Al6061／20SiCw板材的超塑成形极限与空洞行为

对Al6061/20SiCw板材在单向拉伸和等双向拉伸应力状态下的孔洞行为进行研究.利用长轴与短轴比分别为1-1和2-1的胀形模具,在恒定应力2 MPa,温度873 K的条件下,研究Al6061/20SiCw板材的成形极限.基于MARCHINIAK-KUCAYNSKI(M-K)模型和塑性损伤模型,提出一种用于预测Al6061/20SiCw板材在双向拉伸应力状态下的极限应变的分析模型.结果表明:在相似的等效应变速率下,等双向拉伸应力产生的孔洞数量稍多于单向拉伸应力产生的孔洞数量;对于无初始几何缺陷的Al6061/20SiCw板材,分析模型能较为准确地预测复合材料在双向拉伸条件下的极限应变.     

基于内变量的TA15板材室温拉伸力学性能预测模型

通过真空退火处理得到具有不同β相含量的TA15板材,并对其进行室温单轴拉伸试验,获得不同β相含量板材的真应力-应变曲线,并采用Bridgman公式对颈缩阶段应力进行了修正。结果表明:随着β相含量的增加,拉伸断裂应变明显增大。分别考虑α与β相室温变形行为,基于连续损伤力学建立了一套耦合位错密度和微观损伤的单轴拉伸本构模型。通过不同β相含量试样的应力-应变曲线,采用遗传算法确定本构方程常数。利用β相含量为18.63%和20.04%的试样的应力-应变曲线对所建模型进行验证,计算值与试验值吻合较好。     

6061铝合金板料的成形性能及数值模拟研究

通过单向拉伸试验获得了6061铝合金原始T6态和退火态板材的基本力学性能,进而得出了6061铝合金的真实应力应变曲线。在此基础上,用不同本构方程对实验数据进行拟合,然后与材料应变硬化曲线相比较。结果表明,采用含有幂函数的本构方程对两种状态的板材试验数据拟合较好,基于单向拉伸试验获得两种状态板材在真应变为8%时的塑性应变比分别为0.996和0.712。此外,用有限元软件Dynaform对6061铝合金管材进行绕弯模拟,对获得的成形性能参数进行了验证。     

高强度钢热冲压塑性本构关系建立及应用

在实验温度500、650、700、800℃和应变速率0.01、0.1、1.0 s-1条件下,研究了高强钢22Mn B5单向热拉伸的应变、应变速率和变形温度对流动性能的影响;建立了22Mn B5钢的热冲压塑性本构关系。它很好地描述了单向热拉伸时真应力—应变曲线变化,即真应力随温度升高而降低,随应变速率增大而增大。运用所建本构关系计算了22Mn B5钢在不同变形条件下的真应力,并与实验值对比,发现最大相对误差为4.26%,最大均方差为8.244 MPa。这说明所建本构关系可信度较高,可提高有限元模拟精度,能为工业生产提供借鉴。     

不同工艺状态下AZ31B镁合金热压缩变形行为

镁合金在热加工过程中的变形机制复杂,且容易受到材料初始工艺状态和变形条件影响,因此呈现出不同的应力应变关系。采用铸态和变形态的AZ31B作为研究对象,通过Gleeble-1500获取坯料的应力应变曲线随温度和应变率的变化关系,基于Arrhenius双曲正弦型函数构建2种不同工艺状态下镁合金的本构模型,分析初始加工状态对镁合金应力应变关系及变形机制的影响。结果表明:当应变速率大于0.1 s-1,变形态镁合金在低温下由于变形织构及大量孪生产生而出现45°剪切断裂;在高温和低应变速率下2种工艺状态的镁合金变形机制相同,应力应变曲线基本相似;变形态镁合金的硬化指数n及变形激活能Q相比铸态镁合金更低。     

DP780高强钢板动态变形力学行为研究

通过准静态拉伸实验和0.1m/s,2m/s,10m/s和15m/s等4种拉伸速度下的动态冲击拉伸实验,对DP780高强钢板的动态变形行为进行了研究,得到了不同应变率下的应力-应变曲线,基于Johnson-Cook模型建立了可描述DP780高强钢变形应变率相关性的应力-应变关系模型。为更好地预测材料动态冲击条件下的应变率以及应力的变化,提出了一个基于宏观变量速度v的本构关系方程,数值拟合结果与实验结果十分吻合。     

不同工艺状态下AZ31B镁合金热压缩变形行为研究

镁合金在热加工过程中的变形机制复杂,且容易受到材料初始工艺状态和变形条件影响,因此呈现出不同的应力应变关系。采用铸态和变形态的AZ31B作为研究对象,通过Gleeble-1500获取坯料的应力应变曲线随温度和应变率的变化关系,基于Arrhenius双曲正弦型函数构建两种不同工艺状态下镁合金的本构模型,分析初始加工状态对镁合金应力应变关系及变形机制的影响。实验结果表明：当应变速率大于0.1s_^-1,变形态镁合金在低温下由于变形织构及大量孪生产生而出现45°剪切断裂;在高温和低应变速率下两种工艺状态的镁合金变形机制相同,应力应变曲线基本相似;变形态镁合金的硬化指数n及变形激活能Q相比铸态镁合金更低。     

TC4钛合金L型材热拉伸变形本构方程研究

钛合金型材作为力学性能良好的轻质材料,被广泛应用于飞行器框梁等骨架零件中,其成形质量直接关系到飞机的装配精度、整机气动外形和使用寿命。为探究TC4钛合金L型材的热拉伸变形行为及本构关系,在不同的温度(600~800℃)和初始应变速率(0.00033~0.0083 s~(-1))下进行了多组单轴热拉伸试验,根据应力-应变曲线特点分析了型材热拉伸变形行为,并通过采用回归处理和参数优化的方法建立其复合型唯象本构方程,该模型预测应力和实测应力的最小相关性系数R和最大平均相对误差绝对值AARE分别为0.9641和7.5%,即建立的本构模型能够高精度表征TC4钛合金L型材的热拉伸变形行为,可作为其热变形有限元模拟的准确材料模型。     

基于BP神经网络的强力旋压成形本构关系模型

利用TLS-W50000A微机控制弹簧试验机,对不同壁厚减薄率下的锡青铜QSn7-0.2强力旋压件进行等温恒应变速率下的单向准静态拉伸试验。基于获得的试验数据,建立基于BP神经网络技术、不同壁厚减薄率下的常温本构模型。结果表明:BP神经网络本构关系模型具有很高的预测精度,可以较好地描述不同壁厚减薄率下锡青铜QSn7-0.2在拉伸变形时的应力-应变关系,为强力旋压工艺本构关系模型的建立提供了一种准确有效的方法。     

金属合金的拉伸应力-应变行为（英文）

利用拉伸应力-应变曲线分析5种合金,SKH51、STS316L、Ti-6Al-4V、Al6061和Inconel600的加工硬化行为。通过Hollomon、Swift和Voce本构模型对材料的实验数据进行拟合、比较与加工硬化特征分析,提出新的预测拉伸变形各阶段加工硬化行为的表征参数及其在不同坐标体系下的表现形式。研究表明,Voce模型更适合用于描述大应变条件下的拉伸应力-应变关系,其预测抗拉强度的精度高于Hollomon和Swift模型。另外,SKH51合金在拉伸变形过程中出现的加工硬化行为明显异于其他4种合金。     

The effect of stress state on high-temperature deformation of fine-grained aluminum–magnesium alloy AA5083 sheet

The effect of stress state on high-temperature deformation of fine-grained aluminum–magnesium alloy AA5083 sheet is investigated over a range of temperatures and strain rates for which the grain-boundary-sliding and solute-drag creep mechanisms govern plastic flow. Experimental data from uniaxial tension and biaxial tension are used in conjunction with finite-element-method simulations to examine the role of stress state. Three different material constitutive models derived from uniaxial tensile data are used to simulate bulge-forming experiments. Comparison of simulation results with bulge-forming data indicates that stress state affects grain-boundary-sliding creep by increasing creep rate as hydrostatic stress increases. Thus, creep deformation is faster under biaxial tension than under uniaxial tension for a constant effective stress. No effect of stress state is observed for solute-drag creep. A new material model that accounts for the effect of stress state on grain-boundary-sliding creep is proposed.     

一种建立板料成形极限应力图的新方法

基于塑性理论建立了比例加载条件下双向拉伸应力应变关系,结合Swift分散性失稳准则,提出了一种建立板料成形极限应力图的方法。分别应用Hill 48和Hosford屈服准则以及单向拉伸性能参数,建立了铝合金板(r<1)和薄钢板(r>1)两种材料的成形极限应力图(FLSD),分析表明,不同的屈服准则的选取对于成形极限应力曲线有不同的影响,对于不同类型的材料屈服准则的影响程度也不同。与由通常的成形极限图(FLD)转换所得到的成形极限应力图(FLSD)进行了对比分析,结果表明,所提出的方法计算过程更为简便,并能较为准确地建立成形极限应力图,可以作为复杂加载路径下的成形极限破裂判据。     

板料成形中材料模型的研究进展

介绍了板料成形数值模拟中材料模型的研究进展。将材料模型的理论研究分为屈服准则、强化模型、流动法则、加卸载历史4个方面,并进行简要综述;对材料在循环加载条件下应力应变曲线的实验获取方法进行了探讨,重点介绍了板料压缩、三点弯曲实验确定材料反向加载应力应变曲线的原理和方法;对当前屈服准则、强化模型的研究热点和发展方向进行了分析。     

Sheet metal forming limit prediction based on plastic deformation energy

For sheet metals, the endurance to fracture under different strain paths may be different. Based on plastic deformation energy, the sheet metal forming limit is calculated, and the relationship model between maximum allowable integral value of the general plastic work criterion and the strain path is built. In addition, the strain-hardening exponent, anisotropy coefficient and the initial thickness of the material are also taken into account to consider their effects on forming limit. In order to simplify the process of parameter determination, only uniaxial tension test is used to calculate the material property parameters and necessary limit strain, and the expression of the criterion is determined finally. Then the limit strains under other strain paths between uniaxial tension to equi-biaxial tension are predicted by the criterion combined with numerical simulation of the forming process. The criterion is also applied to limit strain prediction under bilinear strain path.     

A numerical study of various plastically unstable behaviors in tension and compression

Various types of behavior due to plastic instability under uniaxial tension and compression are numerically investigated regarding sheet materials, plane strain blocks, and cylindrical bars and hollow cylinders. The code GOLDA for analysis of large elastic-plastic deformation previously developed by the author is used, which is one of quasi-static explicit FEM programs. Both of diffuse type and localized type of instability are concerned with. The role of vertex-hardening in plastic instability is payed attention, by using the J2G (J2-Gotoh’s corner theory) as the plasticity constitutive equation, which was proposed previously by the author and is a kind of vertex-hardening theory. Following results are mainly derived. 1) In plane strain tension, shear-type strain localization is realized by the use of J2G, but not by the conventional J2F (J2-flow theory). In axisymmetric tension of a cylindrical solid bar, however, such strain localization would never appear even by J2G, as expected by the experiment. 2) In axisymmetric tension of a hollow cylinder under the condition of no contractlion of its bore (therefore, in almost plane strain state with no circumferential strain), it is found that shear-type strain localization could occur. This is realized again by the use of J2G, whereas J2F never allows such strain localization. 3) In compression under the embedded edges condition, it is found that a sheet with initial aspect ratio of 2:1 (in height:breadth) yields double barreling, whereas a plane strain block yields double barreling at the initial aspect ratio of 3:1, not at 2:1 though expected from the conventional slip-line theory. As for a cylindrical solid bar, double barreling appears for the initial aspect ratio of 2:1 but only for higher n-vaiue (the strain hardening exponent), say n=0.5. 4) As for barreling mode, when thick-walled axisymmetric tubes with the initial ratio of thickness to inner diameter 1/5 to 1/3 are compressed axially, corresponding to the initial aspect ratios of 3:1, 2:1 and 1:1, triple barreling, double barreling and single barreling appear, respectively. 5) It is found that thin-walled tubes buckle in a progressive periodic mode with almost stationary compressive load under axial compression. Thus it can be used as a simplified model for buckling of more complex structures such as the honeycomb.     

板材拉伸成形中损伤、失稳与成形极限曲线的建立

失稳理论是建立成形极限曲线（ＦＬＣ）的理论基础。本文论述了ＦＬＣ理论研究中存在的问题。指出：一般出厂板的表面状况不会影响板材的集中失稳；板内损伤平面应变时最严重。双拉时，板内损伤的积累、发展，导致应力状态向平面应变漂移；拉压时，载荷失稳后引起的双拉，也会导致平面应变。因此平面应变状态的出现是双拉与拉压状态板材集中失稳的共同原因。在此基础上提出了建立ＦＬＣ的统一的模型。试验结果表明，新模型优于Ｍ－Ｋ理论。     

流动应力-应变关系对5754O铝合金板成形极限的影响(英文)

为了合理描述单向拉伸试验曲线,给出了一种修正的Swift型流动应力—应变关系。基于两种流动应力—应变关系,采用Yld2000-2d屈服准则计算5754O铝合金板的成形极限应变图(FLD-strain)。通过对比理论和实验结果,发现基于修正的Swift型的应力—应变关系所计算的FLD-strain能够合理地描述实验结果。虽然常用的Voce型应力—应变关系能够精确地描述均匀变形阶段的变形行为,但基于该应力—应变关系计算的FLD-strain明显低于实验结果。结果表明,板料的强化率越高则相应的成形极限也越高。为了描述板料在非均匀变形阶段的变形行为和成形极限,建议了一种用于确定合理的流动应力—应变关系的方法。     

树脂复合层压金属板塑性应变比r值的研究

采用实验研究为主，理论分析为辅的方法，以SPCC／Polymer／SPCC、SPCC／Polymer／L4为研究对象，研究了树脂复合层压金属板在单向拉伸时的r值的变化规律，并揭示了该变化规律对板料变形的影响。研究结果对进一步研究树脂复合层压金属板有一定参考意义。     

板料冲压成形数值模拟中等效拉延筋模型的建立与实现

设置拉延筋是板料拉深成形过程中控制材料流动的有效方法。在板料成形数值模拟中,为节省计算时间,常采用等效拉延筋模型。本文在参考国内外有关资料的基础上,建立了一种等效拉延筋模型。模型中考虑了拉延筋约束力、塑性厚向应变以及垂直于压料面的约束保持力的影响,并在程序中予以实现。文中给出了一个计算实例。     

板材多点成形与模具成形过程的比较研究

利用有限元方法对板材模具成形和多点成形的变形特点进行了分析,并在此基础上就不同成形方法对起皱的抑制作用进行了对比,确定了不同成形方法起皱开始发生时的临界曲率及临界厚向应变。结果表明：多点压机成形方法能够得到比多点模具成形和整体模具成形时变形程度更大且厚度变化更加均匀的制品。