AZ31镁合金棒材拉矫残余挠度及残余应力场数值模拟

以AZ31镁合金棒材为研究对象,分别测量了AZ31镁合金棒材在不同温度下的应力应变曲线及不同温度、不同残余拉伸应变下的残余挠度.建立有限元模型,模拟了上述试样拉伸矫直后的残余挠度和残余应力场,并将模拟的不同温度、不同残余拉伸应变下的残余挠度和测量结果进行了比较,二者吻合较好,证明所建立的模型是有效的.在此基础上,分析了拉伸矫直残余应力场,随拉伸应变、拉伸温度的变化规律,研究表明在矫直温度220℃、残余拉伸应变为2%时进行拉伸矫直,夹持部位不易打滑、且在夹持端的残余应力最小及残余应力影响区最小,并可采用小拉伸量、多次拉伸的方式进一步减小其残余挠度.     

AZ31镁合金管材挤压成形数值模拟研究

根据等温压缩实验所得AZ31镁合金应力一应变数据,拟合出材料温成形应力一应变曲线,应用有限元法模拟AZ31镁合金管材的挤压成形,着重探讨了AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供了科学依据。     

AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

AZ31镁合金挤压过程的数值模拟

采用DEFORM-2D对AZ31镁合金的挤压变形过程进行了数值模拟。通过设计实验验证了所选材料应力-应变、摩擦系数和换热系数等参数的可靠性。在此基础之上,对一系列不同挤压过程进行了模拟计算分析,得到了坯料温度场分布、应力场分布及挤压载荷等一系列数据,并采用Matlab软件对不同工艺参数与形变载荷之间的关系进行了四维描述。     

AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔数值模拟

提出采用三辊斜轧穿孔方法制备镁合金无缝管,基于AZ31镁合金塑性变形特点和斜轧穿孔成形原理分析,建立AZ31镁合金的力学模型,设定AZ31镁合金斜轧穿孔的工艺和模具参数。利用Deform-3D有限元分析软件对AZ31镁合金在300~400℃温度范围内进行斜轧穿孔数值模拟,得到各个成形阶段坯料的等效应力分布和金属流动速度矢量图。模拟结果表明在350℃、0.01 s-1变形条件下,AZ31镁合金斜轧穿孔保持稳定轧制。根据模拟结果进行试验验证,结果表明在此工艺条件下斜轧穿孔后的AZ31镁合金管力学性能良好,验证了斜轧穿孔制备镁合金无缝管的可行性和有效性,为镁合金无缝管新的生产方法提供理论依据。     

AZ31镁合金板材温热冲压数值模拟与实验研究

采用Gleeble3500热模拟实验机进行了单向拉伸实验,分析了AZ31镁合金板材的力学性能;以此实验数据为基础,对温热冲压过程进行了数值模拟,研究了拉深温度、压边力等工艺因素对镁合金板材成形性能的影响;通过极限拉深比实验,对数值模拟结果进行了实验验证。结果表明:在极限拉深温度150℃,极限拉深速度15 mm/s,固定压边力的工艺条件下,极限拉深比能够达到2.5。模拟结果表明:模拟结果和实验结果具有良好的一致性;采用变压边力可以明显提高板材的冲压性能,极限拉深比将达到5.0。     

AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究

通过Gleeble-1500D热模拟机获得AZ91D镁合金的应力应变曲线。采用刚塑性有限元法对AZ91D镁合金棒材挤压过程进行热力耦合数值模拟,分析了变形温度与挤出速度对挤压力和等效应变变化情况的影响。模拟的结果表明：在25∶1的挤压比下AZ91D镁合金的挤压温度为400℃,挤出速度为12.5 mm/s。     

基于二次开发的AZ31镁合金热轧有限元模拟和实验研究

利用ABAQUS提供给用户自定义材料本构模型的Fortran程序接口,对AZ31镁合金进行了材料模型的二次开发,编写了自定义的用户材料子程序(UMAT),并对AZ31镁合金热轧过程进行了有限元数值模拟。主要研究了初始轧件温度为673 K,不同压下率的条件下,板材变形区内厚度方向的温度和应变场的变化情况。数值模拟结果表明:板材在变形区内表面附近和中心位置的温度变化情况不同。随轧制的进行,表面温度先是骤降,然后有小幅度的上升;板材心部温度先是有小幅度的升高,然后大幅度的下降,表面和中心温差在30~40 K之间。板材近表面的应变高于中心层,随压下率的增加应变逐渐增加。微观组织观察结果表明:板材近表面的较大应变导致动态再结晶程度明显高于中心位置。     

AZ31镁合金挤压模拟与实验研究

采用有限元模拟和实验验证相结合的方法对AZ31镁合金十字型材挤压过程进行研究。研究发现,有限元模拟能够较真实地反映镁合金挤压变形过程中的热力学参数分布和演变情况。同时发现,通过调整挤压速度能使镁合金挤压出口温度维持在较小范围内波动,从而解决镁合金变形温度范围窄的问题,保证制品沿长度方向的组织性能和尺寸精度稳定。     

AZ31镁合金管材挤压过程的数值模拟

采用Gleeble1500热模拟机对于不同温度和变形速率下的AZ31镁合金的变形性能进行了研究。通过实验得到真实应力的关系式及真实应变关系式，进而得到真实应力-应变曲线。以此为基础，采用DEFORM-3D软件，对不同壁厚管材的成形的过程进行模拟，发现在挤压时，管材内壁的金属比外壁的金属流动快，挤压筒与圆锥面过渡处的等效应变值最大等现象，分析了产生的原因，并通过工艺试验验证了模拟分析的正确性。     

AZ31镁合金热轧边裂预判模型研究

采用等压法,通过等温热压缩实验获得了AZ31镁合金变形温度和应变速率分别在473~673 K和0.005~5 s-1条件下对临界断裂应变的影响规律,以及Zener-Hollomon表达式,据此针对AZ31建立了临界断裂应变与变形温度和应变速率间的基本模型;在此基础上,基于镁合金轧制边裂的基本机理,引入CockcroftLatham断裂准则,建立了含有材料变形激活能和基本轧制工艺参数的AZ31镁合金轧制边裂预判模型;并通过相同条件下有限元模拟和热轧试验分别得到沿板宽方向损伤值和边部裂纹深度,以此对所建立的边裂预判模型进行验证,结果显示所建立边裂预判模型的预测值和实测值平均误差为11.3%。     

AZ31镁合金成形极限图的实验研究与数值模拟

利用Nakazima半球凸模胀形实验构建了AZ31镁合金在170、200和230℃温度条件下的成形极限图,分析了温度对AZ31镁合金成形极限的影响。利用有限元方法对AZ31镁合金在200℃温度下的胀形过程进行了数值模拟,并将所得模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,随着胀形温度的升高,AZ31镁合金的变形抗力不断降低,显著提高了其成形极限,并验证了AZ31镁合金的塑性从100℃快速上升,到200℃后上升变缓。数值模拟和实验研究的结果具有较好的一致性,证实了所构建模型的有效性。     

钛合金棒材三辊斜轧的数值模拟研究

基于DEFORM有限元软件建立了钛合金棒材三辊斜轧过程的有限元模型,并对整个轧制过程进行了数值模拟分析,得到了轧件在稳定轧制阶段的应力应变场。研究结果对于控制棒材缺陷,提高轧制效率具有重要意义。     

热轧AZ31镁合金薄板室温成形性能

针对AZ31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用在不同轧制温度下获得的镁合金板材对其进行拉伸、埃里克森和锥杯试验,并通过光学电镜和X射线衍射仪对其显微组织、织构和成形性能等进行研究。结果表明,AZ31镁合金板材的综合力学性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关;基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能,在基面织构强度相似的强况下,晶粒大小对板材的成形性能起决定性影响。     

AZ31镁合金表面磷化工艺研究

研究了AZ31镁合金表面的磷化处理工艺,分析了磷化时间和封孔处理对镁合金表面磷化膜耐腐蚀性能的影响,并利用金相显微表面分析、腐蚀电位及极化曲线测量、腐蚀失重试验等方法评价了磷化膜的耐腐蚀性能.研究结果表明,磷化处理可以显著改善AZ31镁合金的耐腐蚀性能,并且随着磷化时间的增加,镁合金表面磷化膜的耐腐蚀性能不断得到提高;封孔处理可以有效地封闭镁合金表面磷化膜中残留的腐蚀活性通道,进一步提高镁合金表面磷化膜的耐腐蚀性能.     

AZ31B镁合金磷化工艺研究

应用Tafel极化曲线分析方法,对在不同磷化时间及不同磷化温度条件下磷化的AZ31B镁合金的防腐性能进行了研究,此外还研究了磷化膜的存在对AZ31B镁合金表面环氧涂层防腐性能的影响.研究结果表明:磷化时间及磷化温度对AZ31B镁合金磷化膜的防腐性能有较大影响,其最佳磷化时间为5min,最佳磷化温度为50℃.在最佳条件下,磷化膜的腐蚀电流密度最小,腐蚀电位明显正移,且极化电阻最大.此外,磷化膜的存在使环氧涂层在AZ31B镁合金表面的腐蚀电流密度下降了3个数量级,腐蚀电位正向移动了588mV,即磷化膜可提高环氧涂层在AZ31B镁合金表面的防腐性能.     

AZ31镁合金汽轮发电机叶片热挤压成形数值模拟

应用Deform-3D有限元分析软件对AZ31镁合金汽轮发电机叶片热挤压进行了数值模拟,得到了350℃时叶片热挤压时等效应力、挤压力及填充特性等关键工艺参数.为镁合金叶片热挤压成形工艺及模具设计提供了必要的理论依据。