NiTi形状记忆合金的应变补偿物理本构模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对NiTi形状记忆合金进行了等温恒应变速率压缩试验,研究其在变形温度为700～900℃、应变速率为0.001～10 s-1和最大高度下压量为70％下的高温热变形行为;建立了引入物理参量的应变补偿本构模型.结果 表明:合金的流变应力具有负温度相关性和正应变速率敏感性,在应变速率为0...     

4种新型舰艇钢的塑性流变应力及其本构模型

对HSLA-65,DH-36,AL-6XN和Nitronic-50这4种新型舰艇结构钢的力学行为进行了系统研究．实验的温度变化范围从77到1000K,应变率从0．001到8000s^-1,真实塑性应变超过40％．结果表明：（1）这4种结构钢的塑性流变应力对温度和应变率非常敏感,流变应力随温度的降低和应变率的增加而提高;（2）随塑性应变的增加或变化。温度历史会显著引起fcc金属内部微观结构演化;（3）在适当的温度和加载应变率范围,动态应变时效现象发生。且随应变率提高,动态应变时效出现的温区移向更高区域．针对实验所出现的这些现象,并考虑到塑性流变的粘一曳阻力,根据位错运动机理,给出了一个基于物理概念的本构模型,此模型未涉及动态应变时效现象．通过比较模型预测结果和实验结果,在很宽温度范围和很宽应变率范围内。所给出的本构关系能够较好的预测这4种新型舰艇结构钢的塑性流变应力．     

Modification of a thermomechanical model to predict constitutive behavior of Al-Mg-Si alloys

A previously developed constitutive model for quantification of the effect of the condition of Mg and Si in AA6xxx alloys was used for the prediction of the flow stresses measured by plane strain compression (PSC) tests. As an extension of earlier work, two AA6xxx alloys were subjected to different thermal pretreatments and were plane strain compression tested at temperatures and strain rates typical for hot extrusion. Heating rates to the test temperature were varied. Dissolution behavior of the β precipitates, needed for the quantification, was experimentally validated using differential scanning calorimetry. Significant differences in flow stress during PSC testing were observed as a function of the heating rate to the deformation temperature and of the different conditions that resulted from the different thermal pretreatments. The model was also applied to the combined set of present data and data reported earlier. This combined set of data encompasses a wide range of alloy compositions and thermal histories. It is found that the model gives a fair prediction. Excellent agreement was obtained by assuming that the parameter describing the solution hardening behavior in the model is temperature dependent instead of constant.     

基于内时理论的软岩流变本构模型

从内时理论出发，通过在内蕴时间中引入牛顿时间，在Helmholtz自由能中引入损伤变量，对它们分别进行重新构造，利用连续介质不可逆热力学的基本原理推导了软岩的内时流变本构方程。然后，对该方程在单轴应力条件下进行了求解、分析与试验验证。结果表明：该方程能有效地描述软岩蠕变过程中衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变等三个阶段的力学特性；当损伤尚未发生或未明显出现时，该方程能用来描述软岩蠕变第一、二阶段的特性及松弛特性，当损伤开始发生或出现时，该方程描述的是蠕变第三阶段的特性；造成软岩蠕变加速阶段出现的原因是损伤起始于或明显显现于蠕变第二阶段之末。     

泡沫铝合金动态弹塑性本构关系的研究(英文)

提出一个多参数的非线性弹塑性唯象本构模型,该模型能够全面地描述泡沫铝合金的典型三阶段变形特征,即线弹性阶段、应力平台阶段和密实化阶段。考虑到密度(相对密度)是泡沫铝这类多孔材料性能表征的最重要参数,在对泡沫铝合金进行各种应变率下的单向压缩实验基础上,确定模型中的参数与相对密度的函数表达式,从而,该模型能系统地描述相对密度、应变率效应对其动态力学行为的影响。模型预测结果和实验结果的对比验证了该模型的可靠性。研究结果可为吸能缓冲及防护结构的优化设计提供技术参考。     

超声振动制备流变铸造AZ91镁合金浆料的微观组织和性能

研究AZ91镁合金流变铸造的微观组织和力学性能。采用超声振动方法和压铸成型制备镁合金半固态浆料。结果表明：由于超声振动的空化、声流效应,在成核阶段获得细小圆整的初生a-Mg颗粒;随着超声振动时问延长,初生a-Mg颗粒的固相体积分数和平均尺寸增大,但形状系数基本不变,为0．7;在液相线以下温度附近超声振动6min可获得最佳的AZ91镁合金半固态浆料,其压铸后的拉伸强度和伸长率分别是248MPa和7．4％。流变铸造AZ91镁合金的断裂机制是韧性断裂。     

纯铁在高应变率下的流动应力特征及其动态塑性本构关系

利用MTS材料试验机和分离式Hopkinson压杆实验装置,对锻造后经930℃下退火2h的纯铁材料进行压缩实验,测定纯铁在准静态条件(10-3s-1~100s-1)和高应变率(650s-1~8500s-1)下的应力-应变曲线。实验结果表明,纯铁是应变率敏感材料,纯铁在高应变率条件下,具有应变率增强、增塑以及应变强化效应,高应变率下的塑性变形过程中产生的绝热升温对材料具有热软化作用。基于Johnson-Cook(J-C)本构模型,引入绝热温升软化项对模型进行修正,通过实验数据拟合得到了纯铁的动态塑性本构关系,模型计算结果和实验结果证明,该模型可以较好地预测纯铁在高应变率下的塑性流动应力。     

2A97铝锂合金蠕变本构模型的建立

对2A97新型铝锂合金在温度180℃不同应力水平条件下进行多组蠕变试验,通过数值拟合,建立了经典蠕变本构模型与基于双曲正弦函数的等温蠕变本构模型。结果表明,采用基于双曲正弦函数的等温蠕变本构模型得到的拟合曲线与试验值吻合较好,能准确描述蠕变时效成形过程。     

Artificial neural network model of constitutive relations for shock-prestrained copper

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｈｏｃｋ ｐｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｃｏｐｐｅｒｉｓｏｆｔｅｎｕｓｅｄｉｎｅｘｐｅｒｉ ｍｅｎｔｓ[1～ 3] ｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｅｆｏｒｍａ ｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｄｉａｂａｔｉｃｓｈｅａｒｂｏｎｄｓｏｆｍａ ｔｅｒｉａｌｓａｔｈｉｇｈｓｔｒａｉｎｒａｔｅｏｗｉｎｇｔｏｉｔｓｈｉｇｈｄｕｃｔｉｌｉｔｙ .Ｔｈｅｓｈｏｃｋ ｐｒｅｓｔｒａｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｓｕｓｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｃａｌｏｒｉｆｉｃｃａｐａｃｉ…     

IN690合金的高温本构模型及动态再结晶模型

IN690合金在热加工过程中,存在一些复杂的冶金现象(包括:加工硬化(WH)、动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)等),为了揭示这些现象,通过热压缩试验创建了IN690合金的高温本构方程和DRX模型,分析了IN690合金的DRX机制.此外还利用有限元模拟(Deform-3D)软件对IN690合金的DRX过程进行模拟...     

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。     

Johnson-Cook本构模型参数估计研究

为研究BT3-1钛合金的力学性能,比较不同算法及试验条件下估计Johnson-Cook本构模型参数的差异,通过材料力学性能试验,获得真实应力-应变曲线,结合几种常见算法估计其本构模型参数,并分析了不同应变率及温度数据处理方式对估计的影响。结果表明:在准静态压缩试验中,BT3-1钛合金的弹性模量、流动应力对应变率敏感性不同;在SHPB试验中,该材料随温度软化效应明显,且伴随着一定的应变率强化现象。名义上某一应变率和温度下的霍普金森压杆试验,实际应变率在名义应变率附近波动,实际温度受到加载应变率及加载温度的共同影响;不同估计算法会造成运算时间、估计结果的差异,用SHPB试验数据估计参数时,若直接采用试验设定的应变率及温度数据,将会造成较大的估计偏差,应考虑加载过程中的温度变化。     

基于修正J-C和BP神经网络模型的超细晶纯钛动态本构行为

为研究超细晶纯钛在高温、高应变速率加载下的复杂力学行为,建立能够准确描述其动态力学行为的模型,对超细晶纯钛在温度为300~450 ℃,应变速率为2000~3000 s-1下进行了动态冲击实验,获得真应力-真应变曲线。结果表明：在所研究的条件下,真应力-真应变曲线均表现为明显的“双应力峰”特征,晶界处的位错湮灭、重新排列及后续绝热剪切带的形成是两次应力减小的主要因素,流动应力均表现出正应变速率敏感性和负温度敏感性。综合考虑应变硬化、应变速率硬化和热软化效应,提出一种修正J-C本构模型和BP人工神经网络模型,并对两种模型进行了准确性分析。结果表明BP人工神经网络模型能够更好地预测超细晶纯钛的动态力学行为,相关系数可达0.97065,平均相对误差仅为4.63%。     

新的具有应变软化特征的本构模型

基于蠕变方程,针对具有应变软化特征的材料提出了一个新的本构模型,该模型考虑了动态再结晶的软化效应。模型认为,由于变形温度决定了原子的扩散能力和位错移动的驱动力,而应变速率决定位错密度和晶界能的累积速度,因而峰值应力取决于变形温度和应变速率。由于再结晶过程是热激活过程,再结晶体积分数可通过唯象理论模型表示成应变的函数,而由峰值应力和再结晶分数可确定由于动态再结晶软化作用引起的应力的下降,因此可以认为,任意时刻的应力取决于峰值应力和应变。该模型表示了温度、应变速率和应变对应力的影响,适合具有动态再结晶的材料,如结构钢35CrMo、20CrMnTi及镁合金AZ31B,计算表明,新模型的预测值与实验值相一致。     

微细薄板尺度依赖的材料本构模型的构建(英文)

通过表面层理论和金属晶体塑性变形原理解释微细薄板材料在塑性变形中产生尺寸效应的内在机理。引入尺度参数,对经典的Hall-Petch公式进行修正,建立基于表面层模型理论的尺度依赖材料模型。利用所建立的材料模型分析微细薄板厚度及其晶粒尺寸对材料成形流动性能的影响。在晶粒尺寸一定的情况下,随着微细薄板厚度的减小,材料流动应力逐渐降低;晶粒尺寸越大的微细薄板,其流动变形的尺寸效应现象越明显。利用不同厚度的不锈钢和纯铜箔材的微细薄板拉伸真应力-应变曲线对所建立的材料模型进行验证,计算结果与实验结果比较吻合,验证了所建立的材料模型的合理性。     

Fractionation and mold filling of semisolid slurries I: Isothermal condition

The fractionation and mold filling of semisolid slurries were numerically investigated for a range of mold geometry, inflow velocity, nozzle diameter, and fraction solid. The slurry was assumed to be a shear-thinning, non-Newtonian fluid. Fractionation was determined from the trajectories of isothermal particles injected into the slurry. The results in dicate fractionation is reduced with a tapered mold, high-inflow velocity, large nozzle diameter relative to mold, and low fraction solid.     

TA32钛合金超塑性变形行为及本构模型研究

通过单向拉伸实验研究了TA32钛合金在温度880~940 ℃、初始应变速率5×10-4~1×10-2 s-1条件下的超塑性变形行为和微观组织演变,构建了修正Johnson-Cook本构模型和BP神经网络本构模型。结果表明,TA32钛合金的流动应力与断后伸长率对温度和应变速率敏感,应变速率敏感性指数随应变量增加而减小,随温度升高而增大。温度升高和变形程度增大促进了α→β相转变和两相晶粒长大,应变速率降低使得两相晶粒有所长大。β相晶粒形貌随变形条件改变有显著变化,α相晶粒则保持等轴状。TA32钛合金的超塑性断裂模式为孔洞生长扩展导致的微孔聚集性断裂。相较于修正Johnson-Cook本构模型,BP神经网络本构模型在大范围变形条件下的预测精度更高。     

一种基于晶界硬化效应的微细切削本构模型

从细微晶粒层面考虑了跨晶界切削、切削颤振等问题,基于晶界硬化效应的霍尔-佩奇定律和常规金属切削本构模型,建立了一种包含材料晶粒平均粒径的微细切削本构模型。通过仿真和切削力试验,对模型的系数进行了修正。研究结果表明,晶粒平均粒径在0.07~0.20 mm时,晶界强化效应较为明显,当晶粒平均粒径超过0.20 mm时,微细切削本构模型对切削力的预测趋势逐渐趋近于常规金属切削本构模型。且随着晶粒平均粒径的增大,常规金属切削本构模型与微细切削本构模型的预测差值逐渐减小。试验数据与理论数据对比验证了微细切削本构模型的准确性。     

Acquiring a novel constitutive equation of a TC6 alloy at high-temperature deformation

The TC6 alloy produced in Baoji nonferrous metals work, Xian, China, is one of the best titanium alloys with good resistance against heat and corrosion and is widely used in the aviation and aerospace industries. In this paper, isothermal compression tests were conducted on the TC6 alloy in the Thermecmastor Z simulator, at temperatures between 800 and 1040 °C at strain rates between 0.001 and 50 s⁻¹ to a 50% height reduction. The experimental results are presented as variations of flow stress with deformation temperature, strain rate, and strain. On the basis of the present experimental results and deformation behavior, a constitutive equation for the TC6 alloy was proposed by employing an Arrhenius-type equation. The activation energy of deformation (Q) and work-hardening index (n) are found to be a function of strain. The present equation is in good agreement with the experimental data.