GTN细观损伤模型参数对板料损伤行为的影响

基于Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤模型,借助ABAQUS软件,以方盒件拉深成形为例,应用正交试验设计方法分析了GTN模型各损伤参数的变化波动对AA5052-O铝合金板拉深成形后板厚减薄率和损伤程度的影响。结果表明:各损伤参数的波动变化对板厚减薄率的影响不大;而对最大孔洞体积分数的影响不可忽略,其中孔洞形核时的平均等效塑性应变εN对结果的影响最为显著;因孔洞体积分数与材料变形历史相关,可将其作为判断板料破裂的依据,尤其适用于断裂前缩颈现象不明显的材料。     

基于修正GTN模型的双相钢断裂失效判据研究

在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度T与其对应的剪切损伤,拟合出极限剪切损伤值与应力三轴度的函数关系曲线;然后结合颈缩断裂时的临界孔洞体积分数与应力三轴度的关系,建立适用于较广应力三轴度的DP780断裂失效细观判据;设计了拉弯成形试验并带入ABAQUS中进行仿真,证明得出的细观断裂判据能预测双相钢在冲压成形过程中出现的不同断裂现象。     

基于渐进成形的GTN细观损伤模型参数研究

针对板料渐进成形中的损伤问题,从细观角度引入考虑板材各向异性的损伤模型Hill'48-GTN。对DC06板料进行单向拉伸实验和有限元模拟,通过对比两应力应变曲线来确定模型参数。然后把确定参数的GTN模型嵌入到有限元软件Abaqus中,以模拟圆台件的渐进成形过程,并对比了模拟和实验结果中的厚度分布。结果表明:所得模型参数对板材渐进成形是有效的。     

TC4钛合金GTN损伤模型反向标定法研究

通过拉伸试验得到TC4钛合金载荷-位移曲线,研究反向标定法确定GTN孔洞损伤模型参数。通过有限元模拟,研究GTN模型6个待定参数对模拟结果的影响。结果表明,参数f0和fN需要通过反向标定法确定,εn可由拉伸试验确定,Sn可通过计算确定,fc和fF可由模拟结果直接给出;TC4钛合金的孔洞损伤随颈缩过程的产生迅速发展,直至断裂。     

6061铝合金板料圆孔翻边渐进成形

采用普通渐进成形技术研究6061铝合金圆孔的翻边性能,探究了不同预制孔直径、不同成形路径的多道次渐进成形对6061铝合金翻边高度和壁厚分布的影响规律,探讨了获取6061铝合金的极限翻边件的方法.实验结果表明:单道次渐进成形板料的成形性能较差,且中部存在减薄带,但翻边系数仍高于普通渐进成形;通过合理设计多道次渐进成形可优...     

剪切修正GTN模型在拉剪变路径加载问题中的适用性

为评估含剪切修正项GTN模型在非比例加载条件下的适用性,以一组缺口圆棒试样的拉剪变路径加载试验结果为依据,运用有限元软件ABAQUS/Explicit模块及用户子程序VUMAT进行平行仿真分析。研究结果表明:在大预变形下的拉剪变路径加载条件下,增长的预应变会加快后续拉伸过程中孔洞的增长率,导致材料提前断裂。同时,结合断口宏观与微观形貌分析,研究了非比例加载过程材料的损伤演化机理。AA2024铝合金在拉剪变路径加载条件下的断裂机制为拉-剪混合断裂,随着预扭作用的增强,剪切断裂逐渐取代拉伸断裂成为主导的断裂模式。     

高纯Al合金与6061Al合金的电子束焊接

高纯铝合金溅射靶是重要的半导体集成电路镀膜用材料。本文将电子束焊接技术应用于溅射靶的制备，研究镀膜用高纯AlCu0．5合金（纯度〉99．9995％）与6061Al合金的焊接工艺。通过显微组织和力学性能分析表明，高纯AlCu0．5与6061Al具有良好的焊接成形，通过合适的线能量输入，焊接接头具有较佳的显微组织和力学性能，能够满足靶材焊接的严格要求。     

6061铝合金板料的成形性能及数值模拟研究

通过单向拉伸试验获得了6061铝合金原始T6态和退火态板材的基本力学性能,进而得出了6061铝合金的真实应力应变曲线。在此基础上,用不同本构方程对实验数据进行拟合,然后与材料应变硬化曲线相比较。结果表明,采用含有幂函数的本构方程对两种状态的板材试验数据拟合较好,基于单向拉伸试验获得两种状态板材在真应变为8%时的塑性应变比分别为0.996和0.712。此外,用有限元软件Dynaform对6061铝合金管材进行绕弯模拟,对获得的成形性能参数进行了验证。     

基于GA-BP的6061Al切削参数优化

针对6061Al铣削中表面粗糙度预测精度低、切削参数选择不合理的问题,提出一种基于遗传神经网络与遗传算法结合的优化模型,对6061Al切削参数进行优化。采用遗传神经网络(GA-BP)构建表面粗糙度预测模型;基于表面粗糙度预测,以材料去除率为目标函数构建切削参数优化模型;利用遗传算法进行优化求解,对6061Al切削参数进行优化。研究结果表明:所建预测模型表面粗糙度预测精度在97%以上;同时,优化模型能优化6061Al切削参数,达到较好的全局寻优效果,为铝合金工件铣削加工切削参数优化提供参考。     

SiCw/6061Al复合材料的焊接新工艺

针对SiCw增强的铝基复合材料的焊接性,提出一种新的焊接工艺,得到了较高强度的焊接接头,为此种材料的有效连接提供一种新的方法。     

拉伸预应变条件下基于孔洞演变分析的GTN损伤模型参数研究

利用板料预加载实验,在板料轧制方向形成4. 0%、8. 6%和11. 0%的均匀预拉伸变形。在均匀变形区沿轧制方向切取缺口拉伸试样进行第2阶段拉伸试验,对拉伸后试样进行不同区域的孔洞观察与统计,研究拉伸预应变对退火态AA6061材料后续变形诱导孔洞演变的影响。结合上述分析,进行变路径加载实验过程的数值模拟,研究拉伸预应变的存在对于GTN损伤模型参数的影响。研究结果表明:预加载阶段的预变形越大,对第2阶段加载过程中孔洞演变的影响越大,表现为孔洞体积分数随拉伸预应变值的增加而减小;拉伸预应变会影响GTN模型对孔洞演变过程的预测,f_n、ε_n、f_c和f_F4个参数的取值依赖于拉伸预应变的大小。     

DP780高强双相钢激光拼焊接头GTN损伤模型参数标定

为了获得DP780高强双相钢激光拼焊接头的模拟参数,根据混合法则对激光拼焊接头进行区域细化,采用ABAQUS有限元仿真软件对母材、焊缝和纵向接头的拉伸实验以及极限拱顶高度实验进行了有限元建模,依据拉伸实验的工程应力-工程应变、拉伸试样断裂位置及拼焊板断裂失效模式结果并结合有限元反推法,确定了接头各区域的GTN损伤模型参数,从而对横向接头的拉伸实验和极限拱顶高度实验进行了模拟。结果表明：不同热输入下接头的拉伸实验曲线与模拟曲线、模拟断裂位置与实际断裂位置较吻合;拼焊板失效时的极限拱顶高度值与实验值相接近;拼焊板失效模式与实验结果相一致。     

SiC_p/6061Al复合材料的疲劳行为SCIEI

本文测定了用15v.-%SiC颗粒(10和2.5μm)增强的Al基复合材料的疲劳强度,并用SEM和TEM研究了疲劳裂纹形成及扩展与位错结构的相互联系,结果表明:两种尺寸SiC颗粒的复合材料在10~7循环寿命下的疲劳强度都是196MPa,比基体合金提高了25%,低于10~7循环周次寿命时含粗颗粒复合材料疲劳性能优于含细颗粒复合材料。SEM观察到疲劳微裂纹及微孔洞通常在SiC_P与基体界面附近形成,并在疲劳过程中相互连接成疲劳裂纹;TEM观察到界面处特别是SiC_P尖角处存在高密度位错,足够的疲劳循环周次后该处出现位错通道。     

6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al对称复合板的组织与力学性能（英文）

在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061 Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到了铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了拉伸性能测试、微观组织和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Al_3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的抗拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的抗拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的抗拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

FATIGUE BEHAVIOUR OF SiC_p/6061Al COMPOSITE

The fatigue of SiC_p/6061Al composite containing 15 v.-% SiC particles has been compared with 6061Al alloy.Dislocation structure and microprocess of fatigue crack initiation and propagation in the composite have been investigated by using SEM and TEM.The results in- dicate that the fatigue strength at 10~7 cycles of the composite is 196 MPa,i.e.about 25% higher than matrix alloy.The voids and microcracks initiated at and near the interface be- tween SiC_p and matrix,where has a higher density of dislocations,will propagate and link up to form the fatigue crack.It is an important evidence to note that the dislocation channels where screw dislocation can travel are formed near interface and corner region of SiC_o in the composite subjected to fatigue stress(σ_(max)=274 MPa N=2.4×10~5 cycles),demonstrating the relationship between fatigue crack initiation and dislocation movement in the SiC particles reinforced 6061 Al alloy composite.     

SiCw／6061Al复合材料声学特性的研究

应用超声波声速仪及超声波探伤仪研究了SiCw/6061 Al复合材料的声学特性,确定出SiCw体积分数与声速及其衰减系数的关系。通过试验,绘制出复合材料超声波探伤AVG曲线。     

基于GTN损伤模型的双相钢激光拼焊板冲压成形失效行为研究

建立了模拟拼焊板冲压成形失效的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,用有限元反推法确定了接头各分区的损伤参数。对不同热输入拼焊板进行了极限拱顶高度有限元模拟,分析了其变形和断裂失效行为。结果发现:基于GTN损伤模型的极限拱顶高度试验有限元模拟能够获得较为准确的拼焊板冲压成形性能,并反映拼焊板的软化区或焊缝两种断裂失效模式;低热输入拼焊板冲压成形初期的高应力三轴度有利于减缓软化区的变形过程,起到"约束"软化区变形的作用,焊缝区最先发生断裂失效。     

基于GTN模型的镁合金异形件颗粒介质成形

对AZ31B镁合金复杂截面零件固体颗粒介质成形过程进行研究。结合镁合金热态单向拉伸试验和有限元逆向法,确定预测热态下镁合金成形极限的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)模型损伤参数。以镁合金异形件为研究对象,基于镁合金GTN损伤模型,采用有限元软件ABAQUS模拟该异形件的成形过程,分析不同工艺参数对工件壁厚和孔洞体积分数的影响,确定了该异形件的最佳成形工艺参数。设计了镁合金异形件固体颗粒介质成形模具并展开了相关试验,试验结果与基于GTN损伤模型的仿真结果基本吻合,并基于最佳模拟参数获得了合格的零件。