IN690高温热变形本构关系

使用Gleeble-3800型热加工模拟实验机,在温度1000~1200℃、应变速率1~80 s-1、最大变形程度为70%的条件下对IN690高温合金的流动应力进行高温等应变压缩实验。分析了流动应力与工艺参数之间的关系,并基于Arrhenius方程对所得的实验数据进行处理,构建出了该材料的本构关系方程。误差分析结果表明,该本构方程最大相对误差为18.1%,平均相对误差为8.2%,具有较好的精度,可适用于实际应用。同时通过线性回归的方法计算出该材料的应变激活能、应力指数等数值,为IN690高温合金数值模拟提供参考。     

AZ91镁合金高温变形本构关系

采用Gleeble-1500热模拟机对AZ91镁合金进行了高温压缩变形实验,分析了该合金在变形温度为250-400℃,应变速率为0.001-1 s-1条件下流变应力的变化规律.结果表明,变形温度和应变速率均对流变应力有显著的影响,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,当变形温度≥400℃、应变速率≤0.001 s-1时,流变应力随变形量的增加达峰值后呈稳态流变特征.并采用双曲正弦模型确定了该合金的变形激活能Q和应力指数n随应变量的变化规律,建立了相应的热变形本构关系.经实验验证,所建立的本构关系能较好地反映AZ91镁合金实际热变形行为特征.     

应用神经网络表征变形高温合金的本构关系

本构关系是联系塑性加工过程中材料的动态响应与热力参数之间的媒介,因此,本构关系是用有限元对金属塑性加工过程进行数值模拟的前提条件。由于变形高温合金本构关系的高度非线性,在试验数据基础上,按Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ型方程用数理统计方法建立的本构关系,结构十分复杂,不便工程应用。本文探讨用人工神经网络这种新一代信息处理工具表征变形高温合金本构关系的方法和效果。研究结果表明,应用人工神经网络表征的本构关系比用     

Ni-Ti形状记忆合金热压缩变形行为及本构关系

采用热模拟实验在变形温度为700-900 ℃、应变速率为10-3-101 s-1的条件下,对Ni-Ti合金的热压缩变形行为及变形组织进行了分析.采用实测数据回归分析方法,得出双曲正弦函数形式本构方程中的材料参数;将材料参数对应变进行二次拟合,建立了Ni-Ti合金热变形过程的流变应力与变形温度、应变速率和应变的本构关系.变形激活能Q和结构因子A随应变的增加而减小,应力指数n随应变的增加呈线性增加.有序-无序间的相互转变以及动态回复或动态再结晶的综合作用,是Ni-Ti合金的热压缩变形真应力-真应变曲线变化规律不同于传统非金属间化合物材料的主要原因.     

基于数理统计方法的TB6钛合金本构关系

采用Thermecmaster-Z型热模拟试验机对TB6钛合金在800～1150℃、0.001～10 S<'-1>条件下进行等温恒应变速率压缩试验.通过分析TB6钛合金在不同热变形条件下的真应力-真应变曲线,并在综合考虑应变速率、变形温度和应变量对流动应力影响的基础上,建立了TB6钛合金的本构关系.误差分析表明,所建的本构关系具有较好的精度,能较好地反映TB6钛合金的热变形行为特征.     

考虑变形热效应的本构关系建立方法

在等温恒应变速率压缩过程中，随着等效应变速率的增大，变形热效应对流动应力的影响程度增大。当等效应变速率很小时，变形热效应对流动应力的影响可忽略不计，压缩过程中可近似认为是等温过程；当等效应变速率较大时，变形热效应对流动应力的影响相当显著，压缩过程基本上成为绝热过程，提出了一种考虑变形热效应对流动应力影响的本构关系建立方法。用该方法建立的本构关系能客观地反映材料在热态变形过程中的动态响应特性，为提高     

Nb10Zr合金高温变形应变补偿型本构关系模型

通过热压缩试验对Inconel 625合金的热变形行为进行了测试。结果显示真应力-真应变曲线的斜率随着温度的降低和应变速率的升高而增大。这表明温度,应变和应变速率之间通过一种复杂的交互作用共同对应变硬化和再结晶产生影响。用Johnson-Cook模型建立的本构方程由于忽略了这个交互作用而不能很好地预测此合金的应力-应变关系。为此对Johnson-Cook模型做了改进。新的模型考虑了温度,应变和应变速率的交互作用。对比结果表明：修改的Johnson-Cook模型的预测值和实验值符合得很好。     

铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验研究铸态TB6钛合金在温度为800～1 100 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为.结果表明:应变速率对铸态TB6合金流变应力的影响最显著,其次是变形温度,而应变的影响作用最小.在低温高应变速率下,流变应力曲线呈连续软化特征,而在高温低应变速率下,流变应力曲线呈稳态流变特征.铸态TB6合金的热变形激活能为200 kJ/mol,接近纯钛β相的自扩散激活能,表明在实验条件范围内主要发生动态回复过程.在Arrhenius方程基础上考虑了应变对流变应力曲线的影响,建立了能准确描述铸态TB6钛合金流变应力曲线的双曲正弦本构关系.     

Nb10Zr合金高温变形应变补偿型本构关系模型

针对一种新型的铌基高温功能合金Nb10Zr,在变形温度1273~1373 K和应变速率0.01~1 s-1条件下,利用Gleeble-1500型热模拟试验机进行等温恒应变速率压缩试验,对其高温变形行为进行研究,并建立了应变补偿的材料高温变形Arrhenius本构关系模型。确定了峰值应力、变形温度和应变速率之间的关系,并考虑了应变的影响,获得了变形激活能和本构方程中材料常数随应变的变化规律。结果表明,在较低温度下所建立的本构关系模型可以精确预测材料的变形行为,但随着变形温度的升高,本构模型的预测能力有所下降,但在所研究的变形温度和应变速率范围内应变补偿型本构关系模型能够满足工程需要,平均相对误差为4.3%     

TC11钛合金高温变形本构关系研究

在Thermecmastor-Z型热加工模拟试验机上,对TC11钛合金在990℃～1080℃、0.001s-1～70s-1范围内进行了高温压缩实验。通过真应力-真应变曲线,分析了流动应力随变形热力参数的变化规律,并在Arrhenius方程的基础上考虑了真应变对流动应力的影响,构建出TC11钛合金的本构关系。误差分析表明,该本构方程有较好的精度,可适合于工程应用。     

Simulation of welding of 2A12-T4 aluminum alloy by different yield stress models

To investigate the effects of strain hardening, strain softening and dynamic balance behaviors of 2A12-T4 aluminum alloy on the welding residual plastic strain and residual stresses, the true stress-true strain curves at different temperature of certain material were used in the FEM modeling process. The simulation results show that little influence on the welding residual plastic strain and residual stresses was found as the strain hardening, strain softening and dynamic balance worked together.     

喷砂处理对Al-Zn-Mg合金焊接接头应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率应力腐蚀方法研究喷砂处理对高速列车车体材料A7N01铝合金焊接接头应力腐蚀性能的影响。试验结果表明,经喷砂处理后,A7N01铝合金焊缝的残余拉应力转变为压应力,同时接头整体应力降低,趋于均匀分布。经喷砂处理后,A7N01铝合金焊接接头在3.5%NaCl中的应力腐蚀敏感指数降低,断口未呈现脆性断裂特征,表明喷砂处理增强了其抗应力腐蚀能力。喷砂试样表面均匀分布的压应力,降低了在外加载荷作用下焊缝所承受的拉应力,增加了焊接接头的强度。同时,表面压应力层的存在抑制了接头在腐蚀环境中裂纹的萌生,从而减少腐蚀介质向内部的扩散和作用,增强了焊接接头的抗应力腐蚀能力。     

6N01S-T5铝合金高速激光-MIG复合焊接工艺

针对高速列车侧墙6N01S-T5铝合金熔化焊时存在焊接变形大,接头软化严重等问题,提高激光-MIG复合焊的焊接速度降低热输入,并通过显微硬度、拉伸试验测试,结合金相及扫描电镜下的EDS分析,对比了高、低焊接速度两种工艺下接头力学性能及微观组织的差异;采用三坐标测量仪和X射线残余应力测试仪对试样焊接变形和残余应力进行测试分析.结果表明,当焊接速度达到4.8 m/min时焊缝仍能保证较好的成形;相比于0.6 m/min低速焊接,焊接效率大幅度提高,焊缝金属填充量减少68%,接头软化区宽度减小约60%;试件焊后变形及高应力分布区域变窄;焊缝组织细密,接头平均抗拉强度为207 MPa,达到母材强度的71%.     

焊接残余应力对7N01铝合金疲劳裂纹扩展影响

焊接残余应力作为平均应力影响裂纹扩展. 将残余应力与外载平均应力分离,通过构建典型焊接残余应力场,借助扩展有限元计算焊接残余应力场的应力强度因子. 开展了紧凑拉伸（CT）试样的疲劳扩展试验,基于Walker公式将裂纹尖端平均应力强度因子K_m（静态量）和应力强度因子幅值ΔK（动态量）分离,获得疲劳裂纹扩展速率da/dN与K_m及ΔK的非线性关系. 结果表明,不同外载荷下,应力比与裂纹长度为非线性关系;残余应力对裂纹扩展存在尺度效应:CT试样裂纹长度小于2 mm时,残余应力场明显影响疲劳裂纹扩展速率;当裂纹长度大于2 mm,外载荷为主导因素.     

Effects of welding parameters and welding sequence on residual stress and distortion in Al6061-T6 aluminum alloy for T-shaped welded joint

The distribution of temperature and then the distribution of residual stress and distortion in the stiffened aluminum alloy Al6061-T6 plates under the metal inert gas (MIG) welding process were investigated by three dimensional thermo-mechanical coupled finite element model using Ansys software. The properties of materials were considered temperature-dependent and the filler metal was added to the workpiece by the element birth and death technique. In three modes of current, two different speeds and two various sequences, the distribution of residual stress and distortion were calculated and analyzed. The results showed that increase in welding speed decreased the vertical deflection in the plate, transverse shrinkage and angular distortion of plate and the lateral deflection of stiffener, but increased the maximum longitudinal tensile stress in the plate and stiffener. Furthermore, increase in current increased the residual stress and deformation in the plate and stiffener, and the change in the welding sequence changed the distribution of the distortion in the plate and the stiffener without significant change in the distribution of the longitudinal residual stress.     

考虑铝合金接头软化的焊接变形及残余应力预测方法

针对铝合金焊接接头的软化问题,通过采用合理材料模型对该问题进行了描述,并在此基础上开发了相应的热-弹-塑性有限元计算方法来预测铝合金薄板的焊接变形和残余应力.以TIG重熔铝合金薄板为例,模拟分析了焊接过程中的温度场、残余应力和焊接变形.同时,采用试验方法测量了焊件的挠曲变形.结果表明,考虑软化现象的有限元数值计算结果与试验测量结果更吻合,验证了提出材料模型和所开发的有限元计算方法的有效性;对于接头软化较为明显的铝合金材料,进行焊接残余应力的数值模拟时有必要建立反映接头软化的材料模型.     

Effect of welding sequence on residual stress and deformation of 6061-T6 aluminium alloy automobile component

Four different welding sequences of double-pulse MIG welding were conducted for 6061-T6 aluminum alloy automobile bumpers by using nonlinear elastoplasticity finite element method based on ABAQUS software. The post-welding residual stress and deformation were definitely different among the four welding sequences. The results showed that the highest temperature in Solution A was approximately 200 °C higher than the melting point of base metal. High residual stress was resulted from this large temperature gradient and mainly concentrated on the welding vicinity between beam and crash box. The welding deformation primarily occurred in both of the contraction of two-ends of the beam and the self-contraction of crash box. Compared with other welding sequences, the residual stress in Solution A was the smallest, whereas the welding deformation was the largest. However, the optimal sequence was Solution B because of the effective reduction of residual stress and good assembly requirements.     

6061-T6铝合金高温本构模型及温成形数值模拟

基于6061-T6铝合金在高温变形过程中的动态回复、动态再结晶及变形硬化特性,分析其在不同温度阶段的黏塑性特征,在高温阶段进一步引入软化因子修正传统Field-Backofen模型,使之适用于铝合金温成形的热力本构描述。通过NAKAJIMA凸模胀形数值仿真及试验对比发现:高低温(25~400℃)相结合的软化型热拉伸本构方程可以准确地描述板料破裂前的集中软化特征,且可以有效满足6061铝合金高温成形性能的仿真需求。     

A7N01铝合金激光-MIG复合焊接坡口选择

试验采用激光-MIG复合焊接方法对6 mm厚A7N01铝合金进行焊接,探寻最适宜的坡口型式。试验结果表明:激光-MIG复合焊接方法对6 mm厚A7N01铝合金坡口尺寸的适应性良好,单边30°坡口、单边40°坡口和单边50°坡口的无损探伤、显微组织、力学性能表现良好,三种坡口型式之间差别较小;单边30°坡口的焊接速度快,线能量低,充分体现了激光-MIG复合焊接的优势,单边30°坡口是6 mm厚A7N01铝合金激光-MIG复合焊接最适宜的坡口型式。     

疲劳加载下A7N01铝合金焊接残余应力演变研究

采用超声法研究A7N01铝合金焊接接头的残余应力分布及其在疲劳加载过程中的变化。A7N01铝合金焊接接头的残余应力峰值出现在焊缝区域,且为拉应力,母材区的残余应力为压应力。在低应力水平下,焊接接头焊缝区的残余应力值先增大后减小,应力的释放率与外加应力以及自身残余应力水平有关。外加载荷越大,焊接接头的残余应力释放越多,焊缝区的残余应力峰值降低,但100 MPa以下的应力不能释放母材区的残余应力。