Ni-40Ti形状记忆合金热变形行为及本构关系的建立

在Gleeble-3500热/力模拟试验机上对轧态Ni-40Ti形状记忆合金进行等温恒应变速率拉伸试验,研究了变形温度为650~850℃,应变速率为0.01~1.00s~(-1)条件下合金的热变形行为。结果表明,应变速率和变形温度对流变应力具有显著影响,合金流变应力随着变形温度升高和应变速率降低而降低。基于Arrhenius方程和多元线性回归法构建了合金本构关系模型。误差分析表明,采用Arrhenius方程预测轧态Ni-40Ti合金的热拉伸变形行为存在较大误差;而采用多元线性回归法建立的本构模型能较准确预测轧态Ni-40Ti合金的热拉伸变形行为,流变应力预测值与试验值符合较好。     

GH188合金热蠕变成形过程数值模拟

基于GH188合金高温拉伸和蠕变拉伸试验数据,建立了800℃高温蠕变本构方程;利用有限元软件ABAQUS建立分析模型,对双凸形构件的热蠕变成形过程进行数值模拟,分析了应力应变变化;同时,开展工艺验证试验。结果表明:蠕变应变计算值与试验值吻合较好,本构方程能够用来描述合金的高温蠕变变形;蠕变变形和应力松弛主要发生在成形的前期,优化双凸形构件的成形时间为2 h;构件曲率半径数值模拟结果与试验结果的相对误差低于15.2%,验证了有限元分析模型的合理性和有效性。     

考虑应变补偿的Al2024合金本构方程研究

采用昂热力学实验室高温拉伸实验机对Al2024合金进行高温拉伸实验,实验温度为350、400和450℃,应变速率为1×10~(-3)、5×10~(-4)和1×10~(-4)s~(-1),获得应力-应变曲线。借助Arrhenius方程对实验数据进行拟合,考虑到应变量对流变应力的影响,建立各材料参数与应变量的关系,并通过三次方程表示,从而对本构方程进行修正。结果表明:Al2024合金在高温拉伸过程中会发生再结晶,出现软化现象;合金在实验温度下表现出较好的塑性,在450℃下伸长率达到80%以上;拟合得到的本构方程具有较高的精确性,误差小于5%,可以用于仿真模拟。     

2198铝锂合金充液拉深成形的本构模型及数值模拟

为建立能准确描述2198-T3态铝锂合金充液拉深成形的本构模型并合理制定成形工艺参数,采用单向拉伸实验测定2198-T3态铝锂合金0°、45°、90°方向的真实应力-应变曲线,并通过不同本构方程拟合材料变形抗力曲线。结果表明,具有初始屈服应力的幂函数本构方程对板材不同方向的试验数据拟合较好;2198-T3态铝锂合金板材塑性应变比r为0.931,具有良好的拉深性能;采用DYNAFOM有限元分析软件对充液拉深成形过程进行数值模拟,并对获得的成形性能参数进行验证。     

Zr基非晶合金在拉伸条件下流变特征与本构方程

非晶合金的本构方程是其微小元器件成形的基础,由于压缩实验容易实现,因此目前多数研究是以这种方法建立非晶合金本构方程的,而系统地以拉伸实验确立非晶合金的本构方程还未见报道。文中采用铜模铸造法制备了(Zr_(33.2)Ti_(36.1)Ni_(5.8)Be_(24.9))_(91)Cu_9大块非晶合金,分别在不同温度和应变速率下,在非晶合金的过冷液相区对其进行拉伸实验。通过模型和数据分析,建立了非晶合金在拉伸条件下的Maxwell-Pulse本构方程。分析表明,在应变速率为0.5×10~(-3)s~(-1),温度高于622 K,或在622 K,应变速率低于0.5×10~(-3)s~(-1)时,非晶合金具有牛顿流变特征,反之为非牛顿流变。以样品在拉伸时的缩颈规律为基础,通过引入几何修正因子,考虑了缩颈对应力-应变关系的影响,使得Maxwell-Pulse本构方程可以较好的描述(Zr_(33.2)Ti_(36.1)Ni_(5.8)Be_(24.9))_(91)Cu_9非晶合金在过冷液相区的拉伸变形行为。     

基于神经网络的TC21合金本构关系模型(英文)

本构方程是描述材料变形和有限元模拟基本信息必要的数学模型,它反映流动应力与应变、应变率和温度综合作用的高度非线性关系。基于Gleeble-1500热模拟机上进行等温压缩试验获得的实验数据,系统研究TC21钛合金的流变行为,并采用BP人工神经网络建立该合金的本构关系模型。在该模型中,输入变量为应变、应变速率和变形温度,输出变量为流动应力。与传统方法相比,利用BP人工神经网络所建立的本构关系模型能够更好地表征试验数据及描述整个变形过程。     

Hastelloy C-276合金应力松弛试验及蠕变本构方程

对Hastelloy C-276合金分别在不同的温度(750、800、850和900℃)和相应的初始应力(250、250、250和200 MPa)条件下进行了多组应力松弛试验。利用试验测得的应力松弛曲线推导出应力松弛过程中蠕变应变速率与应力之间的关系,建立用于描述Hastelloy C-276合金应力松弛行为的蠕变本构方程,通过对蠕变应变速率—应力曲线进行拟合,得到各温度下蠕变本构方程中的材料常数。将蠕变本构方程带入有限元软件MSC.Marc对Hastelloy C-276合金的应力松弛过程进行模拟,模拟得到的应力松弛曲线与试验测得的应力松弛曲线符合得很好,验证蠕变本构方程的可靠性。     

应用人工神经网络建立Ti-22Al-25Nb合金高温本构关系模型

本构方程是描述材料变形的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型,反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的相互关系。文章运用Gleeble-1500热模拟机对Ti-22Al-25Nb钛合金试样进行等温压缩变形试验,以试验所得数据(变形温度940℃～1030℃,应变速率0.001s-1～1s-1)为基础,采用BP神经网络的方法建立了该合金的高温本构关系,并与传统回归拟合的方法计算出的结果进行了对比。结果表明,BP神经网络本构关系模型的预测精度明显优于传统公式的计算结果,而且模型还可以很好地描述该合金在高温变形时,各热力学参数之间的复杂非线性关系,为该合金本构关系方程模型的建立,提供了一种便捷有效的方法。     

IMI834钛合金在热拉伸变形过程的流变行为建模（英文）

建立合适的本构模型预测IMI834钛合金在α+β区的热拉伸流变行为。热拉伸实验在温度为800~1025°C、应变速率为0.001~0.1 s-1条件下进行。此本构模型通过Arrhenius型方程来表征应变为0.08~0.22时合金的热拉伸行为。结果表明,在不同应变条件下IMI834钛合金的热拉伸变形激活能范围为519~557 k J/mol。利用标准统计参数估算预测合金流变应力曲线的精度。所预测的合金的流变应力曲线与实验结果十分吻合。     

GH3536镍基变形高温合金的应力松弛行为与蠕变本构方程

对GH3536高温合金在变形温度为650、750和850℃和初应力为150、200和250 MPa条件下进行了多组应力松弛试验，研究了温度和初应力对GH3536高温合金应力松弛行为和松弛极限的影响，分析了应力松弛行为的特点。采用三次延迟函数对试验获得的松弛曲线进行了拟合，推导出蠕变应变速率与应力的关系，并基于分段蠕变本构方程对蠕变应变速率-应力曲线进行了拟合，并确定了方程中的材料常数。将蠕变本构方程代入ABAQUS有限元软件中对GH3536高温合金的应力松弛过程进行了模拟。结果表明，模拟数据与试验数据吻合较好，表明建立的蠕变本构方程可很好地描述GH3536高温合金在相应条件下的应力松弛行为。     

Calibration of anisotropic yield function by introducing plane strain test instead of equi-biaxial tensile test

The equi-biaxial tensile test is often required for parameter identification of anisotropic yield function and it demands the special testing technique or device. Instead of the equi-biaxial tensile test, the plane strain test carried out with the traditional uniaxial testing machine is suggested to provide the experimental data for calibration of anisotropic yield function. This simplified method by using plane strain test was adopted to identify the parameters of Yld2000-2d yield function for 5xxx aluminum alloy and AlMgSi alloy sheets. The predicted results of yield stresses, anisotropic coefficients and yield loci by the proposed method were very similar with the experimental data and those by the equi-biaxial tensile test. It is validated that the plane strain test is effective to provide experimental data instead of equi-biaxial tensile test for calibration of Yld2000-2d yield function.     

工业AA1200铝合金薄板拉伸成形模拟和实验研究(英文)

对工业AA1200铝合金薄板拉伸成形的模拟和实验结果进行比较和评估。采用单向拉伸试验得到模拟所需输入参数。根据von Mises和Hill-1948屈服准则,采用Abaqus/Explicit有限元软件分析成形过程。将冲压力和应变分布的模拟结果与实验结果进行比较和验证。结果表明:在这两种情况下,使用各向异性屈服准则模拟的结果与实验结果更吻合。     

不同加载路径下的AZ31B镁合金的成形极限

为了分析实际成形过程中AZ31B镁合金产生破裂的原因,并为改善工艺条件提供实用可靠的判据,采用实验和有限元模拟相结合的方法研究AZ31B镁合金的成形极限.分别对沿轧制方向、垂直于轧制方向、与轧制方向成45°的3种方向的试件进行单向拉伸实验,获得AZ31B镁合金的工程应力-工程应变曲线,获得材料的真实应力-真实应变曲线和...     

90W-7Ni-3Fe合金拉伸力学行为的应变率效应

采用CMT4105拉伸试验机对烧结态90W-7Ni-3Fe(90W)合金进行准静态拉伸试验;在较高应变率条件(1600~2000s-1)下,采用套筒加载直拉式Hopkinson拉杆对90W合金进行动态拉伸试验,研究90W合金在不同加载应变率下的拉伸性能及破坏机制。结果表明,在拉伸加载条件下,90W合金具有明显的应变率效应,随着应变率的增加,强度显著提高,材料断裂时的真实应变下降,断裂前吸收的总能量下降。90W合金的破坏机制由钨-钨界面开裂向钨颗粒解理断裂转变。     

基于应变补偿和修正项的新型铝锂合金温热变形本构模型

采用UTM5000电子万能拉伸试验机,在变形温度573~648K和应变速率0.001~0.1s-1条件下对2060-T8铝锂合金进行等温恒应变速率拉伸试验,得到其在变形过程中的真应力-真应变曲线,建立了基于应变补偿和修正项的温热变形本构方程。通过扫描电子显微镜(SEM)分析拉伸断口,对2060-T8铝锂合金的温热变形行为进行研究。结果表明：2060-T8铝锂合金对变形温度和应变速率具有较高的敏感性,流变应力曲线呈现出应变硬化和流变软化的特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低,稳态流变特征逐渐消失,其在温热变形条件下的断裂形式为韧性断裂。修正的本构模型与实验值吻合度较高,可以为2060-T8铝锂合金温热变形的有限元模拟提供前提条件。     

2519A铝合金的动态力学性能及本构关系

为研究应变速率及温度对2519A铝合金流变应力的影响,对2519A铝合金进行动态力学性能测试及准静态拉伸实验,结合光学显微镜及透射显微电镜分析应变速率及温度对微观组织演化的影响。研究结果表明：2519A铝合金具有应变速率效应及温度敏感性。采用变量分离与非线性拟合方法对准静态及霍普金森压杆（SHPB）实验数据进行拟合,得到2519A铝合金的Johnson-Cook本构模型参数,曲线拟合与实验结果吻合较好,为力学性能的研究及抗弹性能有限元分析提供了参考。     

汽车覆盖件用6016铝合金板高应变速率敏感性试验研究

汽车碰撞(被动)安全性常用仿真分析方法来预测,高应变速率下材料性能参数的准确性关系到汽车碰撞仿真分析的精度。针对国内外的4种汽车覆盖件用6016铝合金板,进行了不同应变速率(5~500 s-1范围内)的高速拉伸试验,利用Johnson-Cook模型进行数据处理,系统研究了4种汽车覆盖件用6016铝合金板的力学性能(屈服强度、抗拉强度及断裂伸长率)和耐碰撞性能的应变速率敏感性。研究结果表明,4种6016铝合金板的屈服强度和抗拉强度具有较低的速率敏感性,其断裂伸长率和耐碰撞性能具有较高的速率敏感性。     

A Constitutive Model of 6111-T4 Aluminum Alloy Sheet Based on the Warm Tensile Test

As main light-weight material, aluminum alloy sheets have been widely applied to produce auto body panels. In order to predict the formability and springback of aluminum alloy sheets, a precise constitutive model is a necessity. In this article, a series of warm tensile tests were conducted on Gleeble-1500D thermal mechanical simulator for 6111-T4 aluminum alloy sheets. The corresponding strain rate ranged from 0.015 to 1.5 s^?1, and the temperature ranged from 25 to 350 °C. The relationship between the temperature, the strain rate, and the flow stress were discussed. A constitutive model based on the updated Fields-Backofen equation was established to describe the flow behavior of 6111-T4 aluminum alloy during the warm tensile tests. Subsequently, the average absolute relative error (AARE) was introduced to verify the predictability of the constitutive model. The value of AARE at the uniform plastic deformation stage was calculated to be 1.677%, which demonstrates that the predicted flow stress values were in accordance with the experimental ones. The constitutive model was validated by the fact that the simulated results of the warm tensile tests coincided with the experimental ones.     

7804-T6铝合金板材温拉伸流变应力研究

在温度为473K623K、应变速率为0．1s^-10．001s^-1的条件下对7804-T6铝合金板材进行温拉伸实验,研究该材料在所选定温度和应变速率下的流变应力变化数据。对Fieldsand Backofen流变应力数学方程进行修正,建立该材料的流变应力数学模型。通过与实测结果比较,Fieldsand Backofen模型在峰值应力之前能较好地反映流变应力的变化。     

应用智能方法建立Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金的本构关系(英文)

利用Thermecmastor-Z热模拟机进行Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在不同工艺参数(变形温度800,850,900,1000,1050°C,应变速率0.01,0.1,1,10s-1)条件下的热模拟压缩试验,研究变形温度和应变速率对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金流变应力的影响。以试验数据为基础,应用BP神经网络算法原理,建立该合金的高温流动应力与变形温度、应变和应变速率对应关系的高温本构关系预测模型。结果表明,运用神经网络方法建立的Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金本构关系模型具有较高的预测精度,与试验结果吻合良好。此外,运用Visual Basic可视化编程语言设计并开发了具有神经网络功能的用户界面。