7075铝合金热变形多尺度数值模拟

为揭示7075铝合金热变形介观组织演变与宏观力学性能之间的关系,建立了可以并行计算的7075铝合金热变形多尺度模型。结合唯象型与物理型模型构建了新的并联型介观本构模型。采用ABAQUS有限元软件位移法的umat节点变量进行信息交互,实现不同尺度模型之间的数据耦合。通过实验与模拟结果的校准获得模型所需的材料参数,并在ABAQUS有限元软件上成功实现了7075铝合金试样单轴热拉伸过程的多尺度同平台并行数值模拟,通过对比数值模拟结果与实验结果发现,位错与应变分布趋势接近,均呈现出不均匀的带状分布,表层晶粒的位错明显多于内部晶粒,这主要是由于表层更容易发生滑移位错。     

TC4合金等温挤压过程的有限元数值模拟

采用刚-粘塑性有限元数值技术模拟了TC4合金等温挤压成形筒形件过程，对等温挤压成形过程中需考虑的速度、温度、润滑等因素进行了探讨。     

超塑成形／扩散连接复合工艺过程数值模拟中新的接触检测算法

通常采用的接触检测算法包括整体检测和局部检测两个过程,检测过程较复杂,因而本文提出三维接触检测的一步算法,该算法易于实现,并有较高的计算效率和计算的可靠性。     

超塑变形中的晶粒形状效应

本文讨论了在TMT处理中影响晶粒形状的因素及晶粒形状的控制方法,重点分析了晶粒形状对材料超塑变形的影响.首先讨论了轴比对超塑变形主要机制,晶界滑移速度,以及各机制对总变形贡献的影响,进而讨论了轴比对超塑变形区间转变行为的影响.提出了超塑变形的临界轴比概念.并采用Al-Zn-Mg合金对理论分析结果进行了验证.     

连续挤压前期变形规律的数值模拟

采用DEFORM-3D软件建立连续挤压模型,通过数值模拟分析连续挤压不同变形阶段的变形规律。结果表明,连续挤压变形过程中,坯料在挤压通道内的填充分布不均匀,靠近槽封块一侧填充较满,靠挤压轮一侧填充较差,这种差别在靠近堵头位置处更为明显。坯料流入定径带后不再发生塑性变形,从定径带流出的金属等效应变呈层状分布。     

基于应变补偿TC4-DT钛合金高温变形本构模型

通过TC4-DT钛合金在1181~1341 K,0.01~10 s~(-1)条件下热模拟压缩试验,得到其在不同条件下高温变形真应力-真应变曲线。采用回归分析和多项式拟合建立了应变补偿高温变形本构方程。结果表明:各变形条件下的流变应力曲线均呈现应变硬化和流动软化,低温高应变速率特征更明显。当应变速率低于1 s~(-1)时,预测值与实验值吻合程度较高,相关系数和平均相对误差绝对值分别为0.9952和5.78%,此修正模型可作为TC4-DT钛合金高温变形本构方程。     

计算机数值模拟控制超厚板焊接变形的工艺研究

采用固有应变数值模拟方法对风力发电法兰件超厚板对接焊接变形进行研究.结果表明:针对不同坡口形式,采用数值模拟技术可预测焊接变形,使得焊接变形量在可控范围内,大大节约因对工件频繁翻身所花费的人力、物力和时间,具有很大的经济效益.     

超塑变形对钛合金激光叠焊接头微观组织的影响

对超塑变形前后TC4钛合金激光叠焊接头的微观组织进行观察与分析。结果表明:在超塑变形过程中,焊缝的马氏体针状组织转变为层片状,变形过程中层片状组织被打断,超塑变形温度越高,层片状组织越碎化;超塑性变形应变速率对钛合金显微组织有重要影响,随着应变速率减小,母材α相的数量减小,而晶间β相数量逐渐增加,且两相都有等轴化趋势,但由于应变速率的减小,使得晶粒有一定程度长大;TC4钛合金激光焊焊缝组织由原始针状组织逐渐发展为层片状组织是超塑变形过程中激光焊焊缝剪切应力、相转变以及变形过程中动态再结晶等因素共同作用的结果。     

超塑变形的特征参数

本文确定了超塑变形多重机制效应的存在,并根据这个效应,分析了超塑变形的主要参数,m,P和Q_a的变化规律及产生这些变化的原因.     

钛合金焊接应力应变的数值模拟

采用数值模拟方法研究在移动热源情况下钛合金焊接应力应变发展过程。研究结果表明:钛合金焊接应力应变发展模式与铝合金和不锈钢等材料不同。无论是在点状加热还是移动热源情况下,在残余状态,钛合金焊缝均处于卸载状态,并未达到拉伸屈服。熔池内的金属是在两侧有压缩塑性应变的框架下熔化的;冷却过程中,焊缝也是在已有的压缩塑性应变的框架下的拉伸,虽然焊缝承受扣伸塑性应变,但不足以完全抵消已产生的压缩塑性应变,残余状态仍为负的不协调应变。     

TA15钛合金热变形应力应变曲线及本构模型

在变形温度分别为750,800,850,900,950,1000和1050℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1和1s~(-1)的条件下,对TA15钛合金进行了热压缩试验,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。根据试验结果,计算了变形过程的温升,表明变形热所导致的温升大小与应变速率和应变均成正比,在T=750℃,ε=1s~(-1)的低温高应变速率条件下所产生的温升最大,可以达到122.63℃。基于Sellars-Tegart本构模型,建立了TA15钛合金热变形时的本构模型。     

有限体积数值模拟技术在型材挤压变形规律研究中的运用

对基于欧拉描述的金属成形有限体积数值模拟技术进行了概括，通过6063铝合金坯料在挤压模具中变形的过程模拟，分别得到不同时刻的、与实际情况接近的材料变形的速度场、温度场等；该模拟结果反映了挤压时金属的实际变形规律，这表明有限体积数值模拟技术适合解决如挤压这种大变形的三维模拟问题。     

SP700钛合金热压缩失稳变形数值模拟研究

利用SP700钛合金在Gleeble-3800型热模拟试验机下进行等温恒应变速率压缩得到的实验数据,构建出基于Prasad失稳准则的失稳图,得到在变形温度为700 ~ 950 ℃、应变速率为0.001 ~ 1 s_^-1时SP700钛合金的热压缩失稳变形的边界条件,并以此为基础结合Deform-3D有限元软件对SP700钛合金在热压缩过程中失稳变形区域的分布及变化情况进行有限元数值模拟研究。结果表明：热压缩实验得到的SP700钛合金微观组织与有限元数值模拟结果的吻合度较高,即通过Deform-3D有限元软件可以有效模拟预测出SP700钛合金热压缩过程的失稳变形区域的分布及变化情况。     

TC4钛合金超塑成形流变行为

针对TC4钛合金超塑成形过程中的流变行为、表征及其应用进行了研究。首先,通过恒应变率高温拉伸试验获得TC4钛合金在高温下的流变行为,发现动态回复主要作用于低应变率的变形,动态再结晶主要作用于高应变率下的应力软化机制。此外,建立一套修正的本构模型用以表征材料的高温流变行为,预测值与试验值之间的平均相对误差为13.09%,证实该本构模型适应于表征钛合金超塑成形的应力-应变关系。最后,基于本构模型,结合ABAQUS有限元软件的CREEP蠕变子程序,考虑应变补偿的影响,开发了一种针对TC4钛合金高温超塑行为数值模拟的方法。以高温拉伸试验为研究对象,分别针对数值模拟应变率、应力和应变结果进行分析,验证了该方法的有效性。     

辊锻三维变形过程的数值模拟研究

利用商品化软件Deform3D建立了辊锻变形过程的刚粘塑性有限元系统模型 ,对圆 -椭圆 -圆型槽系中的辊锻变形过程进行了三维数值模拟 ,研究了辊锻三维变形过程中材料的流动速度场、应力应变场的特征及其动态演化过程 ,讨论了不同变形参数对应力应变的影响。     

工艺支撑在焊接数值模拟中的应用

通过吊臂焊接过程进行了数值模拟分析,获得了焊后变形量,并对吊臂两侧面变形进行了试验验证。依据模拟变形趋势,设计了工艺支撑,并采用试验验证了工艺支撑控制变形的效果。结果表明,吊臂整体变形趋势为向内收缩,峰值位于自由端面焊缝位置处,其值为2.532 mm。模拟结果与试验结果吻合较好,满足工程应用要求,从而验证所建立的有限元模型的正确性。工艺支撑设计成简易的双螺旋结构,增加工艺支撑后,焊接变形控制效果在25%以上。     

刚粘塑性有限元法模拟TC4钛合金锻造过程

本文通过大量Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００热模拟实验机上压缩实验，拟合出ＴＣ４钛合金的高温本构模型，采用自行构造的函数产生有限元模拟的非均匀初始温度场。对ＴＣ４钛合金自由锻造过程进行，屡科学制订工艺，提供了重要参考数据。     

双相钛合金微观应力-应变分布的数值模拟

测量了α+β型Ti-8Mn双相钛合金的应力-应变曲线,设计了成分与Ti-8Mn双相钛合金中α和β相成分相近的单相α钛合金和β钛合金,根据这2个单相钛合金的应力-应变曲线,计算了Ti-8Mn双相钛合金的应力-应变曲线并与测量值进行了对比.结果表明:二者吻合得很好,说明所建立的有限元模型是有效的.根据上述模型,对在β相内存在一个α相的情况下,沿不同截面应力-应变的分布进行了数值模拟.结果表明:在外加应力的作用下,最小应力出现在中心α相内,最大应力出现在α-β边界,随着向两侧距离增加,应力值逐渐减小,而应变分布与应力分布相反.     

基于数值模拟的铝型材挤压变形规律的研究（Ⅰ）

采用有限变形弹塑性有限元方法,以型材挤压过程的有限元模拟为基础,研究了局部挤压比、挤压带面积和模孔距离对金属流动速度的影响,获得了型材挤压过程的一般变形规律。