双剪统一屈服准则中的材料屈服极限和滑移面方向分析

对双剪统一屈服准则所表征的材料屈服极限和滑移面方向特性作了分析。结果表明,在描述材料的屈服极限方面,双剪统一屈服准则能够较好地反映中间主应力的影响,如中间主应力可提高材料的屈服极限,且屈服极限的提高具有区间性。但在描述材料屈服时的滑移面方向方面,虽然双剪统一屈服准则也能反映中间主应力的影响,但由于该准则是由两个表达式及相应的应力状态限制条件组成,当材料的实际应力状态同时满足这两个表达式的边界限制条件时,存在双重滑移角现象,并且滑移面的方向在该应力状态下会产生突变。由此可见,双剪统一屈服准则尚不能很好地描述材料屈服时的滑移特性。     

Al-5.8Cu铝合金屈服本构模型

利用Cowper-Symonds、Johnson-Cook两个经典本构模型和Mises屈服准则,结合常温和高温条件下Al-5.8Cu铝合金SHPB实验结果,成功建立了应变率ε觶、温度T与Al-5.8Cu铝合金动态屈服应力Yd的多因素Cowper-Symonds-Johnson-Cook屈服本构模型。利用多因素模型预测的Al-5.8Cu铝合金板动态屈服应力与实验所测值非常接近,相对误差最大值4.8%,最小值为-0.1%。     

宏观弹塑性本构模型的研究进展

有限单元法已经广泛应用于实际生产过程中,其即可有效降低产品设计周期与成本,又能对现有工艺进行优化。但有限单元法计算结果的准确性与可靠性却高度依赖于所采用的本构模型。鉴于本构模型的重要性,文章对描述材料弹塑性变形行为的宏观本构模型的各个组成部分,即屈服准则、流动模型和硬化模型,分别进行了综述。回顾了典型的各向同性、各向异性以及拉压非对称的屈服函数,并比较了各自差异。讨论了关联流动模型与非关联流动模型的特点,分析比较了典型的硬化模型。同时,指出了宏观弹塑性模型研究的一些注意事项及将来的发展方向。     

发生不连续屈服的钛合金高温变形研究进展

不连续屈服行为是近α、β钛合金高温变形过程中出现的一种重要现象,对钛合金高温变形的力学特性有重要的影响,引起了材料研究者越来越广泛的关注。综合目前发生不连续屈服的钛合金高温变形研究现状,介绍了下屈服点前、后的流动曲线特性;分析了影响不连续屈服的主要因素、不连续屈服发生的相关机理;探讨了发生不连续屈服的钛合金高温变形机制和考虑不连续屈服现象时钛合金高温变形的本构模型构建;并在此基础上提出了当前研究中存在的不足和值得进一步研究的内容。     

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。     

时效强化高镍合金Inconel-718的高温弹塑性特征及本构模型

研究了核反应堆弹簧材料用0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel-718)镍基合金材料时效强化状态下在150～650℃范围内的高温弹塑性特征,并采用多种函数模型对其高温应力-应变实测数据进行了本构关系拟合计算和对比.结果表明:经过970℃ ×1 h,空冷+720℃ ×8 h,炉冷+620℃ ×8 h,空冷的三...     

离子型稀土矿体的剪胀特性及其弹塑性本构模型的构建

通过塑性功增量分析离子型稀土矿体的剪胀特性,并在修正剑桥模型剪胀方程的基础上,提出离子型稀土矿体的剪胀方程,从而构建出适用于离子型稀土矿体的弹塑性本构模型。结果表明:1)所构建新的剪胀方程能够较好地描述离子型稀土矿体的剪胀比和其应力比之间的关系;2)确定了模型在一般应力状态下的弹塑性刚度矩阵,证明其对离子型稀土矿体的室内三轴CD试验结果具有较好的拟合效果,并进一步通过室内等p三轴试验和减p三轴试验验证了模型的有效性。     

Al-Zn-Mg-Cu铝合金变温双级蠕变时效模型

针对Al-Zn-Mg-Cu合金变温双级蠕变时效过程,建立了一种考虑蠕变应变与屈服强度的本构框架,通过实验数据的简单拟合方法获得了模型参数。模型不仅以简单的形式具备了处理蠕变时效过程中的应力松弛、强化响应和温度变化的能力,而且能够应用到有限元软件中模拟构件的蠕变量、屈服强度和回弹。模型结果不仅能够适应不同外加应力下实测的蠕变应变曲线,且有限元模拟结果与实测结果能够很好地吻合。     

基于物理参数和响应面法的S280超高强度不锈钢本构模型

采用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在变形温度为800～1000℃、应变速率为0.001～10 s^-1条件下对S280超高强度不锈钢进行了等温恒应变速率压缩实验,分析了S280超高强度不锈钢的热变形行为,计算了热变形激活能。考虑变形温度对自扩散系数和杨氏模量的影响,建立了S280超高强度不锈钢基于应变补偿的物理本构模型。以变形温度、应变速率和应变为输入变量,流动应力为响应目标,建立了S280超高强度不锈钢的响应面本构模型。结果表明,S280超高强度不锈钢为正应变速率负温度敏感型材料,其流动应力随应变速率的增加和变形温度的降低而增大。热变形激活能对变形条件敏感,其随变形温度、应变速率和应变的增加而减小。基于应变补偿的物理本构模型具有一定的物理意义和良好的预测精度,其相关系数R和平均相对误差e_AARE分别为0.971和7.8%。响应面本构模型的响应曲面和等高线图能反映变形条件之间的相互作用对流动应力的影响。建立的两个本构模型都能够用于表征S280超高强度不锈钢在热变形过程中的流动应力行为。     

考虑不连续屈服的钛合金高温变形本构模型

以发生不连续屈服的钛合金高温变形流动曲线特性为基础,讨论各阶段的变形机制。利用位错增殖动态理论和统一粘塑性理论,构建反映变形温度和应变速率影响且能描述不连续屈服、下屈服点后存在轻微应变硬化、动态再结晶等变形特性的高温粘塑性本构模型。将所建模型应用于新型亚稳β钛合金Ti2448发生明显不连续屈服的高温变形,并用改进的遗传算法确定模型中的相关材料参数。预测值与实验值误差在5%以内,表明这种基于内变量构建的本构模型不仅物理意义清晰,能够有效描述发生不连续屈服的钛合金高温变形,而且具有较强的外推能力,能为其它钛合金的本构模型构建提供参考。     

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。     

TC21钛合金动态拉伸行为的率-热效应及其本构关系研究

本文对TC21两相钛合金材料在不同温度下从准静态到高应变率范围（0.001-1200s-1）的动态拉伸力学行为进行了试验研究。通过静态试验机与分离式Hopkinson拉杆装置,获取了TC21钛合金在单轴拉伸载荷下的应力-应变响应曲线。同时通过动态拉伸复元试验方法得到了材料在高应变率下的等温应力-应变响应曲线。由试验结果可见TC21钛合金的动态拉伸力学行为具备应变率-温度敏感特性,其初始屈服应力随应变率增加而增大,随温度升高而减小,通过引入两个敏感度系数对TC21材料的率-热效应进行了探究。同时根据等温试验数据对Johnson-Cook唯象本构模型进行修正来描述TC21钛合金率-热相关性的本构行为。对比模型预测结果与试验数据,二者吻合良好验证了修正模型的准确性。     

改进的Fields-Backofen本构模型描述AZ80镁合金热压缩流动应力的比较研究

基于铸态AZ80镁合金在应变速率为0.001~1 s^-1、变形温度为523~673 K下的热压缩试验,分别建立了原始的和改进的Fields-Backofen (F-B)模型来描述该合金的热压缩变形行为,通过线性拟合方法确定模型中的材料参数。结果发现:原始的F-B模型仅能够描述加工硬化现象,难以准确描述合金的热变形行为;而包含软化项s的改进的F-B模型中,综合考虑了加工硬化和动态软化效应,既可以相对准确地描述加工硬化阶段的流动应力,也可以描述流动软化阶段的流动应力,其相关系数R和平均绝对相对误差AARE的计算值分别为0.9858和7.07%;然而,改进的F-B模型不能描述稳态阶段的流动应力,其预测误差可能是由于使用在所有试验条件下获得的材料参数b和s的平均值引起的。     

Aermet100钢等温压缩力学行为及正交多项式本构模型的建立

由于Aermet100钢是一种新型超高强度钢,需要对其进行高温流变性能的相关研究。文章通过因果图分析设计试验,再次对各因素(温度、应变、应变速率等)对流变应力的影响进行了分析,并通过正交试验设计和正交多项式理论,建立了Aermet100钢的正交多项式本构模型。结果表明,建立的本构模型误差精度满足工程需要,可以作为后续成形过程控制的基础。