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。     

氢对7175铝合金屈服行为影响的研究

本文采用阴极充氢方法，研究氢对７１７５铝合金不同时效状态屈服行为的影响规律。结果表明，在相同充氢时间的条件下，合金吸氢能力随时效时间的延长而下降；屈服强度则随氢浓度的平方根成线性下降。     

汽车铝合金覆盖件成形数值模拟的各向异性屈服准则研究

铝合金作为一种典型的汽车轻量化材料,被越来越多的运用到汽车车身覆盖件中。但由于铝合金具有明显的各向异性特征,为了准确模拟铝合金板的成形过程,选择合适的屈服准则是关键。文章以汽车铝合金油箱的拉深成形为例,采用3种典型的各向异性屈服准则Hill48、Barlat89和YLD2000-2d对成形过程进行有限元模拟,结合实验验证,分析了不同屈服准则对有限元模拟结果精度的影响。结果表明,Hill48屈服准则的模拟结果与实验结果存在较大的差异,故不适用于铝合金板料成形的有限元模拟;Barlat89屈服准则的模拟结果与实验结果接近,但存在一定的偏差;YLD2000-2d屈服准则的模拟结果与实验结果吻合最好,数值模拟的精度最高。     

退火及冷却方式对5182铝合金屈服平台的影响

利用力学性能测试及显微组织观察研究了退火及冷却方式对5182铝合金板材屈服平台的影响。结果表明:在相同温度退火时,水冷合金板材的屈服强度比空冷合金板材的低;提高退火温度后,无论是水冷还是空冷都可以在一定程度上缩短合金的屈服平台,相比于退火温度影响,冷却方式对屈服平台的影响更大,水冷可以明显缩短甚至消除屈服平台;板材在420℃退火保温1～3 min时晶粒尺寸约16μm,当退火温度升高到480℃时,其晶粒尺寸在3 min内由21. 6μm长到了28. 0μm,其中有部分晶粒发生了异常长大;随着晶粒尺寸的增大,合金的屈服平台也略有减小;通过高温退火和水冷的方式可以消除合金的屈服平台。     

7475铝合金断裂韧性KIC的各向异性

采用标准紧凑拉伸试样测定了7475铝合金T-L和L-T向的平面应变断裂韧性KIC值。利用扫描电镜分析了断口形貌,对7475合金KIC各向异性的程度和机理进行了研究。结果表明:7475合金的断裂韧性具有明显的各向异性,T-L向的KIC约比L-T向低10MPa·m1/2或25%左右。同一取向上,KIC的大小与时效制度及加工工艺有关。     

高强度变形铝合金断裂韧度各向异性的机理和预测

本文运用断裂力学的基本理论和结果,结合材料的物理开裂机制,定量分析较弱晶粒界面、裂纹扩展途径偏斜和沿晶分层三种因素对高强度变形铝合金断裂韧度各向异性的影响,预测结果与大量实验数据都比较接近,说明合金强烈的断裂韧度各向异性主要来自以上三种机制,并可根据实际断裂机理可以预估合金半成品的短横向断裂韧度值。     

内外压复合作用下5A02铝合金管材的硬化行为

为了研究管材在内外压复合作用下的硬化行为,在中间自由胀形区为椭圆形轮廓线的假设条件下,理论推导得到内外压复合作用下管材的应力/应变分析模型;再利用薄壁5A02-O铝合金管材在研制的内外压复合成形实验装置上进行外压为85 MPa(1.0σs)的实验研究,得到5A02铝合金管材在内外压复合作用下的应力-应变曲线。结果表明:5A02铝合金管材在内外压复合作用下进行胀形时,其胀形区轮廓形状依然可以准确地用椭圆函数进行拟合,且最高点处壁厚与胀形高度符合线性关系;由内外压复合胀形得到的应力-应变曲线的硬化指数n值为0.274,低于单向拉伸时得到的n值(0.304)。     

T6态7075铝合金温热下各向异性研究

对高强度铝合金7075-T6在0.03s-1应变率下,50～250℃温度范围进行系列单向拉伸试验,并测得不同温度下的厚向异性系数R。结果表明：7075-T6铝合金的流动应力随试验温度的升高而减小;在50～200℃温度区间,延伸率随温度的升高而增加;当温度为250℃时,由于T6特性的消失,延伸率反有所降低,得到最佳的成形温度在200℃左右;并且通过对3种不同屈服函数Mises,Hill48和Barlat89比较,得到能准确方便描述7075-T6各向异性的屈服函数,确定了不同温度下屈服函数的参数。     

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。     

铝合金板材的织构分析和弹性各向异性的计算方法

本文从铝合金板材深冲制耳的织构关系引出织构分析方法,并在此基础上由单晶的弹性性质计算具有织构的多晶金属板材的弹性各向异性,从而找出一种分析制耳与弹性各向异性之间关系的途径。     

5083铝合金轧制板材的各向异性研究

通过拉伸试验研究了5083铝合金轧制板材不同厚度层的面内各向异性。拉伸试验结果表明,板材最外层的三个力学性能参数(Rp0.2、Rm、ηs)的各向异性(即IPA值)较其他层的高,并且其他各层的各向异性指数接近。在这三个参数中,Rp0.2的IPA值相差最大,最外层的Rp0.2的IPA指数达24.04%。断口SEM观察表明,该合金轧制板材不同层不同方向的拉伸断口均为典型的韧窝状断口。Schmid因子分析表明,该合金板材不同厚度层面内各向异性的差异主要与织构有关,其中表层主要为(011)[211]织构,而其他厚度处的主要织构组分为(011)[100]。     

对称拉压循环下金属屈服硬化的各向异性与细观变形转动的不均匀性

考虑金属材料晶体细观塑性变形流动的各向异性性质以及晶体滑移的非线性运动硬化,以Voronoi多晶集合体作为材料的代表性单元(RVE),用晶体塑性模型描述金属材料的细观本构关系,对多晶纯Cu进行了晶粒尺度的对称应变循环细观分析.证实了本文模型和方法可以用于描述多晶金属材料不同应变幅的循环滞回特性,并可以用于估计金属材料在循环加载过程中后继屈服面形状和曲率与预加载方向相关的变化.分析发现:在对称应变循环中,随循环数增加,多晶材料宏观拉伸方向的内部细观应变分量的统计变异系数(COV)不断增加,材料内部晶格的不均匀细观转动也越来越显著.这些结果表明,循环过程中应变分布差异和晶格转动差异逐渐增大,从而导致材料内部微结构越来越不均匀.     

7050铝合金板材的各向异性研究

铝合金冷成形过程中的各向异性影响了后续焊接时的装配间隙,进一步影响了焊接质量.针对此问题,通过单晶分析法研究了7050铝合金板材冷变形时的厚向各向异性和面内各向异性.研究结果表明,沿轧制方向拉伸时,宽度方向的变形能力小于厚度方向的变形能力;当拉伸方向为宽度方向时,轧制方向和厚度方向的变形能力基本相同;变形方向对7050...     

铝合金时效-屈服强度的实验与模型化研究

以析出热力学、长大动力学及位错理论为基础，研究了铝合金在时效过程中盘／片状、棒／针状析出相尺寸、体积分数对时效合金强化效果的影响，从微观-宏观相结合的角度建立了具有盘／片状、棒／针状细小时效强化相铝合金的时效工艺-屈服强度量化模型，并通过513K温度下时效Al-Cu-Mg合金和463K温度下时效Al-Mg-Si合金的实验结果对模型进行了验证，取得了较满意的吻合结果，并对本模型的模拟精度与时效析出相参数之间的关系进行了讨论。     

7A04铝合金压缩力学性能的各向异性

采用Gleeble-3800型热模拟试验机进行压缩试验,变形温度为320～480℃、应变速率为0.1～1 s-1.压缩方向与7A04铝合金棒材轴向分别成0°、45°、90°.结果表明:7A04铝合金高温变形的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小;在低温(T=320℃)和小应变速率(ε=0.1 s-1)的条件下7A04铝合金的各向异性最明显;在高温(T=480℃)和小应变速率(ε=0.1 s-1)的条件下,7A04铝合金的各向异性最不明显.     

2024铝合金微变形各向异性消除工艺研究

以 2 0 2 4铝合金挤压棒材为对象 ,试验证实了挤压效应对其微变形行为具有显著的影响。着重研究了微变形消除各向异性工艺 ,通过形变热处理获得了均匀细小的等轴晶组织 ,使轴向和径向的微屈服强度趋于一致 ,达到了微变形行为的各向同性。