铝合金搅拌摩擦焊接头服役孔洞裂纹扩展规律研究

以不同尺寸孔洞缺陷的2024铝合金搅拌摩擦焊接头为研究对象,在对接头进行分区建模基础之上,通过试验和有限元数值模拟研究了接头孔洞大小对接头服役裂纹扩展的影响规律。研究表明,接头在准静态服役条件下,力学性能随孔洞减小而不断提高;孔洞直径减小至0.1 mm时,接头力学性能与无缺陷接头相同,断裂于热影响区;而当孔洞直径大于0.1 mm时,接头均断裂于含有孔洞缺陷的焊核区。在交变载荷服役条件下,接头疲劳力学性能随孔洞减小而不断提高,随孔洞增大对载荷的敏感性逐渐降低;断裂的瞬间断口会有温升现象且均断裂于有孔洞缺陷的焊核区。     

某高强钢汽车控制臂冲压成形工艺研究

以高强钢汽车控制臂为研究对象，根据制件的材料强度高、几何结构复杂和成形困难的特点，制定多道次冲压工艺方案，采用Autoform软件分析冲压成形过程，研究冲压成形工艺参数对零件最大减薄率和回弹的影响，结果表明：压边力越大，板料的最大减薄率越高；一定范围内，增大压边力可以减小回弹；摩擦因数越大，板料的最大减薄率越高；一定范围内，增大摩擦因数可以减小回弹。针对加工过程中回弹较大、拉延不对称的问题，对冲压工艺方案进行改进优化，最终有效减小了零件的回弹，控制了冲压件尺寸精度，采用CAE模拟优化了冲压成形工艺方案，并通过试验验证了优化后的工艺方案，试验结果与CAE仿真结果一致，成形质量达到产品要求。     

搅拌摩擦加工制备的闭孔泡沫铝的组织及性能

为避免传统方法制备大面积闭孔泡沫铝工艺过程的局限性，采用搅拌摩擦加工技术结合加热工艺制备闭孔泡沫铝复合材料。采用有限元软件对搅拌摩擦加工制备预制体过程的温度场进行了模拟仿真，研究了制备工艺参数对泡沫铝预制体质量的影响规律。利用光学金相显微镜对不同加工工艺参数及发泡时间条件下制备的泡沫铝孔隙率和形貌进行了分析。同时，对闭孔泡沫铝进行了准静态压缩性能试验，研究了不同孔隙率下泡沫铝的压缩性能。结果表明，与搅拌针移动速度相比，不同旋转速度对闭孔泡沫铝预制体的形貌影响更大。当搅拌针移动速度50 mm·min^-1、旋转速度2000 r·min^-1时，焊核区金属和夹层中的混合粉末发生了充分的塑性变形，粉末圈分布连续且均匀。模拟结果表明：搅拌摩擦加工时最高温度区域出现在搅拌针附近，呈“碗状”分布，此时温度达到最大值491℃,焊核区金属和夹层中的混合粉末发生充分塑性变形和流动，模拟结果与试验结果一致。经过680℃发泡后，泡沫铝最大孔隙率为69.3%,平均泡孔直径为Φ130μm,屈服应力为3.2 MPa,平台应力值为2.9 MPa。     

7075铝合金热变形多尺度数值模拟

为揭示7075铝合金热变形介观组织演变与宏观力学性能之间的关系，建立了可以并行计算的7075铝合金热变形多尺度模型。结合唯象型与物理型模型构建了新的并联型介观本构模型。采用ABAQUS有限元软件位移法的umat节点变量进行信息交互，实现不同尺度模型之间的数据耦合。通过实验与模拟结果的校准获得模型所需的材料参数，并在ABAQUS有限元软件上成功实现了7075铝合金试样单轴热拉伸过程的多尺度同平台并行数值模拟，通过对比数值模拟结果与实验结果发现，位错与应变分布趋势接近，均呈现出不均匀的带状分布，表层晶粒的位错明显多于内部晶粒，这主要是由于表层更容易发生滑移位错。     

Al-Zn合金热成形本构模型

目的 表征Al-Zn合金在预时效强化温热成形工艺下的流动行为。方法 利用MMS200热模拟机对Al-Zn合金进行热拉伸试验,变形参数分别为变形温度180~220 ℃、应变速率0.01~1 s^?1。通过对试验值进行修正,可得到不同变形条件下的真应力-应变曲线,并建立应变补偿的含Z参数本构模型和PSO-BP人工神经网络本构模型。结果 Al-Zn合金热变形过程中呈现正的应变速率敏感性和热软化效应;应变补偿的含Z参数本构模型的R值和EAARE值分别为0.961和8.761%;而PSO-BP人工神经网络本构模型的R值和EAARE值分别为0.993 5和2.51%。结论 PSO-BP人工神经网络本构模型的预测值和试验值高度吻合,拥有更准确、更快速的数据采集和分析能力,对铝合金及其他合金材料的热变形行为预测有着重要意义。     

高强钢帽形梁零件冲压减薄预测分析

目的 针对高强钢帽形梁强度高、塑性差、结构复杂、冲压过程中出现减薄破裂等情况,建立QP980高强度钢冲压成形减薄预测模型,解决实际生产工程难题。方法 以典型高强钢车身零件帽形梁为对象,利用人工神经网络模型研究工件结构和减薄率之间的关系,将贝叶斯优化算法和循环人工神经网络相结合,建立冲压成形减薄的高精度预测模型,对高强钢帽形梁零件冲压成形时减薄量进行优化设计,通过AutoForm软件验证算法模型的准确性。结果 拉深高度对减薄率影响最大,对外减薄率影响达到41.7%,对内减薄影响达到46.2%,人工神经网络模型对测试集5组数据的预测平均误差均小于0.3%。根据人工神经网络求解QP980钢在极限减薄率25%下的最大拉深高度为55.417 mm,人工神经网络预测结果与Autoform仿真结果相差0.3%,验证了人工神经网络模型的准确性。结论 采用该模型解决了CAE模拟在较少试验数据条件下算法预测精度差的问题,能有效缩短高强钢零件冲压成形调试周期,提高生产效率。     

伺服机械压力机机身结构优化设计分析

目的 针对当前伺服机械压力机机身质量与结构分配不合理、刚度不足的问题,以6 000 kN闭式伺服机械压力机机身为研究对象,对该闭式伺服机械压力机机身进行重新设计,以实现提高机身刚度和轻量化的目的。方法 首先进行机身静力学分析,确定拓扑优化空间,获得压力机机身优化分析边界条件;然后采用变密度法对压力机机身进行拓扑优化分析,选择合适的密度阈值,获得机身的拓扑优化结构。为了便于加工制造,减少制造成本,基于该优化结构并考虑可制造性重新设计机身结构。最后,通过有限元仿真分析和机身刚度测试试验,对比优化前后机身的刚度。结果 优化后的伺服机械压力机机身质量减轻了10.9%,一阶模态频率提高了3.74%,机身刚度提高了约28%。结论 通过对伺服机械压力机机身结构进行优化设计,解决了高刚度机身设计的工程问题,为伺服机械压力机生产制造提供了一定的理论和技术支撑。     

碳纳米管增强铝基复合材料的研究进展

主要从制备方法和力学性能两方面综述了碳纳米管增强铝基复合材料的研究现状,分析了各种制备方     

机械球磨法制备CNTs／Al复合粉末的工艺过程研究

研究了用机械球磨法制备CNTs/Al复合粉末的工艺过程,分别选用不锈钢球、玛瑙球和氧化锆球在干磨和湿磨(乙醇介质)两种情况下进行球磨,研究了磨球材质对CNTs颗粒在Al基中分布均匀性的影响.结果表明:干磨有利于碳纳米管的断裂与分散;不同材质的磨球所获得的混合粉形态有很大差异,用玛瑙球可以获得最理想的分散效果.     

三维开孔Ni-Cr-Fe合金泡沫的准静态压缩性能和能量吸收特性(英文)

采用固体粉末法在1050°C下对三维网状开孔泡沫Ni表面进行CrFe共沉积,然后经过1200°C高温固相扩散处理对开孔泡沫NiCrFe进行表面合金化。研究不同保温条件下Cr、Fe含量对NiCrFe合金泡沫的准静态压缩性能和能量吸收性能。同时,将开孔NiCrFe合金泡沫的真实力学性能与纯泡沫Ni和假设的NiCrFe合金泡沫模型进行比较。结果表明:不同Cr、Fe含量的开孔NiCrFe合金泡沫骨架显示出相似的硬度,整体上开孔NiCrFe合金泡沫的压缩强度和能量吸收性能随着合金泡沫中Cr、Fe含量的增加而明显增大。开孔NiCrFe合金泡沫的应力—应变行为与纯泡沫Ni相似,表明NiCrFe合金泡沫具有典型韧性金属泡沫的变形特性。同时,单位体积开孔NiCrFe合金泡沫的能量吸收最大值与泡沫Ni相比增加了22倍。经计算得出的NiFeCr合金泡沫的理论屈服强度与实际屈服强度大体一致。