圆柱体镦粗应力场的力学分块积分计算及扩展应用

冷镦钢产品的冷镦性能是通过圆柱体试样在平板间镦粗来检验的。镦粗过程中试样内部的变形应力分布的规律,可以用来分析材料项锻开裂产生的原因,从而采取针对性措施改善产品冷镦性能。用回归的方法得到变形体轮廓曲线的方程,并采用微积分的方法建立了柱体在平板间镦粗过程的变形体连续微分力学模型,描述了圆柱体在平板间镦粗过程中变形体内部及表面应力场的分布及应力状态,并描述了镦粗过程中变形体轮廓曲线与镦粗比的相对关系,利用圆柱体镦粗应力场的积分方法对不同镦粗比下的变形体的应力场进行计算,得到变形体应力场与镦粗比之间的变化关系。     

基于光塑性法研究圆柱体镦粗变形的应力分布规律

采用聚碳酸酯圆柱体试样进行镦粗实验,并以光塑性法对实验结果进行分析,再以有限元工艺仿真软件DEFORM模拟的等效应变图加以验证。实验结果可知,变形体内部呈现出3个不同的变形程度和应力状态的区域,和传统的镦粗理论相符合。这表明采用光塑性法可以更加直观地观察圆柱体镦粗内部的应力分布规律,这对进一步分析镦粗内部应力应变场有重...     

影响高线产品冷镦性能轧钢因素的分析及控制

在标准件生产中，存在一个常温下以镦粗变形为主的工艺过程，材料局部变形大，变形速度高，表面容易产生开裂，冷镦性能是衡量冷镦钢产品质量的主要指标。本文从坯料表面，工艺调整，轧机导卫及工艺制度等方面阐述了高线产品冷镦性能的主要轧钢影响因素，并确定相应控制措施，为改善产品的冷镦性能，提高产品的合格率提供参考。     

压制方式对粉末冶金制品性能影响的有限元模拟

利用MSC/MARC有限元分析软件对金属粉末温压过程进行了模拟.采用基于更新拉格朗日方法的热一机耦合,分析了不同压制方式(单向压制、同步双向压制、非同步双向压制)对压坯性能的影响规律.对压坯相对密度及力学性能的分析表明,对于圆柱形压坯,压制方式不同,压坯相对密度和应力的分布状况及数值是不同的.采用双向同步压制,有利于提高压坯密度,改善压坯密度分布的均匀性.双向同步压制时压制力、侧压力、弹性后效、压坯等效应力均比其他两种情况要大,压坯等效应力分布状况与圆柱体镦粗变形相似,存在"摩擦死区"和"易变形区",等效应力分布比其他两种情况均匀.     

润滑对冷锻模具寿命的影响

在冷锻过程中,模具受到极高的载荷和磨料磨损,表面粗糙度和残余应力受到影响很大。以经过热处理的高速钢制成的模具作为研究对象,试样经过镦粗过程,得到了不同锻造条件下锻件表面粗糙度、残余应力和试样变形随锻造循环次数的变化,并在"有润滑"和"无润滑"条件下,得出了采用两种不同的锻造载荷进行了冷锻镦粗工艺对冷锻模具的影响。     

22CrMo钢渗碳淬火过程组织与应力变化的数值模拟

 根据描述渗碳过程的数学模型,利用有限差分法,对22CrMo钢圆柱体试样渗碳过程进行了数值模拟,得出渗碳层中碳浓度分布。基于渗碳模拟结果,根据描述淬火过程的数学模型,利用有限元法对试样淬火过程的温度场、组织场及应力场进行了数值模拟,分析了淬火过程中组织和内应力变化,及渗碳过程对淬火过程组织及应力变化的影响。对渗碳淬火后试样的组织进行了金相分析,并测量了表面和内部各点残余应力,计算值和测量值相吻合。     

平面应变镦粗问题的摄动分析

通过引入速度势函数，将理想刚塑性体平面应变问题的控制方程化简为两个非线性偏微分方程．应用摄动方法，以摩擦因素（是摩擦系数和变形区几何参数的函数）为摄动参数，获得了平面应变镦粗问题的摄动解．在此基础上，研究了镦粗过程中的变形规律和应力分布规律，理论分析结果与由其它理论所得的结果符合较好．     

考虑附加接触变形的冷轧板带卷取过程模拟

在卷取过程中，由于卷取张力的作用与板带的弯曲变形会使带卷内部产生压应力，随着卷取层数的增多，压应力会增大。在实际生产中，由于板带存在表面粗糙轮廓，在压应力的作用下，除了板带本身会发生弹性变形外，各层表面粗糙轮廓相互接触时，在径向方向上也会产生附加接触变形，这在很大程度上影响了带卷内部的应力分布。在传统的解析方法中，卷取过程被视为薄壁筒逐层嵌套的轴对称模型。该模型往往通过改变径向弹性模量来体现层间接触带来的附加变形，然而当板带的材料、厚度以及表面粗糙度不同时，采用该方法计算径向弹性模量可能会出现偏差，且逐层嵌套模型与实际的缠绕型卷取存在差异。对于该差异，采用有限元方法对卷取过程的模拟更符合实际情况，但是针对具有附加接触变形的有限元研究未见报道。因此，为了克服上述方法中存在的不足，利用有限元软件MSC. Marc通过垫片单元建立了考虑接触附加变形的板带卷取模型，通过叠片压缩试验得到了板带附加变形量与压力的变化规律曲线，并将该曲线引入垫片单元来考虑接触附加变形，进而研究附加接触变形对带卷内部应力与卷筒所受压力的影响。     

大型锻件镦粗弹塑性有限元分析

运用ＡＮＳＹＳ程序对圆柱形锻件镦粗过程实施弹塑性有限元数值模拟，从数值计算的角度研究锻件镦粗工序中的应力应变场，给出了各种高径比对称中心点附近不利于裂纹锻合的径向拉应力影响区的长度范围，以表格的形式定量睦给出了压下率与对称中心点应力水平的关系，为锻造工艺参数的确定提供了数值依据。     

常温下局部加载拉应力对柱壳应力场分布的影响

研究采用有限元模拟技术,考察常温局部加载条件下,加载宽度和试样尺寸对柱壳应力场分布的影响,揭示应力场的变化规律及机理.在常温下,柱壳结构局部受轴向外载拉伸时,随结构体长度的增加,在距加载区越远的横截面上应力分布越均匀;随加载宽度的增加,在结构体的中截面上应力最大值逐渐增加.当外加载荷大小、加载宽度及结构体长度相同时,柱壳结构中截面上拉应力最大值大于平板.因此可以预见,对于应用局部加载降低结构体焊接残余应力,柱壳结构要比平板结构效果更好.     

粉末烧结体镦粗致密与成形的有限元分析

粉末锻造因同时具有粉末冶金和锻造工艺的共同优点已被证实为一种提高烧结制品密度和强度的有效方法。本文选择典型的镦粗工艺对烧结的致密与成形行为和规律进行研究，提出了多孔材料的致密模型并简要介绍了多孔材料的塑性理论。然后，采用有限元法模拟了不同镦粗压下量的烧结坯的致密与成形过程，密度与等效应变分布的一致性结果表明，烧结坯的致密强烈依赖于材料的塑性变形。此外，塑性变形过程中的平均应力也对烧结坯的致密产生一定程度的影响。通过对冶炼材料的镦粗变形比较发现，烧结坯较易满足屈服条件而发生塑性变形且成形力较低，但因存在内何加工硬化现象而使成形力增加较快。     

等边槽钢多角轧制工艺的有限元分析

试验研究了等边槽钢多角轧制 (ECMAP)过程中试样的特性 ,通过拉模的单一孔道 ,利用二维刚 -塑性有限元方法计算出变形总应力趋近 2。根据角进料的工艺制度 ,ECMAP过程可以通过两个工艺路线实现 ,并能计算出其负荷曲线。对纯铜进行退火的数值分析表明 ,由于第二个角的变形增加了反压效应 ,使第一个角缝隙出现在第一个工艺路线过程中 ,而不是出现在第二个工艺路线过程中。反压效应导致工艺路线 A和工艺路线 C制造的试样的底部产生局部的高剪切应力 ,因而采用工艺路线 A和工艺路线 C时变形试样内部的应力分布比单一孔道 ECMAP时更加均…     

厚壁冷成型钢构件残余应力分析

从理论上将厚壁冷弯残余应力形成过程模拟成大变形加载(弯曲)和弹性卸载(回弹)过程,对不同厚度、不同相对弯曲半径下的冷成型厚钢板进行了大变形弯曲和回弹分析,得到了弯曲应力场和回弹应力场,将这两种应力场相叠加,得到了残余应力场,并分析了其分布规律,最后以国外的实测结果为基础进行了比较分析,证实了该理论分析方法的正确性,从而为进一步研究残余应力对厚壁冷成型钢构件性能的影响奠定了理论基础。     

LF21铝合金室温高速变形抗力

对ＬＦ２１铝合金高速变形下的变形抗力进行了实验研究，实验采用圆柱体试样，在Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００实验机上进行高速压缩实验。结果表明，ＬＦ２１铝合金高应变速率下的变形抗力曲线上，发现有一临界应变速率，对应的流动应力最高。ＬＦ２１合金在室温高速变形时，应变速率对于流动应力的影响是强烈的，但随着变形温度的升高，应变速率的影响作用将减弱。     

TC16钛合金室温变形特性研究

对TC16钛合金的室温变形特性进行了研究，分析组织与室温拉伸性能、冷镦成型性、冷镦头变形特点等相互之间的关系。冷镦头剧烈变形能力与合金组织、塑性和剪切强度关系较大。     

Gatorized Waspaloy 合金等温锻造过程中的本构方程

详细分析了应变、应变速率、变形温度等变形工艺参数对GatorizedWaspaloy合金低应变速率镦饼中应力-应变曲线的影响。建立了反映该变形过程金属流动规律的本构方程。实现了对该变形过程的数值模拟。     

氮对节镍奥氏体不锈钢高温变形的影响

通过热，力模拟实验机。进行氮含量不同的两种铸坯试样高温拉伸试验。绘制两种试样在不同温度下热变形的应力应变曲线、热变形屈服应力和峰值应力与变形温度的关系曲线、断面收缩率与变形温度的关系曲线；制备金相试样，观察热变形区域的组织变化。试验结果表明：氮含量高的试样容易发生动态回复，当温度高于1200℃，在较小的变形量下就可以通过动态回复使材料软化,降低晶界应力集中,从而获得很好的高温塑性，以便于材料热变形；而氮含量低的试样不容易发生动态回复,当温度高于1050℃,在足够的变形量下才能发生动态再结晶，降低晶界的应力集中。在拉伸试验中表现出相对较差的高温塑性。同时,氮含量高的试样奥氏体晶粒尺寸细小,而氮含量低的试样奥氏体晶粒尺寸较大。     

基于平面弹性复变方法的冷轧带钢分布位错-残余应力模型

为揭示冷轧带钢可见浪形的形成机理,通过实测残余应力值计算分布位错,提出分布位错-残余应力模型.利用平面弹性复变方法计算弹性平板中一条带有典型分布位错的直线粘接边界所产生的应力场,分析该应力场的特点及多条互相平行的带有分布位错的直线粘接边界所产生应力场间的相互影响.同时结合实测数据,给出实际分布位错的计算结果,其对应的残余应力近似值与残余应力实测值误差较小,且这一方法具有一般性.进一步分析分布位错,给出带钢屈曲挠度函数的形式,与现场实际起浪形式相吻合.     

Ti-2Al-2．5Zr合金低温下单向与循环变形行为

采用管材试样研究了低温下(-196℃)Ti-2m-2．5Zr合金的循环变形行为。分析了应力比、应力幅、循环周次、加载速率等对合金循环变形行为和疲劳性能的影响。建立了循环和单调加载方式下合金的应力一应变曲线方程和疲劳寿命预测方程。根据不同循环周次下疲劳试样的金相分析和断口观察，讨论了合金的循环变形规律和疲劳断口特征。     

圆柱体镦挤复合变形规律研究

针对镦挤复合成形过程中坯料在挤出时普遍存在的挤出高度不足的问题,利用Deform有限元软件模拟圆柱体自由端无约束时的镦挤复合成形过程,对镦挤成形过程的力学参数和变形规律进行分析;分别从理论和模拟两方面入手,研究正挤压和反挤压两种模式下的镦挤复合成形规律,模拟不同材料、不同挤出通道时的变形规律,绘制凸模行程与挤出高度曲线.研究结果表明:镦挤复合成形过程中的正挤压和反挤压具有一致的变形规律,当挤出通道直径为20~25mm、摩擦因数为0.2~0.4时,适当地增大挤出通道直径和摩擦因数,均有利于提高坯料的挤出高度,当摩擦因数为0.35、挤出通道直径为25mm时,坯料挤出高度最大.