屈服准则和硬化模型对5052铝板回弹仿真的影响

为选择适合于5052铝合金回弹仿真的材料模型,对LS-Dyna软件中4个材料模型MAT_36、MAT_122、MAT_125和MAT_226所采用的屈服准则和硬化模型进行了分析,采用这4个模型对5052铝板U形件的回弹进行了仿真,对回弹过程中圆角区的应力释放进行了讨论.同时,进行了U形件的回弹试验,并与仿真结果进行了比较.结果表明,4个材料模型中,基于Yoshida-Uemori随动硬化模型和Barlat’89屈服准则的材料模型MAT_226具有最好的回弹预测精度,由各向同性硬化模型和Hill’48屈服准则组合的材料模型MAT_122的回弹预测结果与试验结果的偏差最大.硬化模型对回弹预测精度的影响大于屈服准则的影响.     

TA4纯钛带材各向异性屈服行为表征与研究

目的 基于复杂加载状态试验和先进屈服准则,实现考虑塑性演化的TA4纯钛在复杂加载状态下塑性各向异性行为的精确表征。方法 通过0°、45°、90°方向的单拉试验和复杂加载比例的十字形试件双向拉伸试验,获得TA4纯钛的基本力学性能参数和拉伸屈服轨迹,采用不同的屈服准则对试验屈服轨迹进行预测,并通过变r值的屈服准则预测其屈服轨迹的塑性演变规律。结果 在小变形范围内,Yld2000?2d屈服准则对TA4屈服轨迹的预测精度最高;塑性变形过程中,呈线性增大趋势的r值与TA4纯钛的屈服轨迹演变现象直接相关。结论 试验与理论屈服轨迹的对比表明,Yld2000?2d屈服准则可以实现TA4纯钛初始屈服行为的精确表征。TA4纯钛带材的r值随塑性变形呈线性增大趋势,考虑塑性演化的Barlat89屈服准则预测的TA4屈服轨迹外凸性更显著。在TA4纯钛带材冲压成形过程的有限元分析、模具设计和工艺优化中,仅考虑初始屈服轨迹时,可采用Yld2000?2d屈服准则;当各向异性特征存在较强的塑性演化相关性时,可采用形式相对简单的Barlat89屈服准则。     

拉压性能不同纤维增强复合材料的非线性本构模型

为满足在工程应用中对建立拉压性能不同纤维增强复合材料的非线性本构理论的需要,考虑静水压影响的Drucker-Prager屈服准则与各向异性的Hill屈服准则相结合,提出了广义Hill屈服准则,并推广到Sun-Chen的单参数塑性模型中,建立了考虑拉压异性复合材料的非线性统一本构方程.实验验证结果表明,运用本文中所建立的本构模型能够很好地描述碳纤维/环氧(IM600/Q133)复合材料在偏轴拉伸和压缩载荷作用下的非线性响应.     

钴基高温合金GH188板材的屈服行为研究

目的 研究钴基高温合金GH188板材在不同应力状态下的屈服行为,并确定适用的屈服准则,为工程应用提供科学指导。方法 通过开展不同方向的单向拉伸试验得到基本力学性能参数,以轧制方向为参考方向,利用其真实应力-应变曲线标定Ludwik本构模型参数;根据国际标准设计十字形试件,利用ABAQUS软件对其等双拉加载进行有限元仿真,然后基于设计的试样对GH188高温合金板料进行不同载荷比例下的双向拉伸试验,并获取屈服点;结合以上数据,采用Mises、Hill48、Barlat89和Yld2000-2d 4种屈服准则对屈服轨迹、r值和应力值进行预测。结果 等双拉过程中,十字形试件中心区应力分布均匀且无切应力,表明试样的设计是合理有效的;4种屈服准则对试验屈服轨迹的平均预测误差相差不大,为(2±0.5)%,但整体而言,Hill48-σ的预测误差最大,Hill48-r和Barlat89屈服准则呈现相似的预测能力,误差约为20%,Yld2000-2d屈服准则预测精度最高,综合误差仅有2.41%,远远小于其他3种屈服准则的预测误差。结论 钴基高温合金GH188板材具有明显的各向异性,Yld2000-2d屈服准则可以精确地描述该材料在复杂应力状态下的屈服行为。     

金属板材屈服行为与塑性失稳力学模型在微尺度下的应用

板材屈服准则与塑性失稳模型是精准描述高性能构件成形或服役过程的基础与前提。在板材塑性成形过程中,试样几何尺寸、材料晶粒大小、自由表面粗化和织构分布等都会对材料的塑性变形行为产生不可忽略的影响,导致单一尺度下的本构模型和断裂准则不能有效预测微观尺度下的材料变形行为和各种缺陷,大大限制了合金板材在航空、航天、汽车、医疗等工业上的应用。对现有屈服准则的研究进展进行了较为全面的回顾,从Hill、Hershey-Hosford和Drucker这3个系列出发,分别进行了对比分析,并总结了目前国内外用于验证屈服准则的金属板材双向拉伸实验机发展状况。基于不同的破裂失稳机理,将失稳模型分为宏观失稳准则、韧性断裂准则和耦合材料损伤演化的韧性断裂准则,并分别进行了归纳和阐述。此外,随着微成形技术的逐步推广,也对宏观塑性成形理论在微尺度下的应用进展进行了说明,指出了宏观屈服准则和失稳模型在微尺度下的不足和缺陷。最后讨论了宏观屈服准则和失稳模型今后的发展趋势以及宏观塑性成形理论在微尺度下的应用前景。     

拉压性能不同纤维增强复合材料的非线性本构模型

为满足在工程应用中对建立拉压性能不同纤维增强复合材料的非线性本构理论的需要, 考虑静水压影响的Drucker-Prager屈服准则与各向异性的Hill屈服准则相结合, 提出了广义Hill屈服准则, 并推广到Sun-Chen的单参数塑性模型中, 建立了考虑拉压异性复合材料的非线性统一本构方程。实验验证结果表明, 运用本文中所建立的本构模型能够很好地描述碳纤维/环氧(IM600/Q133)复合材料在偏轴拉伸和压缩载荷作用下的非线性响应。     

宽板大曲率半径纯弯曲回弹量理论分析

针对各向异性板料的大曲率弯曲回弹问题,建立了服从Hill屈服准则和指数强化模型的平面应变纯弯曲的回弹理论模型。应用该模型计算了Numisheet’2002无约束柱面弯曲回弹的考题,与实验结果和其它理论模型计算值的对比表明,模型的回弹结果与实验值很接近,其精度优于其它算法。同时还表明,屈服准则的选取对预测板料回弹量有着较大影响,而强化模型的影响则不是很显著。     

OCr18Ni24Mo6N奥氏体焊缝金属循环塑性变形的力学本构关系

针对OCr18Ni24Mo6N奥氏体焊缝金属开展了系列应变幅的循环加载试验,并分析了循环应力应变特性.结果表明:循环塑性变形条件下表观弹性模量随应变幅的增大呈线性降低特点;循环塑性应变显著降低屈服强度,且屈服强度随应变幅的增大呈线性降低特点;塑性变形段的真应力和真应变塑性分量满足单对数强化弹塑性本构关系,并建立了OCr18Ni24 Mo6N奥氏体焊缝金属循环应力应变本构方程.     

10Ni5CrMoV钢循环塑性变形的力学本构关系

针对屈服强度为785 MPa级别的调质态10Ni5Cr Mo V钢开展了系列应变幅的循环加载试验,并分析了循环应力应变特性,结果表明:循环塑性变形条件下表观弹性模量随应变幅的增大呈线性降低特点;循环塑性应变显著降低屈服强度,且屈服强度随应变幅的增大呈线性降低特点;塑性变形段的真应力和真应变塑性分量的对数呈良好的线性关系。基于上述结果提出了描述循环应力应变关系的单对数强化弹塑性本构关系模型σ=σp+χ·lgεp,并建立了10Ni5Cr Mo V钢循环应力应变本构方程。     

金属薄板循环塑性强化模型及实验研究进展

金属薄板塑性成形及回弹预测精度在很大程度上取决于所采用的强化模型能否对材料变形行为准确描述。梳理了各向同性强化模型、随动强化模型、旋转强化模型、畸变强化模型以及各类微观强化模型,对不同模型的特点及局限性进行了分析。同时,总结并讨论了标定强化模型中材料参数的各类循环加载实验方法。针对强化模型参数识别的问题,总结了常用的参数标定方法,分析了影响识别精度的因素。最后,介绍了不同强化模型在回弹预测方面的应用并分析了影响预测精度的因素。