TC11钛合金高温塑性本构方程研究

有限元数值模拟技术的重大发展使得其在锻造加工研究领域中得到了越来越广泛的应用。本文通过实验,研究了TC11钛合金在高温条件下的塑性本构方程,本构方程是描述材料的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型,它反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的依赖关系。为了建立本构方程,必须测量一定温度、应变速率范围内的流动应力值,这通常是由压缩试验来完成的。有限元模拟结果的有效性首先取决于本构方程的精确程度,所以,如何获取精确的本构方程成为锻造成形过程计算机模拟技术中的首要问题     

生物软组织的正交各向异性超弹性材料模型及数值模拟

建立了正交各向异性超弹性材料的本构方程来描述生物软组织的大变形过程,应用超弹性有限元方法对生物组织实验进行了数值模拟.通过计算结果与实验结果的对比可知与实验结果拟合较好,说明这种超弹性材料模型能够描述生物软组织的超弹性、大变形行为.     

弥散铜材料的高温本构方程

弥散铜是一种新型的粉末体电极材料，在加工制备过程中其变形行为会不同于致密体，针对粉末体材料的变形特性，提出了弥散铜的高温本构方程的数学模型，并通过大量的热模拟压缩实验，确定了该材料高温本构方程的具体形式。     

一种用于板材冷拉深成形分析的弹性有限元程序

分析了ＡＤＩＮＡ的基本方程和本构关系及求解特征，并对冷冲压拉深成形过程中复杂的边界条件，开发出用于板材深拉深分析的弹塑性有限元程序。通过实验验证了该程序可靠性，若采用该弹塑性有限元程序模拟成形过程，能分析出成形过程中的应力和变形，而判定设计是否可行。     

建立材料塑性本构方程的实验分析方法

以热推弯管变形分析为实例，在实验基础上综合考虑温度效应、应变速率、变形程度、应力状态与含碳量等因素对碳钢材料力学性能的影响，兼顾准确性和计算简单性建立了碳钢弯管成形过程材料本构方程。给出了一种建立材料塑性本构方程的实验分析方法，为复杂条件下钢结构分析奠定了基础。     

TC11合金的新型本构关系

ＴＣ１１合金的新型本构关系刘东，罗子健所谓本构关系，指一种材料的流动应力与应变速率、变形温度和变形程度的关系．实质上，本构关系表示材料对热力参数变化的动态响应．因此，建立本构关系是制定材料塑性加工工艺、对材料塑性加工过程进行数值模拟的基础性工作．由于...     

冲压成形过程的弹粘塑性有限元数值模拟

应用单轴应力状态下的弹粘塑性本构关系和J2 流动理论及等向强化准则建立起适用于多轴应力状态的普遍的弹粘塑性本构关系 ,并将其引入增率型虚功率原理建立了弹粘塑性有限元列式。用基于该组列式编制的大变形有限元程序对单拉过程和方盒件深拉延成形过程进行了数值模拟 ,并与单拉实验结果进行了比较。数值模拟结果表明 :本文建立的弹粘塑性材料的本构关系是有效的 ,同时说明根据增率型虚功率原理建立的弹粘塑性有限元列式可以有效地对弹粘塑性变形过程进行数值模拟。     

多轴非比例加载下循环硬化的数值模拟

本文应用一整合的粘塑性本构模型数值模拟了高温多轴非比例循环应力作用下退火316型不锈钢的循环硬化。文章中具体描述说明了该本构模型方程及其材料参数的构成与物理意义。本构方程的所有材料参数均由简单单轴实验得出,圆形与方型单轴扭转循环应力路径下本构方程的数值模拟结果由实验结果证实了本构模型的可行性,最后该本构模型扩展的可能性亦得到分析与讨论。     

材料参数对金属三维塑压过程变形行为影响的数值研究

根据一种新的本构关系,导出了基于这种本构关系的刚粘塑性有限元公式,并对三维塑压过程变形行为进行数值模拟。研究了材料硬化指数n和速率敏感性指数m对三维塑压过程变形行为的影响。     

基于Voronoi图理论的微体积成形数值建模及验证

数值模拟作为微塑性成形技术的核心方法之一,与实验相结合,能够减少工艺开发的时间和成本,具有经济和学术价值。文章基于Voronoi图理论,利用MATLAB和Python汇编语言建立了一种在ABAQUS软件中运行的多晶几何模型,对微塑性成形进行有限元建模和数值模拟,根据晶粒分布和取向特点以及表面层模型理论,修正宏观的Hall-Petch公式,建立了一种区域化本构模型,再利用所建立的几何模型和本构模型,通过有限元软件ABAQUS实现了微塑性成形的数值模拟。结果表明:三维多晶几何模型的数值模拟可以更真实地表现试样的晶粒形状,有限元多晶模型证实了尺度效应现象及晶粒分布的不均匀性;所建立的材料多晶几何模型和区域化本构模型具有一定的可靠性,提出的建模方法可用于分析微塑性成形过程的尺寸效应现象。     

粉末体成形的有限元数值模拟

根据粉末体材料的塑性理论,利用体积可压缩有限元法,对粉末体材料成形过程和致密化过程进行了数值模拟,并开发了粉末体材料成形有限元数值模拟分析系统ＰＭ－２ＤＦ．通过对粉末体镦粗过程的有限元数值模拟,说明了粉末体材料在镦粗过程的变形特性、致密化规律及粉末质点的流动规律,并与实验结果进行了对比。     

不同本构关系下基于剪切破坏准则的板料成形极限

本文应用剪切破坏准则,利用MATLAB编程软件,在Swift本构方程、修正Voce本构方程、修正Hockett本构方程模型下,基于Hill48、Gotoh、Barlat89、Mises4种屈服准则对材料AA5182、DP600与TRIP780进行成形极限理论计算.通过对比实验数据与理论结果具体分析不同本构方程与屈服准则对成形极限的影响.针对不同本构方程与屈服准则预测的结果选取适合该种材料的最佳成形极限曲线.     

注塑件成型尺寸质量预测的数值方法

不均匀的热残余应力及其变形是注塑成型加工中常见的工程问题之一.应用热流变简单材料的二维热粘弹本构方程得到的递推公式,数值模拟了成型中的热残余应力及其翘曲变形,并用数值实验讨论了温度、压力对注塑件残余应力及变形的影响,发现温度变化不均匀是注塑件翘曲变形的最主要原因,其影响远大于压力的作用,与工程实验的结论一致.     

3104铝板带热连轧过程热力耦合分析

轧制过程是一个非常复杂的大变形过程,难以用准确的数学模型来描述.有限元法不但能解决复杂的非线性问题,而且克服了传统的物理模拟和实验研究成本高且效率低的缺点.通过Gleeble-1500热模拟机进行热压缩实验构建3104铝合金的本构方程,并嵌入到铝板带热连轧三维MSC.Marc有限元模型中.有限元分析热连轧过程温度场和轧制力分析结果表明:全流程温度变化主要发生在第1道次;模拟温度与实测温度接近;轧制力误差在5.0%范围内.该模型能够在实际生产中工艺优化起到重要指导作用.     

基于热-弹塑性-蠕变-相对密度耦合本构模型的热等静压数值模拟

粉末冶金热等静压近终（净）成形（powder metallurgy hot isostatic pressing to near-not-shape, PM-HIP-NNS）技术用于制备高性能的复杂零部件,在粉末冶金行业具有广阔的应用前景,其致密化过程有特殊的力学行为,需要与数值模拟相结合,以便减少实验过程中试错法造成的物力、财力浪费。本文基于热-弹塑性-蠕变-相对密度耦合本构模型,对SS316L粉体材料在SS304钢包套材料中的压制过程进行了有限元数值模拟,探究热等静压（hot isostatic pressing, HIP）过程中粉末密度场、温度场以及应力场的变化。结果表明：高温高压下金属粉末成形规律的数值模拟与试验相吻合,证实模型可以合理预测金属粉末在高温高压下的变形行为,为粉末HIP工艺优化提供了重要依据。     

沥青混合料粘弹塑性本构关系及大变形有限元分析一般理论

应用Perzyna’s理论和Mises屈服准则建立沥青混合料粘弹塑性本构方程,并扩展到三维方程;应用Newton-Raphson迭代程序的逐步积分方法,获得了小变形粘弹塑性本构理论增量形式和有限元数值方程。基于小变形本构理论,把其应力应变、应力偏量和等效应力分别改用Cauchy应力的Jaumann导数、变形率、应力偏量和等效应力,推导出大变形粘弹塑性增量形式的本构方程和数值方程,建立了沥青混合料粘弹塑性理论体系。     

基于LS-DYNA动力电池包底部球击失效分析

汽车行驶过程中动力电池包底面受到向上的挤压或撞击极容易造成电池安全风险，通过先进的仿真手段，准确地计算电池变形程度对评估电池的安全健康状态意义重大，而考虑材料失效模型是提高仿真精度的关键。基于GISSMO材料断裂准则，采用LS-DYNA软件进行有限元分析建立实验数值模型，对标单项拉伸等实验，获得应力三轴度与失效应变关系参数，同时优化累积损伤参数以考虑累积损伤因素的影响。基于优化后的材料本构模型进行底部球击仿真模拟分析，开展底部球击实验测试，通过对比分析发现，采用GISSMO材料失效本构模型进行底部球击仿真模拟分析，挤压力与位移曲线基本吻合，失效时间点的预测误差低于17.9%,材料裂纹形式、失效时间点、位置及区域均满足实验精度要求。证明本文研究所得的基于GISSMO材料断裂准则失效计算模型，可以用于LS-DYNA软件预测动力电池包动力学分析中裂纹产生、材料失效问题。     

面向金属切削过程数值模拟的材料本构方程和刀-屑摩擦特性

为了提高金属切削过程的数值模拟精度,围绕与其密切相关的材料本构方程和刀-屑摩擦特性展开研究。针对铝合金7050-T7451材料,采用分离式霍普金森压杆实验（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）获取材料本构方程,采用正交切削实验获取切削过程的刀-屑摩擦曲线。对AdvantEdge FEM软件进行二次开发,输入材料本构方程和刀-屑摩擦系数,研究切屑厚度、剪切角、应变、应变率等切削过程典型特征随切削参数的变化规律。结果表明：所提出的数值模拟方法对切削过程的典型特征具有很好的预测效果,在AdvantEdge FEM软件中输入合适的材料本构方程和刀-屑摩擦系数能够明显提高数值模拟精度。     

TC11钛合金的高温变形力学行为

在G leeble-1500热模拟试验机上对TC11钛合金在温度为760~960℃,应变速率为0.001~5.0s-1,变形程度为50%条件下的高温流变应力变化规律进行了研究.在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上,依据Arrhenius方程对实验数据进行回归,得到了TC11钛合金的本构关系模型,为钛合金高温变形过程的数值模拟提供了重要计算模型.     

人工冻土蠕变的数值计算及其模拟

根据人工冻土蠕变特征和本构方程，引入经典弹塑性力学理论，将空间域和时间域进行离散化，提出了以时间增量法为基础的人工冻土有限元数值模拟计算公式应用ANSYS有限元程序分析了一个实例．并将数值模拟结果、解析解和现场实测数据进行对比分析，结果表明运用数值模拟方法可以模拟冻土的蠕变计算，揭示冻结壁变形规律，且具有一定的计算精度，从而为今后人工冻土蠕变计算提供了一种实用方法．