差厚高强度钢拼焊板成形性能研究

拼焊板是一种先进的制造工艺技术,就不等厚高强钢拼焊板的成形性能进行了研究.针对焊缝处于拉伸试件的不同方向进行了拉伸试验,并与母材的拉伸变形性能进行了比较,给出了不等厚高强钢拼焊板塑性拉伸变形性能的力学参数.进一步分析了不同焊缝方向对拼焊板塑性拉伸变形性能的影响.同时通过杯突试验对不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了测试,并与母材的胀形性能进行比较,试验表明,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,最后讨论了焊缝在杯突试验中移动的规律及原因.     

基于弹塑性形变理论的拼焊板平面应力状态本构关系研究

从拼焊板成形过程4个基本理论假设出发建立其平面应力状态力学模型,根据金属板料弹塑性形变理论、Hill48屈服准则及金属塑性变形功原理导出拼焊板成形过程中厚、薄两侧母材应变分布状态相互依赖关系的隐式方程,并结合弹塑性理论的3个关系式建立了拼焊板在平面应力状态下的本构关系;采用通过实验验证的差厚拼焊板单向拉伸有限元模型分析了沿焊缝两侧母材的应力应变分布,且将仿真结果中厚板侧母材的两个面主应变分量作为前述本构关系已知条件,用数值方法求解出薄板侧母材的面内主应变与主应力分量,将其与相应仿真结果进行对比.对比结果表明,理论计算数值与仿真结果较为吻合,从而证明了拼焊板平面应力状态本构关系的正确性,为深入研究拼焊板冲压成形机理奠定了理论基础.     

H13淬硬钢高应变速率动态性能的实验与本构方程研究

采用西北工业大学固体力学实验室研制的SHPB(split Hopkinson pressure bar)动态实验装置,测试了H13钢在20～600℃,应变率为103～104s-1的流变应力和应变的关系,实验结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈地影响H13钢的流变应力,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,在高温下出现明显的动态软化.根据得到的流变应力曲线,拟合出了Johnson-Cook模型中的相关参数.经与实验对比验证,Johnson-Cook本构模型能够很好地描述H13钢的动态力学性能,为工程应用中进一步的力学数值分析提供了重要的材料参数.     

一种铁素体钢热变形流变应力行为

利用Gleeble热力模拟试验机在温度为1 123～1 473 K和应变速率为0.001～0.1 s-1的条件下对试验钢进行了热压缩变形试验,测定了其真应力-应变曲线,试验结果表明:试验钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,流变应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大。通过线性回归分析确定了试验钢的流变应力本构方程。     

TC1钛合金的高温流变行为

通过试验研究了TC1钛合金在变形温度为650~750℃、应变速率为0.000 5~0.01s-1条件下拉伸时的流变应力及组织演变规律;利用改进的Hooke定律和Grosman方程建立了TC1钛合金在高温下的应力-应变本构模型。结果表明:在应变速率一定时,TC1钛合金的流变应力随温度升高快速下降,当温度达到700℃并继续升高时,流变应力下降减缓;当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增加而快速增大;TC1钛合金在700℃变形时,低的应变速率可以促进动态再结晶的发生;依据拉伸试验数据建立的本构方程能够较准确地反映TC1钛合金在高温下的流变行为。     

18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为及显微组织演变

采用热模拟方法研究了18CrNiMo7-6齿轮钢在变形温度900～1 150℃、应变速率0.01～5 s^-1条件下的热压缩变形行为;建立了基于Arrhenius模型的全应变本构方程,采用该方程对流变应力曲线进行预测;根据动态材料模型绘制热加工图,并结合热加工图系统地研究显微组织演变特征。结果表明：试验钢的峰值应力随应变速率的增加或变形温度的降低而增大,动态回复和动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制;采用建立的全应变本构方程预测得到流变应力曲线与试验结果基本吻合,预测真应力与试验结果的相对误差小于4.715%,说明该模型可以精确地模拟18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为。试验钢的适合热加工工艺参数为变形温度1 050～1 150℃、应变速率0.1～1 s^-1,此时组织为均匀细小的再结晶晶粒,晶粒尺寸在5～15μm。随着变形温度的升高或应变速率的降低,原始奥氏体晶粒不断被动态再结晶晶粒取代,且动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸增大。     

B340LA低合金高强钢动态力学性能研究

采用液压伺服高速拉伸试验方法对低合金高强钢材料的动态力学性能进行了研究,试验应变率范围为0.003～530/s。研究了B340LA低合金高强钢的动态力学特性,得到了不同应变率下的应力-应变曲线,并对不同应变率下的材料延伸率、流变应力、抗拉强度以及显微组织变化进行了分析。试验测试结果表明,随着材料动态测试应变率的升高,B340LA材料的流变应力、屈服强度和抗拉强度均随着升高,且B340LA高强钢材料在中应变率范围内的延伸率和成型性最好。分析了B340LA钢的高速拉伸断裂后的显微组织,结果表明,低合金高强钢的微观变形机制主要为晶体间滑移和晶粒沿着拉伸方向变形,晶粒拉伸发生变形形成扁平晶,并沿着高速拉伸方向产生流动。     

HG700汽车大梁钢的热变形行为及 流变应力本构模型的建立

采用Gleeble 3500型热模拟试验机对HG700汽车大梁钢进行单道次压缩试验,研究了其在变形温度950～1 150℃和应变速率0.01～5.00s~(-1)条件下的流变应力行为;根据真应力-真应变曲线,采用线性回归方法建立该钢的流变应力本构模型,并进行了试验验证。结果表明:在高应变速率(1.00,5.00s~(-1))下,HG700汽车大梁钢的动态软化行为以动态回复为主,而在低应变速率(0.01,0.10s~(-1))下,HG700汽车大梁钢发生了明显的动态再结晶;变形温度的升高及应变速率的降低均会促进流变应力的降低,且会促进应力更早达到峰值;由构建的以变形温度、应变速率、真应变为变量的流变应力本构模型得到的预测结果与试验结果吻合良好,该模型可准确地预测HG700汽车大梁钢的流变应力。     

AA5083合金在200～525℃的拉伸流变行为

在变形温度为200～525℃、应变速率为0.008,0.013 s~(-1)的条件下,采用等应变速率法对AA5083合金板的拉伸流变行为进行了研究,并采用修正后的Backofen方程描述了该合金在此温度范围内的流变行为,建立了该合金应力随温度变化的本构模型。结果表明:AA5083合金在该应变速率和变形温度下,拉伸变形几乎未呈现应变硬化特征,流变应力只对温度和应变速率敏感,且随温度升高而降低,随应变速率的增大而升高;合金的流变阶段呈现出稳态,且随着温度升高该阶段延长,表现超塑特性;温度为200℃时,合金几乎未进入稳态阶段而出现明显应变软化,表现出动态再结晶特征。     

温度及应变速率对TWIP钢拉伸性能的影响

通过拉伸试验研究了温度和应变速率对孪生诱发塑性(TWIP)钢拉伸性能的影响。结果表明:随着温度升高,TWIP钢的强度逐渐下降,断后伸长率逐渐增加,应变硬化指数随真应变增加达到并维持在较高的水平,试验钢的均匀变形能力得到提高,宏观塑性增加;随应变速率增大,试验钢的流变应力升高,断后伸长率下降,抗拉强度基本保持不变,应变硬化率曲线上的平台区长度明显变短,这表明孪生受到抑制,较早达到硬化极值;应变硬化指数峰值随应变速率的增大而减小,TWIP钢的均匀变形能力及宏观塑性下降。