用嵌入螺柱法测量金属体内塑性应变分布

为解决传统塑性应变测试方法无法有效地测量体积成形中金属体内应变分布的问题,提出了一种测量金属塑性应变的新方法.其原理是将工件加工成内部嵌入螺柱的组合件,对组合件进行塑性变形,测量变形后组合件内部的螺纹界面的变形,进而计算相应位置上的应变.该方法可以定量给出变形体内部的应变分布,与传统的坐标网格法相比,具有不需要剖分工件、不改变应力状态的优点.该方法可应用于镦粗、挤压、模锻等塑性变形工艺中金属变形流动行为的研究.     

Csf/Al复合材料热压缩变形力学行为的数值模拟

与长碳纤维增强铝基复合材料相比,短碳纤维增强铝基复合材料的最大优点是可以进行二次塑性加工。在复合材料塑性加工中,加工工艺参数对复合材料性能的影响很大。然而由于复合材料界面结构、成分的复杂性和微观性,实验研究无法给出定量的细节过程描述。文章借助数值模拟手段,全面细致地模拟了变形量、温度对复合材料塑性加工的影响,研究了塑性加工时复合材料的应力应变分布规律。实验结果表明,塑性加工时应变主要集中在纤维端部附近,全面进入屈服后纤维的受力随变形量的增加而缓慢增加,变形温度越高,纤维与界面的受力越小,变形越均匀,对保持纤维的长度和界面的性能越有利。     

试论塑性加工的实质是“力处理”

塑性加工虽然成形方式种类繁多，但就本质而言都可归结为对变形体施加不同方式的力：可以是拉或压；可以具有不同的方向和数目；可以整体同时施力，也可以连续局部回转施力等等。在力学意义上，塑性加工可视为将变形体置于不同的力学边界条件下，对变形体内各质点施以“力处理”     

应变速率对7050铝合金塑性成形性能与动态再结晶的影响

利用刚粘塑性有限元与动态再结晶演化热力耦合的方法,进行了7050铝合金热压缩过程变形与动态再结晶的热力耦合模拟,讨论了应变速率对7050铝合金塑性成形与动态再结晶的影响.模拟结果表明,热变形过程中,试样的各个部位的变形分布不均匀,心部的等效应变最大,变形的不均匀性随应变速率的增大而增大,但是变化的程度不大;试样内部各部位的应力大小分布不均匀,随应变速率的增大,最小应力值由自由变形的鼓形区域逐步向心部移动;动态再结晶品粒尺寸标准偏差随应变速率的增加而减小.     

40Cr轮毂锻挤成形的数值模拟研究

设计了40Cr钢轮毂零件的生产工艺,通过镦粗和反挤压两道工序完成轮毂的锻坯加工。对设计的工艺进行了数值模拟,获得了反挤压成形过程中变形体的温度场、应力场和应变场,研究了挤压速度对变形体应力、应变场的影响。结果表明,反挤压过程的变形体应力、应变非常不均匀;筒壁从外向内形成了递增的温度梯度,而与上模底部接触部分温度较低。     

中温旋锻变形Ti2448合金的显微组织及力学性能

采用XRD、TEM等手段对Ti-24Nb-4Zr-8Sn(质量分数,%)合金中温旋锻变形后的显微组织进行研究.结果表明,经过较大的中温变形后,合金呈旋涡状大理石花纹组织且具有与旋锻轴向平行的强烈的á110?丝织构,这种典型的组织是由于具有á110?取向的晶粒在轴向拉应力状态下发生平面应变所致.TEM分析显示组织中含有高密度的小角晶界,应变分布不均匀.旋锻变形后,合金具有3.3%的超弹性变形和微弱的加工硬化行为.由于变形组织中留有大量的分布不均匀的残余应力,合金的塑性较差,在600 ℃下5 min去应力退火处理后,合金的塑性增强.     

淬火过程中温度、组织及应力/应变的有限元模拟

为了找到淬火过程中零件产生不规则扭曲变形的原因,选择了H型截面零件为研究对象,建立了相应的有限元分析模型,利用自开发的淬火过程有限元模拟软件对温度、组织和应力/应变进行了耦合分析.通过有限元模拟,得到了温度变化、相变及相变塑性对残余应力及淬火变形的影响,给出了零件内部弹性区及塑性区的演变过程.分析结果表明:零件在淬火过程中经历"弹性-塑性-弹性-塑性-弹性"的演变过程;在淬火过程中,相变塑性导致零件发生不均匀、无规律的扭曲变形.     

楔横轧应变分布的光塑性实验研究

以聚碳酸酯作为模型材料,采用三维光塑性实验方法对楔横轧金属变形工步进行了模拟研究。对典型截面切片的等差线和等倾线条纹进行了观测分析,采用牛顿迭代法求解了楔横轧制件内部的三维应变分布。计算结果说明,楔横轧变形区属于复杂的三维变形,轧件的变形是不均匀的,表层变形大,心部变形小,变形的不均匀将导致轧件内部产生附加应力。实验结果表明,利用三维光塑性方法对楔横轧成形进行实验模拟是成功的,为研究金属塑性成形工艺提供了一种有效的实验手段。     

对几种挤压方法的概述

金属在挤压变形过程中处于强烈的三向压缩应力状态,使挤压加工有着其它塑性加工方法所不及的优点:能充分发挥金属的塑性,实现对低塑性材料的加工;提高道次变形程度,简化加工工艺;生产灵活性大以及产品尺寸精度高,等等。随着工业生产的迅速发展,对挤制品品种和质量的要求越来越高,从而促进了挤压技术的不断发展。本文拟对几种挤压方法的现状与发展作一综述。     

基于多晶体塑性模型的纯铜轧制有限元模拟

以晶体塑性有限元理论为基础,在有限元软件ABAQUS中通过Voronoi图的多晶模型对不同初始取向的两种多晶纯铜试样轧制后的变形进行了分析.结果表明,轧制后多晶纯铜试样中晶粒自身的变形与其内部的应力、应变都不均匀,且与其取向、大小、形状及晶粒间的相互作用相关.     

弹性反变形法的研究

根据不均匀的焊接温度场和施焊时焊接构件的刚性条件．可以认为焊接残余变形和残余应力是不可避免的。控制焊接残余变形和残余应力成为焊接领域一个方兴未艾的研究课题。在此着重介绍了弹性反变形法，一种兼有刚性固定法和塑性反变形法特点的预变形法。     

流变铸造镁合金AZ31B的热/力模拟

采用双螺旋流变铸造工艺制备了镁合金AZ31B的棒坯,利用Gleeble-3000型热/力模拟机研究了流变铸造和普通连铸棒坯在变形温度为250～400℃,变形速率为0.001～5 s-1,最大变形量为60%时的热压缩变形行为.分析了材料流变应力与变形量、变形温度和应变速率之间的关系,比较了两种不同铸造工艺对热塑性变形行为的影响.结果表明:流变铸造坯料在变形过程中的形变均匀性明显优于普通铸造的,因此不需预处理即可直接进行塑性成型;350℃以上热变形流变铸造坯料的变形抗力明显小于普通铸造坯料的;流变铸造使AZ31B合金的塑性加工性能得到改善;产生这种差别的主要原因是普通铸造坯料组织为粗大树枝晶,而流变铸造坯料组织为细小等轴晶.     

板材两点对称式渐进成形轨迹的数值模拟研究

针对分层渐进成形中金属板材易破裂的问题,在两点对称式渐进成形工艺的基础上,建立了有限元模型,确定了工具头的加工轨迹,选定合理的工艺参数。采用分层渐进成形和螺旋渐进成形的方式,利用MSC.MARC软件对圆锥台制件的渐进成形过程进行了数值模拟,对比分析了两种成形方式下目标制件的壁厚均匀性、等效塑性应变和应力状态。结果表明:与分层渐进成形相比,螺旋渐进成形使目标制件成形区域的壁厚均匀性提高了2.3%;在螺旋渐进成形方式下,等效塑性应变的变化量更小,变形更加均匀,应力三轴度较小,成形质量更高。     

Cu极薄带轧制中滑移与变形的晶体塑性有限元模拟

为了定量描述晶粒取向和结构对极薄带轧制微观塑性变形非均匀性的影响,采用晶体塑性有限元方法(CPFEM)和Voronoi图的多晶模型,考虑试样尺寸、晶粒尺寸、晶体取向及其分布,模拟了不同厚度Cu极薄带在相同压下率条件下的滑移与变形行为,得到了介观尺度上Cu极薄带的微观应力-应变和启动滑移系分布.模拟获得的应力-应变曲线和实验测得的曲线基本一致,验证了晶体塑性有限元模型的准确性.通过对40%压下率Cu极薄带轧制变形的研究表明,无论是在晶粒内部还是在晶粒间,材料内部的变形都非常不均匀,这种不均匀性主要是由初始晶粒取向和结构不同、近邻晶粒取向差以及变形时滑移系的运动特性和晶粒旋转不同引起的.滑移系首先在自由表面和晶界处被激活,而后引起晶粒内部滑移系的启动与运动.     

静水压力对粉末多孔材料等径角挤压过程的影响

等径角挤压是获得块体超细晶材料的一种重要方法.针对纯铝粉末多孔材料,采用可压缩刚塑性有限元法对其等径角挤压过程进行数值模拟,并着重分析了静水压力对挤压效果的影响.研究结果表明,等径角挤压具有强烈的致密效果,增加变形体内部的静水压力不仅可以增加试件的变形能力,而且利于提高变形过程中材料的致密速度和获得高致密度的试件.     

凸模加载速度对某航空导管双翻边成形不均匀变形的影响

为解决5A02薄壁铝合金导管的不均匀变形影响其成形质量的问题,基于有限元仿真,并结合理论和实验方法,对5A02铝合金管件端头多道次双翻边的不均匀变形进行了深入研究.解决了该成形过程中有限元建模关键技术,建立了导管多道次双翻边成形有限元仿真模型,基于该模型获得了真应力-真应变规律;并提出了不均匀变形度表征方法,研究获得了...     

温度对黄铜微成形镦粗的影响规律研究

微成形是微细加工技术群体中的一项技术.由于尺寸效应的影响,微成形比传统的塑性成形更为复杂.研究表明：零件微型化导致了尺寸效应,使传统的塑性加工工艺不能直接应用于微成形,材料不能再看作是均质的,而提高温度进行加工有可能抵消掉非均质材料特性.本文通过H62黄铜（直径从4mm到0.5mm）的加热镦粗实验,其结果与冷成形时进行比较,表明温度影响成形结果,加热使得材料流动趋向于均匀,流动应力降低,因此微成形能通过提高加工温度改进成形结果.     

置氢对钛合金激光焊接接头超塑变形均匀性的影响

采用置氢处理的方法提高TC4钛合金激光焊接接头的超塑性变形均匀性,并提出表征不均匀性系数K进行定量表征.结果表明,当置氢量超过0.29%时,随着含氢量的升高,钛合金焊接板的超塑性能降低,即峰值流动应力增加、截面收缩率降低.但接头的超塑性变形均匀性增加;随置氢量的升高,母材截面收缩率下降幅度大于焊缝截面收缩率下降幅度.变形不均匀系数K可以表征置氢TC4激光焊接接头超塑性变形过程中焊缝与母材变形不均匀性. K值随着含氢量的增大、变形温度的升高以及应变速率的降低而增大. K值在含氢量1.299%,变形温度920℃,应变速率10-4 s-1时达到最大0.84.     

矩形钢管冷拔过程的三维有限元模拟

采用流函数法,通过建立流线型速度场对模腔形状进行了优化.使用有限元软件建立了矩形管的拉拔模型,模拟了整个冷拔过程.得到了管料的应力、应变分布及金属流动的变化规律.分析得知,管料在冷拔过程中发生不均匀变形,在矩形截面圆角处应力和等效塑性应变均大于直边,这一结论对在生产中提高钢管质量有实践指导意义.     

TA15钛合金高温变形多晶体塑性有限元模拟

通过晶体塑性有限元与电子背散射衍射(EBSD)技术相结合的方法,实现TA15钛合金相变点以上高温压缩变形的晶体塑性有限元模拟。采用元胞自动机方法获得了晶粒的初始形貌,通过用户子程序UMAT将基于率相关晶体塑性本构方程嵌入到软件ABAQUS中。模拟结果显示,TA15合金热压缩变形组织呈明显的形变不均匀特征,模型中晶粒内部应力应变分布不均匀。不同晶粒滑移系的开动不同,即使在同一晶粒内部,也存在滑移系开动不同步的情况。采用电子背散射衍射(EBSD)技术对TA15钛合金的热压缩变形组织的变形不均匀特征进行了验证。