双轴加载下变形镁合金各向异性硬化模型研究

基于CB2004屈服准则提出了一种用于表征变形镁合金双轴加载下各向异性加工硬化行为的本构模型。由于薄板成形时处于平面应力状态,将三维应力简化到二维应力空间。塑性应变累积引起加工硬化行为,造成等塑性功面的形状发生畸变,因此,将各向异性模型参数和等向强化表达为参考塑性应变的指数函数,表征畸变效应,采用最小二乘法确定模型参数。与实验结果相比较,该模型有效地表征了镁合金双轴加载下各向异性加工硬化行为,实验验证了模型的准确性。从微观变形机制解释了这种各向异性硬化行为是由不同加载方式下主导变形机制发生变化引起。     

AZ31B镁合金挤压材料的力学性能与本构分析

通过单向拉伸与压缩试验,研究AZ31B镁合金挤压材料的力学性能,并建立相应的本构模型。结果表明:室温下AZ31B镁合金挤压材料的宏观力学性能存在显著的各向异性和拉压非对称屈服的现象,且在塑性流动过程中,屈服面的演化也呈现出各向异性的特点,即畸变硬化特性。基于系统的试验结果,结合考虑了各向异性和拉压非对称性的CPB06屈服面函数,采用解析函数形式的本构参数来描述畸变硬化特性,建立了一种唯象的镁合金材料塑性流动本构模型。通过用户材料子程序VUMAT,将本构模型应用于缺口试件拉伸的有限元模拟中,计算结果与试验结果吻合较好,证实了本构模型的适用性。     

不同屈服准则对MP980钢和5182-O铝合金塑性各向异性描述能力研究

基于MP980钢和5182-O铝合金沿轧制方向成不同角度的单轴拉伸和不同加载路径下的十字型试样双轴拉伸实验数据，通过计算测量数据与不同材料模型预测的单轴拉伸屈服应力与r值、等双轴拉伸屈服应力与r值和塑性功轮廓线的预测误差进行定量评估，分析了使用不同材料参数识别策略的Hill48、新数学形式的Barlat91(New)和Yld2000-2d各向异性屈服准则在描述塑性各向异性方面的能力，评价了这些材料模型的有效性和适用性。结果表明，使用应力各向异性数据识别材料参数，在描述与应力相关的实验数据时更为精确，使用变形各向异性数据识别材料参数，在描述r值时更加精确。包含更多材料参数的Yld2000-2d屈服准则相比于Hill48和Barlat91(New)可以更精确地反映两种板材的各向异性屈服行为。在使用完全相同的力学性能识别屈服准则的材料参数时，高阶模型对塑性功轮廓线具有更高的预测精度。     

屈服准则对DP600钢板各向异性行为的预测能力

采用Barlat89和Hill48屈服准则的两种参数求解方法,即应力各向异性数据求解法和变形各向异性数据求解法,分别推导与轧制方向成不同角度的单向拉伸加载下的屈服应力值和各向异性指数,并与NUMISHEET2014提供的DP600材料的实验数据进行比较。结果表明,在两种求解方法中,应力各向异性数据求解法在预测不同加载方向上的屈服应力时较为准确;变形各向异性数据求解法在预测不同加载方向上的塑性应变比时较为准确;Barlat89屈服准则对DP600材料各向异性的预测比Hill48屈服准则更准确。     

镁合金塑性变形及延性断裂预测研究进展(上)——宏观本构模型的开发及应用

总结了针对镁合金或其它密排六方金属塑性变形所开发的宏观本构模型,并对这些模型在镁合金上的应用现状进行了评述。指出适用于镁合金的屈服准则必须能同时体现其各向异性和拉压不对称性。关于各向异性的描述通常采用应力张量的线性变换方法或应力函数的推广法来实现,拉压不对称性的描述则通过在屈服函数中加入拉压不对称因子或耦合第三应力不变量来实现。此外,详细介绍了用于描述镁合金塑性变形过程中畸变硬化的屈服面插值方法和屈服函数系数拟合方法。这两种方法充分利用了不同塑性变形程度下的应力和应变信息,其能够直观准确地反映镁合金在单调加载过程中屈服面的演化过程。     

冷轧钢板各向异性强化计算模型

基于晶体塑性理论中关于自硬化和交互硬化的处理方法,建立了金属薄板各向异性主轴强化计算模型。以冷轧钢板为例,对经历不同大小预应变的各角度方向板料分别切取试样并进行单向拉伸和压缩试验,获得了预变形前后各向异性主轴方向上的拉压屈服应力偏量变化量,根据强化计算模型的一般表达式,确定了模型中的参数,并结合离散型屈服准则预测了其沿主轴方向加载的后继屈服轨迹变化趋势。结果表明,当对板料沿不同方向施加预应变时,该模型可较好地对各向异性主轴方向上的拉压屈服应力偏量变化进行描述和计算。该方法可直观体现主轴方向与其他方向之间的交互影响关系。     

各向异性屈服函数及其参数识别方法对成形极限预测的影响

为准确预测金属板料各向异性行为,各向异性屈服准则一般要引入一定参数,在参数识别过程中要使用到一定试验数据。等双轴拉伸试验数据是经常被使用在参数识别中的数据之一。但由于等双轴拉伸试验或参数逆向识别方法的复杂性,采用平面应变试验与标准单轴拉伸试验相结合的方法,进行各向异性屈服函数的参数识别。针对Yld2000-2d屈服函数,分别基于等双拉试验数据和平面应变试验数据进行了参数识别,并将识别的Yld2000-2d屈服函数用于M-K模型,完成了AA5182-O铝合金和TRIP780钢两种板料成形极限的数值预测。通过与实验结果及Mises和Hill48屈服函数预测值的对比,验证了Yld2000-2d屈服函数的准确性以及采用平面应变数据进行参数识别的有效性。     

车用6061-T5铝合金的力学特性及各向异性硬化行为的屈服准则

对车用6061-T5铝合金材料进行了拉伸和剪切力学试验研究,获取了不同应变下与挤压方向成不同角度的屈服应力和各向异性系数,分析了材料的各向异性特征;并在此基础之上,使用Hill1948和Karafillis-Boyce(K-B)两种各向异性塑性模型对材料进行了标定研究,发现两种屈服准则能够对特定应变下的单拉屈服应力进行较好的预测,但标定的方程系数随不同塑性应变发生明显变化,因此,为了揭示标定的屈服准则系数随塑性应变的变化规律以便完整描述铝合金的硬化特性,将上述两种屈服准则的系数表达成塑性应变的函数关系式,使得改进后的模型能够准确地描述6061-T5铝合金断裂前的完整力学特征。     

挤压AZ31B镁合金多轴疲劳寿命预测

采用挤压AZ31B镁合金薄壁圆筒试样.分别进行了单轴和多轴加载下的对称应变控制疲劳实验.研究了不同加载路径对疲劳寿命的影响.单轴加载包括对称拉压和扭转路径,多轴加载包括45°比例加载和90°非比例加载路径.结果表明,在加微的等效应变幅值为0.3%—0.55%附近,4冲加载路径下的应变-寿命曲线均出现了不连续的拐点;比例加载路径在等效应变幅大于0.45%时疲劳寿命最高,拉压路径在等效应变幅小于0.45%时疲劳寿命最高;非比例加载路径的疲劳寿命最低.使用基于临界平面法的多轴疲劳模型FS,SWT以及修正SWT分别预测了各个路径加载下的疲劳寿命.预测结果表明,SWT模型对于拉压和循环扭转加载下寿命预测结果误差较大;FS模型与修正SWT模型可以较好地预测挤压AZ31B镁合金各个路径加载下的疲劳寿命.     

基于非关联Hill48塑性模型的TC1钛合金板本构模型

采用非演化型和演化型非关联Hill48塑性模型对TC1钛合金板建立了本构模型,并采用新的各向异性指数r值确定方式以及特定的r值-塑性应变拟合函数,得到在两种模型下的屈服轨迹.结果表明:采用非演化型非关联Hill48塑性模型对描述TC1钛合金板应变的各向异性行为产生较大影响,其中采用流动势函数得到的屈服轨迹等双拉点应力相...