U75V钢轨轧制模拟物性参数的测定及研究

对U75V钢轨钢变形模拟所需物性参数进行了测定及研究。利用热模拟试验机研究了不同的温度、应变速率、应变下的变形抗力,确定了U75V钢变形抗力的数学模型。经过理论计算与试验数据的对比,发现误差较小。采用顶杆法测量了U75V钢轨钢的各个温度区间内的平均热膨胀系数;采用非稳态法测量了U75V钢的热扩散率和热导率,利用待测样品与参考样品比较的方法测量了比热容;利用动态测量方法—敲击共振法测量了U75V钢的杨氏模量、剪切模量和泊松比。这些物性参数可以为工艺计算和数值模拟提供重要参考。     

2.25Cr1Mo0.25V钢高温变形微观组织的演变分析与数值模拟

在Gleeble-3500热模拟试验机上对2.25Cr1Mo0.25V钢进行等温压缩试验,得到变形温度在900~1200℃、应变速率在0.001~10 s-1、变形量为60%时的高温流动应力-应变曲线。结合金相实验,研究2.25Cr1Mo0.25V钢在不同变形条件下微观组织的演变规律,建立2.25Cr1Mo0.25V钢在高温塑性变形过程中的动态再结晶数学模型。将模型与有限元结合,对热压缩过程的组织演化进行数值模拟,模拟结果与试验结果的相对误差小于11%,验证了模型的正确性。     

HC1150/1400MS马氏体钢的高温本构模型

利用Gleeble1500热模拟试验机在温度范围600~900℃、应变速率范围10-2~10 s-1等对HC1150/1400MS马氏体钢试件进行等温拉伸试验,进而构建了马氏体钢热加工过程的数值模拟需要的高温本构模型,用以根据应变、应变速率及变形温度预测流动应力。试验得到该材料奥氏体组织在不同温度及应变速率下的真应力、真应变曲线,显示材料的流动应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大,随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。选用修正的Arrhenius双曲正弦模型对其高温力学行为进行描述,采用四次多项式拟合获得Arrhenius本构方程中参数α,β,n1,n,ln A,Q与应变的对应关系,最终确定包含变形温度及应变速率的流变应力计算方程。采用拟合度表示计算应力与实测应力的相关性,拟合度结果表明该本构模型对HC1150/1400MS马氏体钢高温流动应力的预测较准确。     

调质钢07MnNiCrMoVDR低温热变形行为研究

利用Gleeble-1500热模拟试验机对调质钢07MnNiCrMoVDR在变形温度400~750℃、变形速率为0.01~0.1 s-1下进行低温热变形模拟试验,获得不同变形条件下的流动应力-应变曲线。对试验数据进行分析,确定了影响流动应力的主要因素。通过试验结果计算拟合了模型参数,并根据Sellars-Tegart的方程分别建立低温区加工硬化-动态回复和动态再结晶流动应力模型。该模型能预测低温流动应力,完整地表示07MnNiCrMoVDR钢低温流动应力模型。将模型应用于中厚板矫直力计算,预测值与实测值吻合较好。     

35CrMoV钢高温塑性变形行为及其本构方程建立

为了研究35CrMoV钢的高温变形行为,借助Gleelble 3800型热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s^-1、变形温度为950~1150℃的条件下进行轴向单道次高温压缩试验,并根据试验结果绘制35CrMoV钢的流动应力-应变曲线。分析研究了变形温度、应变速率对流动应力的影响,计算了变形激活能Q及参数n、A、α的取值。试验结果表明:35CrMoV钢在950~1150℃进行压缩试验时,存在动态再结晶和动态回复两种流动应力-应变关系,当应变速率为0.01和0.1 s^-1时,其流动应力-应变曲线主要表现为动态再结晶型;当应变速率为1和10 s^-1时,其流动应力-应变曲线主要表现为动态回复型。在试验条件下获得35CrMoV钢的平均变形激活能Q为310.433 kJ·mol^-1,建立了用于描述35CrMoV钢流动应力、应变速率和变形温度三者之间关系的本构方程。     

20CrMnTiH钢的温变形行为及其数学建模

利用热模拟试验研究了20CrMnTiH钢在1023～1173 K,变形速率为0.01～1 s-1条件下的温变形行为,并对其变化规律进行分析.以流动应力为目标函数,研究了主要工艺参数对目标函数的影响.基于统计分析建立了适用于20CrMnTiH钢温锻成形的流动应力数学模型,为该材料产品温成形工艺的合理制定和数值模拟提供依据.     

09MnNiDR钢的热变形行为

用Gleeble-3800热模拟试验机在高温下对09MnNiDR钢进行单道次热压缩试验,研究了变形温度和应变速率对该钢动态再结晶的影响,计算出峰值应力与临界应力、峰值应变与临界应变的关系,并建立了试验钢动态再结晶热变形模型、流变应力模型.     

12MnNiVR钢的高温变形行为及其数学模型

用Gleeble-1500热模拟试验机研究高强度12MnNiVR钢的高温变形行为,分析不同变形温度、变形速率、变形程度对12MnNiVR钢的变形抗力的影响.结果表明,当应变量小于0.4时,随试验钢应变增加,变形抗力增加明显,当应变量大于0.4时,应力的变化趋于平缓.变形抗力随变形温度的升高而降低,随变形速率的增加而增大,归因于高温变形过程加工硬化与动态回复和再结晶软化的综合作用.建立其变形抗力的数学模型并用SPSS 方法进行回归,该模型具有良好的曲线拟合特性,计算结果与实测值基本吻合.     

022Cr钢的热变形行为及热加工图

用Gleeble 3180热模拟试验机对022Cr钢的热变形行为进行研究,揭示了变形抗力与变形程度、变形温度和应变速率的关系。在950~1200 ℃温度范围和应变速率为0.001~5 s^-1下进行热压缩,并利用动态材料模型(DMM)建立了022Cr钢热变形的工艺图。结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,022Cr钢的流动应力降低。根据流动应力曲线数据计算其变形激活能为381.615 kJ/mol。当应变不小于0.5时,022Cr钢热加工的最佳变形条件有两个区域,第一个区域在温度范围1100~1200 ℃,应变速率范围0.001~0.01 s^-1内,第二个区域在温度范围1130~1180 ℃,应变速率范围1~5 s^-1内,其功耗效率都能达到0.4以上。     

SA508-3钢动态再结晶过程的相场模拟

采用多相场(Multi-phase-field,MPF)模型模拟动态再结晶晶粒的生长过程,并用Kocks-Mecking(KM)方程模拟其力学行为。用热力模拟机对SA508-3钢进行了不同温度和应变速率下的热压缩试验,从热压缩流动应力-应变曲线中提取SA508-3钢动态再结晶特征参数并用于计算动态再结晶模型参数。利用所得参数对SA508-3钢的动态再结晶过程进行了多相场模拟,预测了热塑性变形过程中的组织演变和真应力-真应变曲线,与试验结果吻合较好。试验和数值结果均表明,流动应力随应变速率的增大及变形温度的降低而增大。本文的方法可用于研究其它材料的动态再结晶行为,为优化热锻工艺提供指导。     

纯钼烧结体弹/塑性力学行为研究

采用真空烧结技术制备了不同密度的钼试样,通过在MTS810试验机上进行室温准静态单向压缩试验,研究了在不同的初始密度下,纯钼烧结体压缩变形流变应力的变化规律。建立了流变应力的数学模型以及弹/塑性参数的计算模型。基于可压缩连续体的屈服准则和塑性本构关系,确定了纯钼烧结材料压缩变形的屈服条件及其弹/塑性本构关系。     

镁合金高温流变应力实验及其数学模型研究

通过采用单向拉伸实验,在高温蠕变试验机上测定了含稀土耐高温ME20M镁合金板料在不同拉伸速度、不同温度下的力学性能,并分析了其特点与原因;利用实验得出的应力应变数据,校验了目前提出的适用于工程实际应用的含常软化因子的镁合金高温流变应力数学模型,在含常软化因子的镁合金高温流变应力数学模型的基础上,提出了适用于更大应变速率范围、温度范围的含非常软化因子的镁合金高温流变应力数学模型。通过与BP神经网络预测结果等比较,上述两个数学模型能较好地预测不同温度、应变速率范围的镁合金流变应力,但精度不如神经网络模型。     

大型材辊矫过程的受力及变形分析

分析了大型材辊矫过程的受力及变形。建立了辊矫过程的数学模型。使用严格的数学解析方法求解了大型材矫直过程的永久变形、回弹变形和设定变形间的关系。试验表明，实际变形与数学分析结果基本吻合，这为合理设计辊矫工艺提供了理论依据。     

基于正交回归的GH44合金本构关系研究

通过热物理模拟试验，系统地研究了主要热力参数(变形温度、变形速率、变形程度)与流动应力间的数值关系，采用正交设计原理，科学地分析并回归出GH44合金的本构方程，定性地探讨热力参数对GH44合金成形性能的影响规律，为GH44合金的热变形数值模拟和热力参数的合理制定与控制提供了依据。     

基于非正交结构网格有限体积法的铝型材挤压过程数值模拟关键技术

文章基于非正交结构网格,建立了大变形铝型材非稳态挤压过程有限体积法数值模拟的数学模型。给出了非正交结构网格上有限体积法的基本控制方程,研究了非正交网格上有限体积法模拟铝型材挤压过程的关键技术。将流体体积法(VOF)应用于三维非正交网格来捕捉材料流动前沿,采用塑性剪切模型施加了摩擦边界,结合本构方程和粘度迭代,开发了铝型材挤压过程数值模拟程序。针对一大挤压比的典型薄壁铝型材挤压过程进行了数值模拟,得出了速度场、等效应力、等效应变速率等。将模拟结果与有限元软件DEFORM-3D的模拟结果进行对比,验证了该文所建立数学模型的可行性和正确性。     

TB6钛合金热变形行为及本构模型研究

研究材料的热变形行为及建立其本构模型是进行材料加工与模拟的基础。通过对TB6钛合金热变形行为分析,表明流变应力受应变速率的影响较显著,而变形温度对流变应力的影响程度与应变速率的大小有关。采用Arrhenius型双曲正弦方程建立了TB6钛合金流变应力本构模型。研究变形条件对TB6钛合金流变应力的影响。结果表明,可通过控制应变速率和变形激活能来控制热加工的应力水平和力能参数,为TB6钛合金塑性加工过程控制和模拟提供前提条件。     

含Nb低碳钢的热变形行为和金属塑性形变中流变应力的预测

利用Gleeble 1500模拟试验机对含Nb低碳钢的热变形行为进行了实验研究,对热变形稳态流变应力和发生动态再结晶时的峰值流变应力与变形条件的关系进行了回归分析,阐述了由于形变诱发Nb(C,N)化合物沉淀对形变激活能的影响,在对金属塑性变形过程中位错增值,螺型位错交滑移回复和刃型位错攀移回复过程分析的基础上,建立了可预测动态回复和动态再结晶同时发生情况下的流变应力理论模型,并对不同变形条件下的流变应力进行了预测,预测结果与实验结果相当吻合。     

AZ31镁合金热变形流动应力预测模型

采用近等温单轴压缩实验获得了AZ3l镁合金变形温度为523 723 K,应变速率为0.01—10 s^-1条件下的流动应力,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响规律.结果表明,AZ31镁合金变形过程中发生了动态再结晶,523 K时形成细小组织;而723 K时动态再结晶和长大的晶粒沿径向拉长.考虑实验过程塑性变形功和摩擦功引起的温度升高,在高应变速率条件下采用温度补偿修正了流动应力.在此基础上,建立了基于双曲正弦模型的峰值流动应力和统一本构关系,该模型利用材料参数耦合应变来描述流动应力的应变敏感性,进一步获得了合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变的定量关系.采用该本构关系模型预测流动应力具有较高的精度,预测值与实测值相关系数为0.976,平均相对误差为5.07%,实验条件范围内预测的流动应力与实验值几乎能保持一致.     

ZK60镁合金热变形过程中的应变强化与动态再结晶行为(英文)

研究ZK60合金的高温流变应力行为。分别采用Kocks-Mecking模型和Avrami方程对合金的应变强化和动态再结晶过程进行模拟,在此基础上,构建一个考虑合金动态再结晶软化的流变应力方程并对流变应力进行预测。结果表明:预测曲线与实验结果具有很高的相关系数,所构建的流变应力方程能准确地描述热变形过程中合金的流变应力行为。微观组织观察表明在变形初期合金组织主要为动态回复组织,随着应变增加,逐渐转变为再结晶组织。     

应变影响的AZ31B镁合金流动应力预测模型研究

本文采用热压缩试验获得了铸态AZ31B镁合金高温变形时的流变曲线,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。结果表明：峰值应变随着应变速率增加和温度减小而增大,减小应变速率、适当提高变形温度对材料的动态回复和再结晶是有利的。利用多元回归分析建立了流动应力预测模型,该模型可以描述流动应力的应变敏感性,经验证发现使用其预测流动应力具有较高精度,相关系数高达0.9926,能较好地描述铸态AZ31B镁合金在热变形过程的流动行为。