能力和相交效应;加载路径的改变,可引起位错的运动方向和稳定性发生改变,从而影响硬化行为。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头在拉伸过程中的裂纹扩展行为

对厚度为6 mm的7075铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW)平板对接试验,利用MTS微控电子万能试验机对接头进行不同应变率下平板拉伸试验。分别使用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对接头断裂路径两侧的微观组织和断口形貌进行观察。在此基础上,使用透射电镜(TEM)对接头起裂源处的沉淀相形貌进行观察,研究应变率对接头断裂行为的影响。研究结果表明,随着应变率的增加,接头屈服强度与屈强比略有增大,不同应变率下的微裂纹均形核于接头底部母材(BM)与热影响区(HAZ)交界处。相比于椭圆状AlCuMg沉淀相和胶囊状Al2CuMg沉淀相,接头中棒状MgZn2沉淀相对微裂纹形核起关键作用。应变率较低时,裂纹在扩展过程中发生偏转;随着应变率的增加,接头裂纹走向平直,接头塑性降低,与加载方向的裂纹扩展角减小,断裂方式由以韧窝聚合型断裂为主转变为以剪切断裂为主。     

复杂应变路径加载下7075-T6铝合金的损伤演化北大核心CSCD

以7075-T6高强铝合金为研究对象,探明其在复杂应变路径加载后的力学性能,设计了可调节变形量的复杂应变装配模型,并基于GTN本构模型进行了单向拉伸和复杂应变路径加载下单向拉伸的仿真模拟,研究了不同变形量对仿真试样的位移-载荷曲线和真实应力-真实应变曲线的影响,分析了f_(O)、f_(N)、f_(C)、f_(F)这4个孔洞体积分数对复杂应变路径加载下试样的真实应力-真实应变曲线的影响。结果表明:在施加复杂应变路径后,试样断裂处所受的应力减小,应变大幅减小;fO和fC主要影响曲线的颈缩阶段,f_(N)主要影响曲线的屈服阶段,而fF对曲线的影响较小。结果显示,相较于单向拉伸的仿真结果,复杂应变路径加载下的真实应力-真实应变曲线能更准确地反映汽车覆盖件在冲压生产过程中的损伤演化过程。     

模型参考和重复控制在电液伺服协调加载系统中的应用研究

提出一种由模型参考和重复控制相结合的控制策略,并将其应用于多通道电液力协调加载系统中,论证了系统的可控性,并给出算法的计算机实现.仿真结果表明:该控制策略增强了系统的自适应能力,提高了同步跟随精度和鲁棒性,对一般不确定系统的同步控制具有借鉴作用.     

不同热处理状态的2219铝合金动态加载下力学行为和断裂机制研究

本文通过分离式霍普金森拉杆实验,研究了不同热处理状态的2219铝合金在动态加载下的力学行为和断裂机制。结果表明：2219-T6和2219-T4的抗拉强度和应变率敏感性随着应变率的增加而增加,而2219-O的则先增加后减小,且2219铝合金的应变率敏感性和应变硬化率随着应变的增加而减小;在动态加载下,材料在较高的应力集中程度下形成了局部的解理及第二相颗粒碎裂的形貌,且在较高应变率(≥650 s-1)下,随着应变率的增加,应力集中程度更高,解理形貌的占比也越大,同时由于材料在裂纹扩展的同时依旧可以发生一定量的变形,使得材料整体在较高应变率(≥650 s-1)下具有更高的成形极限,也导致材料在较高的加工硬化下形成具有低塑性特征的断口。     

Formability and cavitation behavior of superplastic AA5083 aluminum alloy under biaxial tension

The superplastic forming potential of two fine-grained 5083 aluminum alloys were studied under biaxial tension using a pneumatic bulge test. Experiments were performed at temperatures ranging from 475 to 525 ℃ with three different strain paths ranging from equi-biaxial to approaching plane strain. The shape of the forming limited diagram（FLD） is found to be significantly different from FLDs commonly used in room temperature stamping. The effects of temperature on final thickness distribution, dome height and cavitation were investigated for the case of equi-biaxial stretching. Increasing temperature in free bulge forming can improve the thickness distribution of final parts but have no significant effect on dome height. The results indicate that determination of forming limits in SPF cannot be represented with a simple FLD and additional metrics such as external thinning and internal cavitation needed to determine the SPF potential of a material.     

Damage and fracture mechanism of 6063 aluminum alloy under three kinds of stress states

To study the damage and fracture mechanism of 6063 aluminum alloy under different stress states,three kinds of representative triaxial stress states have been adopted,namely smooth tensile,notch tensile,and pure shear.The results of the study indicate the following.During the notch tensile test,a relatively higher stress triaxiality appears in the root of the notch.With the applied loading increasing,the volume fraction of microvoids in the root of the notch increases continuously.When it reaches the critical volume fraction of microvoids,the specimen fractures.During the pure shear test,the stress triaxiality almost equals to zero,and there is almost no microvoids but a shear band at the center of the butterfly specimen.The shear band results from nonuniform deformation constantly under the shear stress.With stress concentration,cracks are produced within the shear band and are later coalesced.When the equivalent plastic strain reaches the critical value（equivalent plastic fracture strain）,the butterfly specimen fractures.During the smooth tensile test,the stress triaxiality in the gauge of the specimen remains constant at 0.33.Thus,the volume of microvoids of the smooth tensile test is less than that of the notch tensile test and the smooth specimen fractures due to shearing between microvoids.The G-T-N damage model and Johnson-Cook model are used to simulate the notch tensile and shear test,respectively.The simulated engineering stress-strain curves fit the measured engineering stress-strain curves very well.In addition,the empirical damage evolution equation for the notch specimen is obtained from the experimental data and FEM simulations.     

Constitutive model of rock under static-dynamic coupling loading and experimental investigation

1 Introduction Rock fragmentation, boring, explosive, rockburst etc in engineering domain of mineral are almost concerned with cracking of rock experiencing dynamic loading, and a plenty of results have been obtained[1]. But the related studies are almos…     

剪应力状态下6061铝合金的力学性能及断裂行为

对设计的拉伸剪切试样和原位拉伸剪切试样分别进行不同剪应变率下的拉伸剪切试验及原位拉伸剪切试验,研究6061铝合金在剪力状态下的力学性能及断裂行为,并用有限元软件ABAQUS对铝合金在剪应力状态下的断裂行为进行模拟。结果表明:随着剪应变率的增大,6061铝合金的剪切屈服强度和抗剪强度基本保持不变,但剪切断裂应变明显减小;剪应变率对试样的断口形貌没有影响;6061铝合金晶界是其最薄弱环节,在拉伸剪切过程中铝合金试样表面上产生了大量与拉伸方向平行的滑移带;微裂纹在剪应力作用下形核于与拉伸方向平行的滑移带和晶界,随着剪应力的增加,微裂纹长大和扩展;微裂纹之间通过剪切而连接导致试样断裂;6061铝合金剪切断裂行为可以用Johnson-Cook模型进行描述。     

变速变载条件下Inconel带材的成形性能

Inconel铟镍合金是核电设备中燃料组件格架条带的常见原材料。为了提高核燃料组件格架条带产品的冲制质量,对铟镍合金板料冲压成形性能进行了研究。针对该材料价格昂贵和各向异性明显的特点,采用有限元方法进行分析。首先通过试验方法得到材料力学性能参数,再利用有限元模拟分析在变速变载条件下铟镍合金的成形性能。研究了冲压成形速度、速度模式、压边力大小和载荷模式对铟镍合金成形性能的影响。最后通过模具冲制试验结果分析验证了有限元模拟分析的正确性。结果表明:通过有限元数值模拟分析更加了解了铟镍合金板料冲制性能,并为格架条带冲制提供了工艺参数。     

Numerical simulation for macrosegregation in direct-chill casting of 2024 aluminum alloy with an extended continuum mixture model

An extended continuum mixture model for macrosegregation is applied to predicting Cu and Mg segregation in large-size ingot of 2024 aluminum alloy during direct chill casting (DC). A microsegregation model using the approximate phase diagram data was coupled with macroscopic transport equations for macrosegregation profiles. Then, the impacts of transport mechanisms on the formation of macrosegregation were discussed. It is found that copper and magnesium have a similar segregation configuration from the billet center to surface. Negative segregation is observed in the centerline and subsurface, whereas positive segregation is obtained in the surface and somewhat underestimated positive segregation in the middle radius. Further, the discrepancy between the predicted and experimental results was discussed in detail. The results show that the magnesium to some extent alleviates the copper segregation in ternary alloy, compared with that in binary alloy. The predicted results show good agreement with measured experimental data obtained from literatures.     

熔体强剪切作用下铸造速度对半连续铸造2024铝合金铸锭中浮游晶和宏观偏析的影响

在熔体强剪切作用下,采用不同铸造速度的半连续铸造工艺制备铸锭,研究熔体强剪切和其作用下铸造速度对浮游晶和铸锭中心负偏析的影响.结果表明,在半连续铸造过程中施加熔体强剪切可以均匀分布铸锭截面上的浮游晶,减少浮游晶的面积百分数,减弱铸锭中心负偏析,并提高熔池内熔体温度分布的均匀性.在熔体强剪切作用下的半连续铸造过程中,铸造...     

由实验相图和数值模型对Al-1.5Cu-3Zn合金凝固路径的预测

使用DTA和LMC定向凝固淬火技术分别确定了Al-Cu-Zn合金富铝角的液相面和固／液界面溶质分凝因数。基于一维平板模型的枝晶几何形状描述，使用数值模型计算了Al-1．5Cu-3Zn合金凝固过程中的液相浓度和平衡温度。发现在平衡凝固条件下，液相在α相区内结束凝固，Scheil非平衡凝固条件下的凝固过程在单变量线上结束，样品中初生晶相的含量为97．4％，非平衡共晶含量为2．6％；同时分析了液相混合条件对凝固路径的影响。