综合评述

  • TC4钛合金热轧过程中组织演变和性能控制机理研究及展望

    王美晨;储双杰;梁高飞;张启飞;赵海燕;毛博;

    以TC4钛合金为研究对象,首先基于轧件特点,将TC4钛合金产品分为板带箔材和管棒材,归纳了这些产品常见的加工技术;综合评述了晶粒细化、织构演变和相组分再分配等行为对TC4钛合金微观组织的影响;通过总结不同的热轧温度及变形量等轧制工艺对TC4钛合金组织的影响,评估了性能、组织匹配性较好的相关参数;围绕TC4钛合金板材在热轧过程中出现的轧制变形不均匀、裂纹和塑性流动失稳等缺陷,阐述了这些缺陷的形成机理;考虑到数值模拟在钛合金热加工成形时的重要作用,分析了TC4钛合金不同尺度下数值模拟特点;展望了TC4钛合金热轧工艺及技术的发展方向。

    2024年09期 v.31 1-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 5730K]
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  • 金属材料塑性本构模型建立研究进展

    夏天;高志玉;赵斐;樊献金;高思达;

    本构模型反映了流变应力与应变、变形温度和应变速率的对应关系,在设备选型、有限元仿真计算等方面具有重要应用。综述了几种主要的本构模型建立方法,即经验型本构模型、物理型本构模型以及近年来被广泛使用的机器学习型本构模型。经验型本构模型的建立过程简便,但其无法从微观层面解释材料变形的机理。相比之下,物理型本构模型的建立虽然复杂,但由于其包含了微观机制信息,预测精度优于经验型本构模型。机器学习型本构模型相较于前两种建模方法预测精度更高,建模方式更加简便。运用VOSviewer和CiteSpace文献计量软件对金属材料本构模型建模方法进行统计分析,得出相关领域国家、机构研究现况以及之间合作关系,分析表明中国对于金属材料本构模型领域研究最为活跃,采用机器学习进行本构建模的研究是近年来热点。并且随着人工智能技术的飞速发展,运用机器学习建立本构模型将是未来发展方向。

    2024年09期 v.31 23-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1709K]
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塑性成形技术与工艺

  • 成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响

    王健;王重阳;丁梓峻;熊浪;胥亮;

    为提升纤维金属层板成形质量和成形精度,研究了不同成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响规律。通过回弹角度测量、微观形貌分析以及三点弯曲试验,研究了制板成形、成形固化和混合共冲3种不同成形路径对纤维金属层板U形件成形特性的影响。结果表明,混合共冲制备的试件回弹角度为1.34°,中间层内外侧0°方向碳纤维发生拉伸断裂,并形成了贫富树脂区和厚度不均匀等宏观缺陷。成形固化制备的试件回弹角度为2.84°,中间层内外侧0°方向碳纤维均发生拉伸断裂,厚度分布均匀,无宏观缺陷,综合性能较好,成形质量较为可控。

    2024年09期 v.31 36-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1916K]
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  • 预切镂空对汽车后盖成形减薄率的影响

    王成勇;王勇;吴成成;双舒傲;

    针对某车型后盖外板冲压过程出现的开裂、起皱等缺陷,尝试在冲压坯料上预先开设镂空结构来控制冲压过程中局部材料塑性流动。利用有限元模拟分析得出了成形结束的回弹及减薄率结果,分析了局部缺陷形成的原因,经过对预切镂空结构进行两轮迭代优化,并将二次优化后CAE模拟结果与试模件光学扫描结果进行对比分析,获得一致的变形趋势和相近的成形极限曲线。将经过二次优化后的预切镂空方案应用到实际成形模具中,得到了成形质量良好的冲压件。最后利用三维光学扫描设备对稳定生产的产品风险区进行扫描和数据收集,验证了有限元优化方案的有效性。

    2024年09期 v.31 46-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2112K]
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  • T2紫铜复杂异形零件渐进微冲裁工艺研究

    郭思宇;马晓光;赵敬伟;

    为探究厚度为0.2 mm的介观尺度T2紫铜复杂异形成形件的渐进微冲裁工艺,通过金相腐蚀和拉伸试验获得T2紫铜薄带的微观组织及力学性能,分别利用传统微冲裁工艺与渐进微冲裁工艺制备复杂异形零件,并通过三维激光电镜和扫描电镜对成形件的整体形貌和冲裁断口形貌进行了观测分析。结果表明,渐进微冲裁成形技术与传统微冲裁工艺相比,成形件的尺寸精度和形状精度较高,该工艺可显著降低传统微冲裁工艺中的冲裁件断面圆角带面积,改善撕裂带形貌与光亮带的表面光洁度,获得更好的冲裁断面质量。

    2024年09期 v.31 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1743K]
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  • 退火温度对纯铜箔微拉深成形质量的影响

    张可欣;马晓光;赵敬伟;

    选择厚度为50μm的T2铜箔,在300~700℃的温度下退火5 min并进行表征试验、力学性能试验和微拉深(MDD)试验。系统研究了不同退火温度下铜箔的力学性能,进而分析了退火温度对铜箔微拉深成形件成形质量的影响规律。结果表明,铜箔经过退火处理后,随着再结晶的进行和晶粒长大,屈服强度降低,伸长率呈现先增加后减小的趋势。原始态铜箔的成形性较差,不能通过MDD成形得到完整的杯状成形件。退火温度为500℃时,铜箔再结晶完成,成形件表面几乎没有褶皱,此时表面质量较好。随着退火温度的进一步提高,表面起皱现象变得明显。500℃为铜箔的较优退火温度,能够显著提升铜箔微拉深成形件的成形精度及成形质量。

    2024年09期 v.31 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1950K]
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  • 退火处理对热轧Al/Mg/Al复合板界面微观组织与性能的影响

    杨霞;崔会彤;贺东升;周存龙;

    采用1 mm Al+3 mm Mg+1 mm Al的组坯方式,轧制温度为400℃,压下率为35%,热轧得到6061/AZ31B/6061复合板。在退火温度为200℃的条件下,研究了不同退火时间对复合板拉伸性能、界面结合、微观组织以及表面残余应力的影响。在保温时间分别为0、0.5、1和1.5 h情况下,分别进行拉伸实验、能谱分析、微观组织观察和残余应力测试。结果表明,当轧制压下率为35%时,6061铝合金和AZ31B镁合金能够通过热轧方法得到很好的复合;随着退火时间的增加,6061/AZ31B/6061复合板的拉伸强度、伸长率和界面扩散厚度显著增加,且铝合金表面残余应力也增大。

    2024年09期 v.31 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1740K]
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  • 脉冲电流对轧辊用AD180高碳半钢材料力学性能及组织的影响

    程前;赵永顺;刘立鑫;边丽萍;任忠凯;

    为分析电流处理对轧辊材料的影响规律,通过改变电流密度和处理时间来调整AD180高碳半钢的微观组织和力学性能。使用万能拉伸试验机对电流处理后的试样进行单轴拉伸实验,并对试样进行SEM断口截面分析和EBSD微观表征,研究其力学性能和微观组织的变化规律。拉伸结果表明,在电流密度11.88 A·mm~(-2)、通电5 min时,试样的综合性能最好,屈服强度提高6.5%,抗拉强度提高12.1%,伸长率提高了25.4%。通过断口截面分析发现,拉伸试样均为脆性断裂,未通电试样存在大量孔洞缺陷,而合适的电流密度和通电时间可以促进试样内部孔洞缺陷的“愈合”,其中,电流密度为11.88 A·mm~(-2)、通电5 min时,试样断口上的缺陷最少。EBSD微观表征结果表明,脉冲电流使试样在较低温度下发生了再结晶,细化了晶粒。由此可见,脉冲电流可以改善试样内部的组织结构和治愈微缺陷,提高其综合力学性能。

    2024年09期 v.31 73-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 2889K]
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  • 钛箔微通道结构微轧制成形

    侯定邦;马晓光;赵敬伟;

    首先对厚度100μm的纯钛箔进行了不同温度的退火处理,基于电子能散射衍射技术研究了不同温度的退火处理工艺对钛箔力学性能、表面晶粒形貌和织构组成的影响规律,发现平均晶粒尺寸和织构分布随着退火温度变化而不断改变,其材料伸长率也随之发生变化。在此基础上,通过微轧制技术在箔材表面进行不同微通道结构高度的成形实验,在退火处理后塑性最优的钛箔表面制备出相对理想的微通道结构,最后,通过使用VK-X1000激光扫描显微镜对微通道结构完成了综合表征分析。实验结果表明,当材料退火温度达到600℃时,钛箔内部晶粒完成再结晶过程,材料塑性显著增强;同时,通过分析微通道结构数据发现,当微通道结构高度为7.5~8.5μm时,不仅可以保持轧制前后钛箔整体厚度不发生变化,而且可以在钛箔表面获得精度较高的微通道结构。

    2024年09期 v.31 85-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1958K]
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  • 板带弯辊矫直过程中浪屈曲模拟仿真

    曹杰;朱晓宇;王效岗;

    针对金属板带辊式矫直过程中的浪变化问题,采用解析计算、数值分析与矫直实验进行研究分析。基于薄板小挠度理论建立金属板带屈曲变形的解析计算模型,引入影响系数分析金属板带平直部分对屈曲区域产生的影响,通过最小能量原理求解得到金属板带临界屈曲载荷,采用摄动变分原理求解后屈曲路径以及模态。通过ABAQUS对金属板带屈曲过程进行仿真分析,利用实验室19辊矫直机进行实验探究。结果表明,金属板带的临界屈曲载荷随着厚度的增加而增加,后屈曲浪高随着厚度的增加而减小;金属板带临界屈曲载荷随着材料弹性模量的增加而增加;金属板带临界屈曲载荷随着中浪半波宽的增加而减少。

    2024年09期 v.31 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K]
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  • 超大直径铝合金环形锻件轧胀成形工艺与装备关键技术研究

    张君;郭晓锋;黄胜;王军;杨建;张宗元;

    介绍了重载火箭用铝合金大型环形锻件的制作工艺,重点分析了径轴向数控轧制环形锻件的制作工艺。介绍了大型环形锻件轧制和胀形结合成形的制作工艺,采用有限元模拟了Φ10和Φ1.2 m环形锻件的轧制和胀形结合成形工艺过程,并对Φ1.2 m环形锻件的轧制和胀形成形过程进行了试验验证。结果表明:轧制和胀形结合的成形工艺技术能有效地改善产品组织,使组织更致密,提高了产品的晶粒度;轧制和胀形工艺技术能有效地提高产品的屈服强度,从而提高产品的使役性能。胀形工艺对产品有明显的整形作用。在此基础上提出Φ10 m环形锻件径轴向数控轧制和液压胀形结合的成形工艺。

    2024年09期 v.31 99-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2644K]
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  • 基于内高压成形的副车架管梁逆向重构降内压研究

    李欢;李云鹏;雷娇娇;刘宁;余振龙;罗大勇;

    在保证成形精度的前提下,为实现内高压成形零件的低成形内压化设计从而降低生产成本,针对某副车架内高压成形管梁,提出了一种正向设计和逆向重构的低成形内压化的设计方法,主要包括应用正向设计技术完成内高压成形管梁结构设计;利用数值模拟技术确定成形内压在205 MPa较高水平时,可以保证管梁的成形精度,高成形内压不利于内高压成形管梁生产成本的控制;利用逆向重构技术对管梁完成逆向重构,其在95 MPa成形内压下的成形精度,即可达到初始模型在205 MPa成形内压下的成形精度水平;依据管梁的逆向重构模型完成样件试制和工艺试验,验证了模拟结果的正确性。相比初始模型205 MPa成形内压下的仿真结果,该方法最终实现成形内压降低53.7%,最大贴模偏差降低25.0%,同时实现最小壁厚增加2.9%;应用内高压成形管梁的副车架总成最终通过了台架试验150%耐久性考核。

    2024年09期 v.31 108-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1921K]
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  • 工艺参数对6082-T6/AlSi10MnMg异种铝合金热融自攻丝接头成形性的影响

    袁睿;姚再起;周大永;孙圣凯;马超;徐从昌;李落星;

    为探究工艺参数对6082-T6/AlSi10MnMg真空压铸铝合金热融自攻丝接头成形性的影响,采用正交试验法,将穿孔转速、进给速度和拧紧扭矩作为试验变量,通过极差分析研究了工艺参数对最小衬套高度和平均螺牙深度的影响规律。在正交试验结果的基础上,建立了参数值与被测指标的响应面模型,研究了各参数对成形质量影响的显著性。对最优工艺参数组合的接头进行了强度测试。结果表明,穿孔转速和进给速度对最小衬套高度影响显著,但二者的交互作用对最小衬套高度影响较小。平均螺牙深度主要受拧紧扭矩的影响,穿孔转速和进给速度对平均螺牙深度的影响较弱。在拉拔和拉剪工况下,工艺参数对接头强度有较大影响,参数优化后接头强度分别提高了9.48%和8.64%,剪切工况下接头强度变化较小。

    2024年09期 v.31 117-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K]
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  • 板材厚度组合对CFRP-Al自冲铆接头底切值的影响

    符平坡;丁华;曾祥瑞;罗时清;周长学;

    选取5组不同厚度组合的碳纤维复合材料(CFRP)板和铝合金板进行自冲铆连接对比试验,并限定板厚组合为唯一的影响因素,以探索板厚组合对自冲铆接头底切值的影响规律。结果表明,CFRP上板厚度固定,接头底切值随着下板厚度的增加而提升,而固定铝合金下板厚度,接头底切值则随上板厚度的增加而降低。分析认为,铝合金下板的厚度限制钉脚刺入下板的深度并决定了底切值的上限,同时,自冲铆过程中铆钉钉脚切割上板形成的残余材料堆积于钉孔内,并在钉脚刺入铝合金下板过程中对下板产生挤压作用,导致钉孔下方的下板被压薄,且对下板的压薄作用随着上板厚度的增加而增强,从而接头的底切值随着上板厚度增加而下降。

    2024年09期 v.31 127-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K]
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材料性能与变形理论

  • Al-Cu-Sc铝合金板材不同热处理状态下的组织和力学性能研究

    崔晓磊;刘章光;赵远杨;马向宇;华坤;

    以厚度为3 mm的Al-Cu-Sc铝合金板材为研究对象,利用EBSD技术对人工时效态(T6态)和退火态(O态)板材的微观组织进行分析;对T6态、O态、W态以及经过预拉伸变形和人工时效处理得到的T8态板材在室温下进行单向拉伸测试,研究不同热处理状态下板材的力学性能变化规律。结果表明:T6态和O态板材中都存在[001]方向的织构,且O态板材的织构更强。T6态板材的晶界以大角度晶界为主,O态板材的晶界以小角度晶界为主,且其晶粒尺寸远大于T6态板材。T6态和W态Al-Cu-Sc板材轧制方向与横向强度基本一样,而O态板材轧向强度明显高于横向。O态板材的强度最低,T6态板材的塑性最差,而W态板材具有最小的屈强比和最大的应变硬化指数n值,成形性能最好。此外,经过预拉伸和人工时效后得到的T8态板材强度显著提升,当预拉伸变形量为5%和7%时,T8态板材抗拉强度超过500 MPa。

    2024年09期 v.31 135-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 4775K]
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  • 预变形对6082铝合金人工时效性能的影响

    邱飒蔚;刘杰;夏二立;叶拓;吴远志;肖罡;

    探究了预变形对6082铝合金时效析出行为及力学性能的影响。采用万能试验机测试材料的力学性能,通过扫描电镜观察拉伸断口形貌,使用光学显微镜和透射电镜表征微观组织。结果表明:当预变形量为4%时,6082铝合金的屈服强度和抗拉强度达到峰值,分别为324和369 MPa,随预变形量的继续增大逐步下降。6082铝合金的伸长率随着预变形量的增大而不断下降。经不同热处理和预变形的6082铝合金在常温拉伸条件下均表现出韧性断裂。随着预变形量增加,断口处的韧窝尺寸变小,韧窝变浅。预变形有利于析出相的析出,当预变形量为4%时,析出相分布密度最大,尺寸细小。随着预变形量继续增加,析出相分布不均,且尺寸出现粗化,材料的强度和塑性均下降。

    2024年09期 v.31 144-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 3042K]
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  • C650R镍基耐热合金热变形行为

    任文浩;何西扣;刘正东;包汉生;白亚冠;彭建强;

    采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度950~1200℃、应变速率0.001~1 s~(-1)范围内,对C650R镍基耐热合金进行了热压缩模拟试验,研究了材料在热压缩过程中的热变形行为和组织演变。结果表明,C650R合金的流变应力随真应变增加先迅速增加,到达峰值后逐渐降低,C650R合金呈现明显的动态结晶软化机制。C650R合金降低了固溶强化元素Co和Mo的含量,变形抗力较低,具有良好的热加工性能。构建了C650R合金的热加工图,结合组织观察,确定了合适的热加工区间:变形温度1060~1170℃,应变速率0.1~1 s~(-1)。

    2024年09期 v.31 152-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 2618K]
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  • 12Cr13马氏体不锈钢热变形行为及微观组织分析

    周路;帅美荣;田奇;张宇航;郭星星;

    基于变形温度950~1150℃、应变速率0.1~10 s~(-1)等温热压缩实验数据,构建12Cr13钢的流变应力模型和热加工图,通过研究热变形中金属的微观组织演变规律,并优化工艺,使马氏体大角度晶界以及晶界密度均显著增加。研究结果表明:在低温低应变速率(950℃/0.1 s~(-1))条件下,原子空位扩散和位错滑移困难,此时动态再结晶不充分,动态回复占主导变形机制;然而在高温中应变速率(1100℃/1 s~(-1))条件下,再结晶晶粒数目显著增多,表现为锯齿状不连续动态再结晶特征,实现了晶粒细化,提高了材料的强韧性;此时δ铁素体相占比较少,δ铁素体相呈现等轴状分布,且晶界棱角形貌稳定存在。进一步研究发现,变形温度和应变速率同样对马氏体钢固态相转变影响显著,较高的变形速率对δ铁素体相的析出产生正面影响,而变形温度的影响归功于固态相变的驱动力。

    2024年09期 v.31 160-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 6688K]
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  • 新型铝合金材料GTN损伤本构参数标定

    姜少文;丁华锋;李红兵;谷雨原;

    基于某新型铝合金材料,设计了圆棒和平板试件,利用电子万能拉伸机对其进行动态单轴拉伸实验。基于GTN损伤本构模型,利用ABAQUS软件对损伤参数演化过程进行仿真分析,揭示了损伤参数对载荷-位移曲线变化趋势及材料断裂时刻的影响规律;基于圆棒拉伸实验,利用中心复合实验设计和反向优化法,标定该新型铝合金GTN损伤本构模型各损伤参数,即初始孔洞体积分数值为0.0015,孔洞形核体积分数为0.02,临界孔洞体积分数为0.15,完全断裂孔洞体积分数为0.25。利用标定的GTN损伤本构参数对平板试件失效断裂过程及断裂位置进行仿真与实验,结果表明实验与仿真载荷-位移曲线吻合良好。

    2024年09期 v.31 172-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1900K]
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  • 纯铝、铁与钛薄板各向异性比较

    郑战光;袁冬;孙腾;谢昌吉;黄增;

    为了明晰晶体结构对金属薄板塑性各向异性(r值)的影响,以3种典型晶体结构的高纯金属材料1A99纯铝、YT01纯铁和TA1纯钛为研究对象,采用数字图像相关技术并结合三阶多项式拟合法探究其r值演化规律。结果表明,在各向异性方面,纯铝与取样方向相关,这是取样方向与主滑移系之间的关系所致;而纯钛为各向同性,这仅与密排六方结构有关;而纯铁介于两者之间没有明显规律,这不仅与取样方向有关,还与BCC结构有关。在r值方面,纯铝不同方向的r值均小于1,而纯铁的r值稍大于1,纯钛的r值均大于1.68。说明在抗减薄能力上纯钛>纯铁>纯铝,这与晶体结构相一致。同时在取样90°时三者均有较优的抗减薄能力,这与取样方向偏离主滑移系最远有关。最后,在r值演化方面,纯铝在3个方向上差异巨大,而纯铁均先增大后减小,纯钛除取样0°几乎不变外均先减小后增大,这些复杂的现象可能与择优取向组织的体积分数和织构演化有关。

    2024年09期 v.31 181-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1690K]
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  • DP900钢的成形性及预应变对烘烤硬化行为的影响

    滕敦波;张德军;贾大伟;徐志远;

    对汽车结构件用DP900钢的成形极限图进行了测试和研究,并运用数学模型进行了预测分析。利用内耗仪和透射电子显微镜从微观角度研究了预应变对烘烤硬化值的影响。结果表明:DP900钢室温下的力学性能为屈服强度604 MPa,抗拉强度935 MPa,均匀伸长率达到14%,断后伸长率为19%。冲压成形过程中,成形极限FLD_0为0.245,基于Hollomon方程建立的成形极限数学模型的预测误差在0.2%~13.5%,平均误差为5.87%。预应变量的大小对BH值有显著的影响。随预应变增大,BH值先升高后降低,预应变为7%时达到最高值45 MPa。内耗峰值变化趋势与BH值一致。

    2024年09期 v.31 190-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K]
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  • 变桨轴承用42CrMo钢疲劳裂纹扩展试验及螺栓孔裂纹扩展特性研究

    张洪伟;吉康康;曹钢;苗学林;张家麒;

    以风电变桨轴承用材料42CrMo钢为基础,从轴承应力集中部位取紧凑拉伸试样(CT试件),在不同载荷和应力比条件下进行CT试件的疲劳裂纹扩展试验,对裂纹扩展过程进行Paris疲劳裂纹扩展模型的数据拟合,由试验数据拟合得到Paris模型参数C和m;利用ABAQUS与FRANC3D软件联合仿真,将试验与仿真得到的不同应力比和不同载荷下的循环次数与裂纹长度进行对比,两者的吻合度较高。通过对风电变桨轴承危险部位进行建模,建立变桨轴承螺栓孔子模型,在危险部位建立初始裂纹进行疲劳裂纹扩展数值模拟,研究不同长深比以及不同角度的疲劳裂纹的扩展规律,结果表明:随着长深比a/b的增大,在裂纹增长同样长度的情况下,所需循环次数减小,初始裂纹形状及角度均对裂纹扩展规律有较大影响。

    2024年09期 v.31 197-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 2856K]
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  • 基于GISSMO失效准则的1500 MPa热成形钢断裂失效模型分析

    夏卿;杨云;张永学;

    以CR1000/1500HS为研究对象,基于GISSMO断裂失效准则,设计表征不同失效形式的5种测试试样;基于万能拉伸试验机和DIC测试系统,获取不同试样拉伸过程的力-位移曲线和断裂时刻的极限塑性应变;基于LS-DYNA搭建各失效试样的仿真分析模型,提取各试样断裂区域的应力三轴度;拟合获得断裂失效曲线和塑性失稳曲线,迭代获取其他模型参数;采用车门防撞梁动态三点弯曲冲击试验和仿真模型对承载特性进行分析;对比GISSMO失效模型、传统应变失效模型与试验测试的力-位移曲线差异,以验证失效模型的准确性。结果表明:Swift和Hockett-Sherby混合硬化模型可准确描述材料的塑性变形行为,关键参数误差小于5%;GISSMO失效模型获得的车门防撞梁承载特性关键参数和承载力-位移曲线与试验测试结果保持一致,误差低于5%;而采用传统应变失效准则获得的结果误差较大,最大位移的误差达到30%;表明基于GISSMO失效准则的材料模型可以准确表征CR1000/1500HS的塑性变形行为及断裂失效行为。

    2024年09期 v.31 207-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 1769K]
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  • 含裂纹损伤钢构件力学参数的有限元模拟及灵敏度分析

    江元琪;昌毅;邹杨洋;马东杰;王巧焕;何春锋;李革新;

    以含裂纹损伤钢构件为研究对象开展拉伸试验,通过有限元分析研究了相对裂纹长度对含裂纹损伤钢构件的力学参数的影响,发现含裂纹损伤钢构件的剩余极限强度和屈服强度均随着相对裂纹长度的逐渐增加近似线性减小,断后伸长率随着相对裂纹长度的增加非线性减小。引入不同强度钢材的屈强比,提出不同强度含裂纹损伤钢构件相关力学参数的计算公式,将其计算值与试验值进行对比,两者结果基本贴合,验证了所提出公式的准确性与适用性;在此基础上,将相对裂纹长度变化对其相关力学参数的影响进行了灵敏度分析。

    2024年09期 v.31 215-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 3412K]
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  • 椭圆增强内凹六边形拉胀蜂窝的面内压溃行为

    颜芝;韩芳;张威;王慧玲;

    为增强传统内凹六边形(RE)蜂窝的承载和能量吸收能力,将椭圆结构与RE蜂窝结构相结合,提出了一种新型椭圆增强内凹六边形拉胀(REE)蜂窝。考虑了椭圆结构的两种排列方式,即间隔排列(REE-I)和全排列(REE-II)。建立了有效的数值模型,通过数值模拟研究了REE蜂窝的变形失效模式、泊松比效应和能量吸收性能。研究结果表明,椭圆结构的引入没有明显削弱结构的负泊松比效应,但是显著提高了其承载和能量吸收能力。进一步讨论了几何参数对REE蜂窝力学性能的影响,发现两种REE蜂窝在变形阶段都表现出了负泊松比效应,椭圆结构设计和内凹角度对REE蜂窝的整体性能有较大影响。两种REE蜂窝的平台应力和比能量吸收均与b/a呈正相关、与θ呈负相关的关系,b/a越大、θ越小的REE蜂窝具有更强的承载和能量吸收能力。

    2024年09期 v.31 223-232页 [查看摘要][在线阅读][下载 4052K]
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成形装备与智能制造

  • 二十辊轧机窜辊综合设定技术开发

    王奎越;王文奇;宋君;张宇鑫;白振华;

    针对某钢厂二十辊轧机板带产品边部板形质量不能满足生产需求的问题,充分考虑二十辊轧机的设备和工艺特征,分析了二十辊轧机上下一中间辊窜辊对板形质量的影响,同时考虑窜辊可能带来的边降或增厚。以边降在许用范围内和成品带钢板形质量最佳为优化目标,建立一套二十辊轧机窜辊综合优化模型,该模型的优化结果表示满足优化目标需求的窜辊量设定值。在窜辊量设定模型的基础上开发出相应的二十辊轧机窜辊综合设定技术,并将其应用到某钢厂二十辊轧机的生产实际中,现场产品的板形质量得到明显提升,且边降在允许的误差范围内,给现场二十辊轧机生产工作带来显著的技术改进。

    2024年09期 v.31 233-238页 [查看摘要][在线阅读][下载 1288K]
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  • 电塑性轧制加电装置设计及实验验证

    邸鑫;李大龙;黄华贵;

    为满足电塑性轧制中高能脉冲电流的高效传输和靶向作用,提出一种电塑性轧制加电装置,并利用ANASYS有限元分析软件对轧辊与轧件的电流场和温度场进行了仿真分析。通过变参数多工况模拟,研究了不同参数对电极与轧辊、轧辊与轧件接触处电流集中的影响、轧件塑性变形区内电流非均匀分布区的影响规律以及轧辊和轧件的温升情况。基于此,搭建了二辊电塑性轧制实验平台,并以AZ31镁合金板材为对象,验证了新的加电方案可以有效遏制AZ31镁合金轧制过程中边裂现象的发生,从而大幅度提升了镁合金板材的成形效率与质量。

    2024年09期 v.31 239-247页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K]
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