铝合金板材同步/异步轧制变形行为有限元分析

铝合金异步轧制过程中应变演化历程以及该工艺引进的强烈附加剪切应变在轧制变形区内的变化规律细节研究还不充分。建立了不同异速比i下的铝合金板材轧制有限元模型,基于轧板在异步轧制变形区内应变历程计算,对剪切应变、沿轧制方向应变及等效应变进行了分析。结果表明,附加剪切应变在中性点前后存在正负剪切效应,异步轧制引进的总剪切应变γ是正剪切γ+和负剪切γ-的绝对值之和;另外,得到了异速比(同步轧制i=1)对轧板搓轧区宽度、剪切应变历程和等效应变沿厚度分布趋势的影响规律。     

轧制变形速率对7050铝合金板材淬火敏感性的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射以及硬度测试研究轧制变形速率对7050铝合金微观组织演变的影响,分析轧制变形速率影响合金淬火敏感性的微观机理。结果表明:变形速率较小时(5 s?1和8 s?1),合金再结晶分数低,试样中存在大量的亚组织结构,亚晶粒的尺寸较小,晶界较难分辨,为小角度晶界,固溶慢速淬火的试样中少量η平衡相在亚晶界上形核析出;随着变形速率的增加,亚晶长大,晶界平直逐渐向大角度晶界转变,η平衡相在晶界上析出增加,在亚晶内部亦有明显析出;当变形速率升高至15 s?1时,固溶后试样的再结晶百分数明显增加,在大角度晶界处以及再结晶晶粒内出现大量非均匀形核析出,同时,在亚晶区域观察到较多析出,与微观组织演变对应,合金时效态硬度性能测试结果表明:随着轧制变形速率增加,慢速淬火的试样力学性能损失变大,合金淬火敏感性增加。     

铝合金板材异步轧制翘曲缺陷的有限元数值分析

利用非线性有限元数值模拟方法,对异步轧制过程中轧板金属流动的速度场、应变场、变形区内由摩擦引起的"搓轧区"现象及附加剪切变形区的受力进行研究,并分析这些因素对翘曲的影响规律。结果表明,由于轧板上下部分变形速度不同,在稳定轧制阶段始终存在速度差,导致轧向和法向的变形不对称,并引起轧板厚向上不同部位产生应变差,最终导致翘曲。另外,由于"搓轧区"上下两部分所受轧辊摩擦力方向相反,由此产生的正弯矩和贯穿轧板厚向的附加剪切变形,也是引起翘曲的重要因素。     

铝合金板材异步轧制翘曲缺陷的有限元数值分析

利用非线性有限元数值模拟方法,对异步轧制过程中轧板金属流动的速度场、应变场、变形区内由摩擦引起的"搓轧区"现象及附加剪切变形区的受力进行研究,并分析这些因素对翘曲的影响规律。结果表明,由于轧板上下部分变形速度不同,在稳定轧制阶段始终存在速度差,导致轧向和法向的变形不对称,并引起轧板厚向上不同部位产生应变差,最终导致翘曲。另外,由于"搓轧区"上下两部分所受轧辊摩擦力方向相反,由此产生的正弯矩和贯穿轧板厚向的附加剪切变形,也是引起翘曲的重要因素。     

7050铝合金板材的各向异性研究

铝合金冷成形过程中的各向异性影响了后续焊接时的装配间隙,进一步影响了焊接质量.针对此问题,通过单晶分析法研究了7050铝合金板材冷变形时的厚向各向异性和面内各向异性.研究结果表明,沿轧制方向拉伸时,宽度方向的变形能力小于厚度方向的变形能力;当拉伸方向为宽度方向时,轧制方向和厚度方向的变形能力基本相同;变形方向对7050...     

无缝钢管轧制变形过程有限元模拟

利用Pro/E三维CAD设计软件建模,导入ANSYS/LS_DYNA显式动力学有限元软件对无缝钢管轧制过程进行有限元数值模拟,分析无缝钢管截面的变形特点及轧制力和应力应变的变化规律。研究表明显式动力学有限元作为连轧无缝钢管轧制过程的分析方法是行之有效的,对生产实践有指导意义。     

预处理对异步轧制6016铝合金板材成形性能的影响

通过拉伸试验、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等表征方法,研究了异步冷轧前预处理工艺对6016铝合金板材织构及成形性能的影响。结果表明:异步冷轧前预时效处理可提高该铝合金成品板材的强度而不明显降低其塑性,且其平面各向异性指数IPA值明显减小;塑性应变比$bar{r}$值以及杯突值I_E成形性能指标均有所提高且分别达到0.89和8.27。铝合金板材获得较好综合性能的主要原因在于经时效预处理铝合金成品板材的剪切织构E{111}<110>和F{111}<112>的强度略微提高以及晶粒尺寸的减小。     

7050铝合金时效成形有限元模拟及回弹分析

针对7050铝合金建立蠕变时效本构模型,对ABAQUS软件进行二次开发,将本构模型嵌入到时效成形有限元模型中,通过模拟与试验验证了有限元模型的正确性。通过有限元模拟,对复杂壁板中的高筋整体壁板、变厚度壁板和球型面模具成形回弹进行分析和预测,获得了回弹的影响规律,为模具型面修正提供了可靠依据。     

异步轧制铝合金再结晶组织的Monte Carlo模拟

异步轧制会使材料产生一个额外的剪切变形,这个变形大小与异速比直接相关,由剪切角表征。通过剪切应变的两种不同表达式,得到了剪切角的函数关系,并计算出不同异速比下的剪切角。利用Monte Carlo方法模拟出了不同剪切角下的初始组织和整个再结晶的演变过程。最后得到了异步轧制对1060铝合金再结晶的影响,模拟结果和实验相符从而验证了模拟的准确性。     

铝合金板材电磁脉冲拉深实验与有限元模拟

在金属板材的电磁脉冲拉深成形中,采用一种使成形件凸缘部分的材料可以径向流动的方法。形成了一种拉深—胀形特点相结合的成形工艺,可以提高材料的拉深极限。在此基础上通过改变电压和板料直径等工艺参数,可获得更大拉深高度。     

基于流函数法的铝合金板材异步轧制应变计算数学模型

作为一种剧烈塑性变形技术,异步轧制是提高铝合金板材变形均匀性的重要方式。但由于异步轧制中存在多变量、强耦合、非线性等特点,其厚度方向变形机制难以精准解析。为深入研究异步轧制厚度方向变形情况,建立了一种板材异步轧制沿厚度方向应变计算模型。根据轧制过程的运动学特点,变形区被分为刚性-塑性-刚性区。在此基础上对变形区边界条件进行了修正,并采用流函数法建立近真实的运动学容许速度场。根据最小能原理和线性化积分手段建立了轧制功率消耗模型,解决了计算过程中的多参量非线性耦合问题,实现了变形区边界模型的快速计算。结合速度分量与应变速率分量,最终建立了异步轧制轧后应变计算模型。为了验证理论模型的准确性进行了数值模拟与异步轧制试验。与试验结果进行对比,计算结果最大误差为13.44%,最小误差为1.33%,整体计算耗时缩减到1 s以下。模型的建立可为异步轧制板材质量调控与预测提供重要理论参考。     

高速车辆铝合金板材冲压过程的有限元模拟

为了缩短生产周期,降低生产成本,改进高速列车车体加工工艺,用微控电子万能试验机对10种高速车辆高强度铝合金板材进行了拉伸实验,获得了材料基本性能参数和应力应变关系;根据拉伸实验所获得的材料基本性能参数和应力应变关系及国家标准<金属薄板成形性能与试验方法>,用有限元方法对10种高速车辆高强度铝合金板材的冲压弯曲实验进行数值模拟,获得了10种材料共30个工况下不产生冲压裂纹的最小许用弯曲半径和极限弯曲角.根据有限元分析结果,优化冲压弯曲实验方案,指导高强度铝合金板材的冲压弯曲实验,从而大大地减少了实验方案数.     

轧制变形和双级时效对7050铝合金组织和性能的影响

通过金相观察、电子显微镜扫描、拉伸测试、电子背散射衍射技术等研究了不同轧制变形和双级时效处理对7050铝合金微观组织和性能的影响。结果表明:多道次小压下量轧制的合金可以获得相对均匀的变形组织。双级时效后,热轧70%的合金屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为483、552 MPa和17.5%。随变形量增加,晶内析出相以亚稳相η′和平衡相η-Mg Zn2为主,析出相的密度和分布均匀性增加。     

异速比对异步轧制6061铝合金板材组织和性能的影响

采用不同异速比对6061铝合金进行了异步冷轧,研究了不同异速比下累积的不均匀变形对其组织和性能的影响。结果表明:随着异速比(1.14~1.39)的增大,6061铝合金板材的晶粒逐渐细化,抗拉强度和伸长率有所增加;当压下量为50%、异速比为1.39时,合金的晶粒最均匀细小,平均晶粒尺寸约为77.6μm,抗拉强度为380 MPa,伸长率达到32.5%。     

不同异速比异步轧制7050铝合金的组织演变及力学性能（英文）

对7050铝合金铸锭进行了异速比为1.0、1.2和2.0的异步轧制实验,分析了轧制态及热处理后板材的组织及力学性能。结果表明,异步轧制板材心部变形程度远高于同步轧制板材,剧烈变形导致板材中产生变形带且随着异速比增加剪切带的密度显著增加;经热处理后,异步轧制板材晶粒尺寸比同步轧制减少约30%且分布更加均匀。另外,与小异速比轧制板材相比,大异速比轧制板材经固溶得到均匀细小组织所需的时间显著缩短。力学性能结果表明,异步轧制板材性能得到显著改善,经异速比为1.2异步轧制后的板材其T6态(475℃×1 h+120℃×24 h)强度性能最高(抗拉强度:615 MPa,屈服强度:537 MPa),同时具有优良的塑性(伸长率:15.8%),这主要是由于晶粒细化和均匀组织所致。     

不同厚度7050铝合金板材的组织与性能

利用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸和紧凑拉伸试验对4种不同厚度的7050铝合金板材的显微组织、拉伸性能和断裂韧性进行分析。结果表明:7050合金板材中粗大第二相主要为Al_7Cu_2Fe相和Al_2CuMg相,晶粒组织为不完全再结晶组织;从表层到心部第二相粒子数量增加,尺寸增大,分布变集中,再结晶比例逐渐降低;板材厚度增加,第二相粒子数量增加,尺寸增大,再结晶比例降低,但再结晶晶粒和亚晶尺寸逐渐增大。因此,厚度方向表层到心部,板材的强度和断裂韧性逐渐降低。此外,强度和断裂韧性具有一定的各向异性,同一厚度处L向的强度高于LT向和ST向,L-T向的断裂韧性大于T-L和S-L向。板材厚度增加,强度和断裂韧性降低,并且不同方向的性能差异增大。因此,板材厚度越大,越不利于获得均匀的组织和性能。     

5083铝合金轧制板材的各向异性研究

通过拉伸试验研究了5083铝合金轧制板材不同厚度层的面内各向异性。拉伸试验结果表明,板材最外层的三个力学性能参数(Rp0.2、Rm、ηs)的各向异性(即IPA值)较其他层的高,并且其他各层的各向异性指数接近。在这三个参数中,Rp0.2的IPA值相差最大,最外层的Rp0.2的IPA指数达24.04%。断口SEM观察表明,该合金轧制板材不同层不同方向的拉伸断口均为典型的韧窝状断口。Schmid因子分析表明,该合金板材不同厚度层面内各向异性的差异主要与织构有关,其中表层主要为(011)[211]织构,而其他厚度处的主要织构组分为(011)[100]。     

7050铝合金等通道多转角挤压过程的三维有限元模拟

对7050铝合金等通道多次转角挤压（equal-channel angular pressing,简称ECAP）过程中的变形行为进行三维有限元模拟,并研究了挤压过程中等效应变的演化以及载荷．位移曲线变化。为开发多道次ECAP工艺的模具设计、工艺参数提供理论指导依据。     

半固态7050铝合金热压缩变形行为

在Gleeble-3500热模拟机上对半固态7050铝合金进行了高温热压缩试验,研究了该合金在变形温度为420～465℃、应变速率为0.001～0.100s-1条件下的流变应力行为以及变形过程中的显微组织。结果表明,流变应力在变形初期随着应变的增大迅速增大,出现峰值应力后逐渐平稳,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而下降;流变应力可以用双曲线正弦形式的关系来描述,通过线性拟合计算出该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。随着变形温度升高和应变速率降低,合金中拉长的晶粒变大,合金热压缩变形的主要软化机制为动态再结晶。     

不同时效态7050铝合金板材腐蚀速率测量

采用失重、动电位极化和裂纹扩展速率测试方法,对不同时效态7050铝合金板材的腐蚀速率进行测定,并利用金相显微镜对浸蚀表面和纵截面的腐蚀形貌进行观察。结果表明:随着时效程度的增加,合金腐蚀类型由局部腐蚀逐渐向均匀腐蚀转变,腐蚀速率逐渐增加;而腐蚀裂纹扩展方式由沿晶腐蚀逐渐向穿晶腐蚀转变,导致腐蚀裂纹扩展速率不断减小;峰值时效态合金的腐蚀电流密度最大,欠时效态的次之,过时效态的最小。