车用双相高强钢的动态力学性能及本构模型的对比

通过不同应变速率(0.001～500 s^-1)下的室温拉伸试验,研究了车用HC340/590DP、HC700/980DP双相高强钢的动态力学性能;分别采用Johnson-Cook模型、Swift-Hockett/Sherby模型,以及将Swift-Hockett/Sherby模型引入到Ludwik模型中的修正模型对2种钢的流动应力-应变曲线进行拟合,对比分析3种本构模型的拟合结果。结果表明：随着应变速率的增加,2种钢均表现出增强增塑现象;Johnson-Cook模型、Swift-Hockett/Sherby模型和修正Ludwik模型的拟合度平均值分别为0.950,0.999,0.997;修正Ludwik模型既具有各应变速率间应力耦合的特点,又保持了高拟合精度,可以准确描述车用双相高强钢的动态流变行为。     

基于改进粒子群算法的高强钢Y-U本构模型参数反演

建立Y-U本构模型参数反演的数学优化模型,针对本构模型迭代求解等特点,对传统粒子群算法的参数设置、初始群体生成等方面进行改进,并融合遗传算法中的变异思想,用于此优化问题的求解。根据高强钢材料WELDOX1100的拉压循环试验数据对模型中的7个参数进行反演。最后进行折弯回弹有限元计算和试验,验证了反演结果的准确性。结果表明,该反演算法收敛性好、精度高,反演结果对提高高强钢成形的数值模拟精度具有重要意义。     

先进高强钢DP780板料温成形本构参数识别

先进高强双相钢板料温成形的本构模型参数识别,是提高塑性变形行为仿真准确度的关键.通过建立基于拉丁超立方抽样法和Spearman秩相关性分析法的本构模型参数敏感度分析方法,进而实现了参数敏感度的整体性分析.然后结合敏感度分析结果、DP780钢单向拉伸试验以及拉伸过程有限元模拟,构建了不同温度下的距离函数和材料本构参数之间...     

高强铝合金热塑性变形本构关系研究现状及发展趋势

高强铝合金热成形工艺条件下的变形行为表征,需要在考虑温度、应变速率及应变影响的基础上结合微观演化行为建立热塑性本构关系。总结了高强铝合金热塑性变形本构关系相关研究成果。研究结果表明:广泛应用的唯象本构模型通过修正模型参数可以充分耦合应变、温度及应变速率作用,并准确地预测不同变形条件下的流动应力,然而缺乏对变形机制的明确解释,使得唯象本构模型对试验温度、应变速率变化范围较大以及试验条件范围外的变形行为预测精度难以得到保证;基于物理意义的本构模型能够模拟位错密度、晶粒尺寸及动态再结晶等微观演化过程,对流动应力进行精确计算,展现了强大的宏微观变形预测能力,是高强铝合金热塑性变形本构关系的研究趋势。     

高强石墨材料的动态本构模型

利用分离式Hopkinson压杆试验装置对SMF-800高强石墨进行了冲击压缩试验,获得了不同应变速率(618,868,1 185s-1)下的应力-应变曲线;采用损伤型朱-王-唐粘弹性本构模型和一维弹脆性损伤本构模型分别对应力-应变曲线进行拟合,并对拟合结果进行了对比。结果表明:高强石墨材料的破坏应力和应变随着应变速率的增大而不断增大;损伤型朱-王-唐粘弹性本构模型比一维弹脆性本构模型更能有效描述高强石墨材料的动态力学性能,在应变速率为618,868,1 185s-1时,前者拟合曲线的相关指数分别为0.992 15,0.999 52,0.972 15。     

60钢热压缩变形行为及其变参数Arrhenius本构方程

采用Gleeble-1500型热模拟试验机对60钢进行不同温度(730,750,800,850,900,1 000℃)和不同应变速率(0.01,0.1,1,5,10 s^-1)的热压缩试验,总真应变为0.8,分析了60钢在热压缩过程中的变形行为;引入变参数Arrhenius模型,采用五阶多项式对模型中各参数随应变的变化关系进行拟合,构建出60钢高温变形本构方程,并对方程的精确性进行了评估。结果表明：变形温度越高,应变速率越低,60钢的流变应力越小;在较低温度和较高应变速率下,60钢热压缩变形的软化机制主要为动态回复,在较高温度和较低应变速率下则主要为动态再结晶;建立的变参数Arrhenius本构方程对流变应力的预测值与试验值的拟合相关系数达到0.994 597,说明该本构方程可以较好地描述60钢的高温变形行为。     

热处理U71Mn钢轨钢的棘轮行为及其本构模型

通过单轴拉伸试验、对称应变循环疲劳试验和非对称应力循环疲劳试验,研究了热处理U71Mn钢轨钢的循环特征和棘轮行为;基于试验结果,对Abdel-Karim-Ohno循环塑性本构模型进行修正,并将模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:试验钢表现出初始循环软化特性;在非对称应力循环载荷下,试验钢产生了明显的棘轮行为,棘轮应变随应力幅、平均应力和峰值应力的增加而增加,棘轮应变率随峰值应力的增加而增加,当峰值应力不超过950MPa时,棘轮应变率随循环周次的增加快速减小至稳定值,当峰值应力超过950MPa时,棘轮应变率先减小后增大;大多数工况下采用所建立的修正Abdel-Karim-Ohno循环塑性本构模型得到的棘轮应变与试验值的平均相对误差约为9.8%,说明该模型能够较好地预测热处理U71Mn钢轨钢在应力循环工况下的棘轮行为。     

基于全局优化算法的超塑性本构模型参数的识别

考虑晶粒长大的超塑性本构模型能否成功模拟成形过程依赖于参数选取的好坏,由于该模型涉及多个物理过程且每个过程都很难同其他过程区别开来,同时模型中包含多个材料参数,因此很难通过试验直接识别模型中的材料参数。模型中材料参数通过反分析方法进行。给出需要识别参数的超塑性本构模型,以使晶粒尺寸—时间关系和应力—应变关系计算值和试验值差值的加权平方和最小化为目标,构造目标函数;基于参数物理意义和数值结果给出参数取值范围。基于目标函数特性构造一全局优化算法,该算法吸收遗传算法能进行全局搜索的优点和Levenberg-Marquardt算法和增广Gauss-Newton算法收敛速度比较快的优点。针对某些参数取值范围比较大的特点,设计出同时使用指数编码和传统实型编码的混合编码的遗传算子。最后以Ti-6Al-4V为例,应用构造的算法识别超塑性本构模型中的材料参数,计算结果和试验结果符合较好。     

非完全试验信息的悬架橡胶-钢衬套本构模型多参数识别

以轿车扭力梁后悬架的橡胶-钢衬套为对象,通过应变能密度函数确定Yeoh多项式为衬套的本构模型。进行结构试验并获取X,Y,Z轴向"位移-力"历程曲线的非完全试验信息,利用HyperStudy与ABAQUS进行初始试验仿真,分析试验与仿真曲线的一致性;设定Yeoh多项式的多参数C10,C20,C30、Di为优化变量并赋初始值,优化目标是"面积差"或"位移差"平方为零的6类函数。采用自适应响应面法,经过14次迭代,6类函数的总加权值收敛逼近于零,识别出一组能较准确模拟衬套力学行为的本构模型参数值。试验仿真结果发现Y向曲线拟合精度高,预紧模拟及网格歧异等导致X与Z向曲线拟合差,但瞬态刚度值误差均在8%内,在工程中属于可接受范围。     

橡胶输送带黏弹性本构模型参数测定与分析

通过动态加载应变试验,分析了钢丝绳芯橡胶输送带在0,10,20,30和40℃温度下的应力响应。以输送带的标准固体本构模型为基础,通过黏弹性材料的傅里叶级数拟合,推导了输送带标准固体模型中3个参数的识别公式,建立了3个参数随温度变化的拟合公式,并分析了其随温度的变化特性。结果表明:温度对黏度系数η1和弹性模量E_1影响较大,呈非线性变化趋势;对弹性模量E_2影响相对较小,可以近似为线性变化。最后,通过试验对建立的拟合公式误差进行了分析,最大误差约为3%,试验结果也证明了辨识公式的准确性。     

高强钢/碳纤维增强复合材料热冲压-连接一体化工艺可行性及试样弯曲性能研究

提出一种高强钢/碳纤维增强复合材料(CFRP)的多材料零件连接成形一体化加工工艺,利用热冲压工艺对高强钢和CFRP预浸料进行连接并成形高强钢/CFRP多材料零件。研究热冲压过程中不同的淬火温度下多材料复合板的制备工艺,并对试样中钢板进行微观观测,最后对复合件进行弯曲试验。微观检测结果表明,该工艺下钢板组织为全马氏体组织。三点弯曲试验结果表明,未铺设CFRP试样、铺设2层CFRP试样和铺设4层CFRP试样的弯曲角度分别为130°、110°和104°。对弯曲试验的力位移曲线进行积分,计算试样的能量吸收量,得到如下结论：未铺设CFRP试样、铺设2层CFRP试样和铺设4层CFRP试样的能量吸收量分别为9410 J、9692 J和10 050 J;铺设2层CFRP的试样和铺设4层CFRP的试样相比于未铺设CFRP的试样,能量吸收量分别增加2.9%和6.8%。     

合金元素对高强钢焊缝金属贝氏体形成及力学性能影响的研究进展

高强钢焊接过程中焊缝金属与母材的强韧匹配问题一直难以解决,因此急需细化合金元素调控体系,完善高强钢焊缝金属的强化增韧机理.贝氏体是高强钢焊缝金属中的重要组织,对其强韧性有重要影响,因此介绍了典型贝氏体的形成机理及分析方法,重点综述了合金元素对高强钢焊缝金属微观组织和力学性能的影响,得出高强钢焊接中各合金元素推荐值,进而...     

挖掘机器人双目视觉系统标定方法与立体匹配

在挖掘机器人视觉系统实现中,摄像机标定、特征提取、立体匹配是关键环节,而立体匹配又是视觉系统中最复杂、最重要的步骤。首先分析了通用双目立体视觉模型及平行双目立体视觉模型,对挖掘机器人平行双目立体视觉系统测量方法及参数标定进行了研究。结合基于特征的匹配方法,通过对左、右图像角点的提取,实现了基于极线几何约束的特征点匹配。通过对铲斗图像匹配实验,验证了该方法能满足挖掘机器人视觉系统要求。     

基于改进粒子群算法和小波神经网络的高强钢扭曲回弹工艺参数优化*

针对高强钢复杂件冲压后出现的扭曲回弹现象,运用有限元仿真软件DYNAFORM对复杂件的冲压、回弹过程进行数值模拟,提出了评价复杂件扭曲回弹程度的指标,并运用试验设计和小波神经网络代理模型方法对扭曲回弹进行了优化研究。以某弯曲梁为研究对象,以扭曲回弹为成形目标,通过正交试验设计筛选出对扭曲回弹影响较大的工艺参数作为影响因素。利用拉丁超立方对影响因素进行抽样,通过数值模拟获得样本数据,建立影响因素与成形目标之间的小波神经网络代理模型,利用改进的粒子群算法对该模型迭代寻优获得最优参数。结果表明：采用优化后的工艺参数能有效地减小该弯曲梁的扭曲回弹,该方法为减小复杂件的扭曲回弹提供一种有益的指导。     

不同应力状态下的高强钢板断裂机理及预测

板料成形过程的宏观断裂行为依赖于其微观断裂机理,因此成形过程模拟中的断裂准则的准确选择对于断裂预测具有重要意义。以高强钢TRIP780板料为研究对象,设计从剪切到拉伸应力状态的五种断裂试验,结合宏观拉伸试验和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)分析研究不同应力状态下TRIP780板料的断裂机理,得到不同应力状态下正应力和切应力与断裂机理的关联关系,引入正应力与切应力的影响构建MMC断裂准则,应用于板料压剪应力区间的断裂行为预测。结果表明,反映断裂机理的MMC准则能适用于板料压剪和拉剪变形应力状态下断裂失效的准确预测。     

钢球自锁液压缸与平衡阀参数匹配问题研究

平衡阀安装于液压缸无杆腔内,用于平衡活塞杆受到的外负载,静态时可短期保持液压缸长度,动态时防止液压缸失速。但由于液压缸存在内泄漏,在外负载作用下,普通液压缸并不能长期保持工作长度不变。钢球自锁液压缸作为一种自锁型液压缸,具备行程极限位置机械自锁功能,在驱动阵面起竖后,液压缸可以长期保持工作长度不变,从而保证阵面工作角度长期不变。钢球自锁液压缸安装平衡阀后具备防止失速和极限位置长期保持工作长度的双重优点,但是当参数不匹配时,会出现延时误动作。文中研究的问题是如何进行液压缸与平衡阀的参数匹配。     

硬质合金及涂层刀具干铣削高强度钢的磨破损机理研究

采用硬质合金刀片和涂层刀片进行了高强度钢的干铣削试验研究;根据这两种刀片在不同切削用量条件下的磨破损情况,利用扫描电镜和能谱分析的结果,分析了这两种刀片的磨破损机理。     

0Cr18Ni9不锈钢本构模型及其对切削力预测影响分析

利用MTS材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对经过1100℃固溶处理后的0Cr18Ni9不锈钢的静态力学性能和动态力学性能进行了测量,用Johnson-Cook模型拟合了材料的本构关系,用正交切削实验识别了Johnson-Cook模型材料参数。将SHPB实验和切削实验两种方法得到的Johnson-Cook材料模型应用于切削力的预测,分析了不同实验方法得到的材料模型在切削力的预测中的适用性,为不锈钢切削研究中的分析模型和数值计算中的材料流动应力模型选择提供参考。     

Ni基、Ni-W基涂层刀片加工高强度钢的切削性能研究

用新研制的Ni基、Ni W基涂层刀片与未涂层刀片进行了高强度合金钢的对比车削试验和切削性能研究 ,结果表明 ,新型涂层刀片切削性能良好 ,磨损较小 ,耐用度提高。通过适当研磨Ni基涂层刀片的前刀面 ,可有效提高刀片涂层的抗剥落能力     

一种结构解耦型变刚度驱动软体手抓握能力分析

为了实现变刚度驱动软体手的精确抓取,设计了一款结构解耦型的变刚度驱动(变刚度与变形驱动)软体手指。建立了软体手指的指尖力模型,并计算了手指指尖力,将实验测试的手指指尖力数据与计算结果进行比较,证明了手指指尖力模型在一定精度范围内能够预测手指的抓握行为。基于软体手指的指尖力模型对软体手的结构尺寸进行设计,并根据设计的软体手进一步研究指腹的抓握能力,通过仿真与实验的相互印证得到了软体手指腹抓取的抓握力模型。仿真和实验结果表明,软体手的抓握能力与手指的刚度、变形驱动能力以及软体手的抓握形态有关。