新的具有应变软化特征的本构模型

基于蠕变方程,针对具有应变软化特征的材料提出了一个新的本构模型,该模型考虑了动态再结晶的软化效应。模型认为,由于变形温度决定了原子的扩散能力和位错移动的驱动力,而应变速率决定位错密度和晶界能的累积速度,因而峰值应力取决于变形温度和应变速率。由于再结晶过程是热激活过程,再结晶体积分数可通过唯象理论模型表示成应变的函数,而由峰值应力和再结晶分数可确定由于动态再结晶软化作用引起的应力的下降,因此可以认为,任意时刻的应力取决于峰值应力和应变。该模型表示了温度、应变速率和应变对应力的影响,适合具有动态再结晶的材料,如结构钢35CrMo、20CrMnTi及镁合金AZ31B,计算表明,新模型的预测值与实验值相一致。

镁合金高温流变应力实验及其数学模型研究

通过采用单向拉伸实验,在高温蠕变试验机上测定了含稀土耐高温ME20M镁合金板料在不同拉伸速度、不同温度下的力学性能,并分析了其特点与原因;利用实验得出的应力应变数据,校验了目前提出的适用于工程实际应用的含常软化因子的镁合金高温流变应力数学模型,在含常软化因子的镁合金高温流变应力数学模型的基础上,提出了适用于更大应变速率范围、温度范围的含非常软化因子的镁合金高温流变应力数学模型。通过与BP神经网络预测结果等比较,上述两个数学模型能较好地预测不同温度、应变速率范围的镁合金流变应力,但精度不如神经网络模型。

AZ80镁合金热变形流变应力研究

在应变速率为0.001s-1～10s-1,变形温度为200℃～400℃条件下,在Gleeble-3800热模拟机上对AZ80合金的流变应力进行了研究。结果表明,AZ80合金的流变应力强烈地受变形温度的影响,当变形温度低于300℃时,其峰值流变应力呈现幂指数关系;当变形温度高于300℃时,其峰值流变应力呈现指数关系。在该文实验条件下,AZ80合金热变形应力指数n=8.43,热变形激活能Q=165.83kJ/mol。

块体非晶合金精密模锻成形流动行为

利用块体非晶合金在过冷液相区所表现出的超塑性特性,开发超塑性精密成形技术是解决其成形加工困难,拓宽其应用领域的关键。文章采用三维有限元数值模拟及物理模拟的方法,研究了不对称精密棘轮超塑性成形过程中材料的流动行为。研究结果表明,棘轮模腔结构的不对称性对材料的流动行为影响显著;在材料向齿形的充填过程中存在流动死区,死区的位置处于齿形分布较稀疏的部位;齿形尖角是成形的最后充填部位,在终成形阶段采用较小的压下速度或较长的保压时间,有利于齿形尖角的完全充满。在数值模拟与物理模拟的基础上,进行了Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5块体非晶合金超塑性模锻成形实验,获得了形状完整、轮廓清晰的块体非晶合金不对称精密棘轮。

钛合金大型复杂件预制坯成形工艺模拟研究

通过分析TA15钛合金大型复杂件预制坯的外形特点,确定了采用方坯通过自由锻和胎膜锻成形预制坯的工艺方案。基于DEFORM-3D有限元模拟软件,建立了胎膜锻成形的有限元模型,模拟分析了其成形过程,得到了平砧圆角半径、左凸台宽度、胎膜半径对预制坯成形的影响规律,同时通过试验验证了模型的可靠性。结果表明,应先局部镦粗成形凸台,后进行胎膜锻,两工序不能颠倒;平砧圆角半径越大,凸台高度及两凸台间的高度差越大,但右凸台的倾斜程度越来越小;随左凸台宽度的增大,左凸台高度由小于右凸台高度逐渐转变为大于右凸台高度,但对右凸台的高度影响不大;随胎膜半径的增大,左凸台的高度逐渐增大,右凸台的高度逐渐减小,两凸台的高度差逐渐增大。该研究为大型复杂件预制坯成形工艺方案的制定,及胎膜锻参数的选择,提供了理论指导。

双金属复合管短流程新工艺试验研究

介绍了一种短流程制备双金属冶金结合复合管的新工艺,即用离心浇铸管坯直接热挤压制备荒管。对荒管的组织和性能的研究结果表明,采用该新工艺,可获得具有优良综合性能的双金属复合管,而且新工艺比传统工艺流程短,生产成本低,成材率高。

高速精密压力机闭式组合式预应力机身接触问题研究

为研究存在于高速精密压力机组合式预应力机身结构中的接触非线性问题,文章利用接触力学和有限单元法对该问题进行了描述和分析,论述了此类接触问题的增量理论和拉格朗日乘子法接触算法。为将机身作为一个系统来进行分析以确定预紧力,选择拉格朗日乘子法作为接触算法,并结合预紧力单元解决组合式预应力机身的有限元建模问题。利用预置条件共轭梯度解法对各预紧力工况下的机身模型进行求解,获得对应的应力-应变值,总结出预紧力-变形关系图,得出,为使压力机不产生间隙和错移,预紧力取值应为2000kN。数值分析结果和试验结果表明,分析可靠度为87.42%,采用接触单元结合预应力单元求解组合式预应力机身接触问题的研究方法,可用于高速精密压力机预紧力问题研究。

弯曲回弹变压边力曲线的数值模拟与正交优化

采用合理的变压边力技术,可以有效地减小回弹对弯曲件形状精度的影响。应用正交试验和数值模拟相结合的方法,对客车转向架H梁侧板构件的变压边力曲线进行了优化设计,并通过试验对所选优化点的可靠性进行了验证。结果表明,优化点的获取方法可行、合理,基于最优关键点控制的变压边力曲线的应用,能有效地减小回弹。

各向异性屈服准则对不锈钢板冷弯成型回弹模拟的影响

基于不锈钢板冷弯成型和回弹过程的数值模拟,研究了各向异性屈服准则Hill和YLD89对不锈钢板冷弯成型模拟的影响。模拟结果与试验值的比较表明,屈服准则YLD89较适用于不锈钢板的冷弯成型模拟。

汽车结构件内高压成形应力极限分析

由极限应力构成的应力成形极限图(FLSD)独立于应变路径,可作为复杂应变路径下成形极限的判据。通过标准成形极限实验获得3A21铝合金板材的成形极限图(FLD);由极限应力应变转换关系,将极限应变转换至主应力空间,建立对应的FLSD;采用LS-DYNA软件对方截面汽车结构件内高压成形过程进行了模拟,应用FLSD预测胀形过程中破裂的发生及极限成形压力。模拟结果与物理实验结果相吻合,证明FLSD可作为管材内高压成形等复杂应变路径下成形极限的判据。

多点压板成形技术及其板料冲压成形工艺

板料在冲压成形过程中常出现起皱现象,这是板料受压失稳的结果。论文提出一种新型的多点压板成形冲压技术,板料在冲压成形过程中,板料的上、下面受弹性压板力的约束,从而可以提升板料的失稳临界应力,减少板料的受压屈曲与起皱。同时研制一种可重构的杆系柔性成形模具,实施多点压板成形冲压工艺。试验表明,这种新型模具可以实施快速重构,同时可以有效地控制板料的起皱,特别适用于中小批量曲面板件的冲压成形加工。

基于冲击屈曲能量准则的磁脉冲缩径塑性失稳判据

磁脉冲成形是利用磁压力对金属坯料进行塑性加工的高能、高速率加工方法,与常规成形工艺相比有诸多优点,为高强度、难成形材料开辟了新的成形加工途径。而瞬时近似正弦衰减的脉冲磁压力和不均匀起皱变形,使圆管磁脉冲缩径压缩失稳判据研究非常棘手。文章选择王仁提出的冲击屈曲能量准则进行此塑性屈曲判据研究。首先,应用该能量准则确定冲击载荷作用下圆管产生塑性屈曲的临界冲击能量;然后,通过使临界冲击能量与磁压力脉冲第一波对工件变形和运动做功相等,建立圆管产生径向塑性压缩失稳的临界判据。研究表明,产生径向屈曲塑性变形的临界放电电压随径厚比增加而提高,其试验值与判据确定的理论值吻合较好。应用该判据能够预测使圆管产生失稳屈曲的临界放电电压(能量),使均匀径向塑性变形的定量分析成为可能。

椭球形制件复合成形规律的研究

采用理论分析、数值模拟与实验验证相结合的方法,对椭球形制件的复合成形规律进行了研究。建立了应力分界圆半径的数学表达式,理论分析表明,应力分界圆半径的大小与板料的初始尺寸、厚度、摩擦系数、压边力大小和凹模圆角半径等因素有关。当压边力、坯料尺寸以及摩擦系数加大,而相对圆角半径减小时,应力分界圆半径变大,复合成形中胀形成分加大;反之,应力分界圆半径减小,拉深成分增加,揭示了复合成形的阶段性特征。数值模拟结果表明,应力分界圆半径是动态变化的,椭球形制件复合成形具有明显的阶段性特征,没有直线段的椭球形制件的成形可分为纯胀形、以胀形为主的胀形-拉深复合成形和以拉深为主的拉深-胀形复合成形3个阶段;在成形的第Ⅰ、Ⅱ阶段初期,坯料尺寸和压边力的大小对应力分界圆半径影响不大;在第Ⅱ阶段后期和第Ⅲ阶段,随毛坯尺寸和压边力的增大,应力分界圆增大。在变形过程中存在两个可能发生失稳起皱时刻,即第Ⅱ阶段初期和第Ⅲ阶段初期。试验验证了理论分析和数值模拟所得的结果。

飞机蒙皮拉形工艺知识库的研究与开发

面向飞机制造厂的实际生产需要,为飞机蒙皮拉形的工艺设计、分析及生产等提供全面、完善的支持,该文运用JBuilder2005和Dorado5作为主要的开发工具,以Oracle9i作为数据库管理系统,建立了蒙皮板材性能、工艺设计与分析参数、工艺审查等功能模块,解决了分析中大量文件图片等对象的上传与下载、与数字化工艺设计系统ASSFCAE的接口,以及基于知识的工艺匹配与推理等关键技术,开发了一套B/S架构的飞机蒙皮拉形工艺的知识库系统。应用实例表明,该系统具备进行蒙皮零件工艺性审查,和为工艺分析提供设计信息参数等功能,具有较好的实用价值。

双展开平面映射法研究及在多步快速模拟中的应用

初始解的确定是板料冲压成形有限元快速分析中的一个重要环节,初始解的好坏严重影响分析计算的速度以及求解的收敛性。文章在总结前人研究成果的基础上,提出一种新的网格映射方法——"双展开平面映射法"来快速获得中间构型初始解,实际应用表明,所提方法正确、有效,并在板料成形多步快速模拟软件中得到成功应用。

钣金成形中润滑剂润滑效果试验研究

钣金成形中润滑状况是影响成形的一个重要因素,成形过程中局部润滑状况的改善可以提高成形性。通过杯形件拉深试验,在需要润滑的局部涂抹润滑剂,采用3种不同的成形性评价方法研究润滑剂的润滑效果。对试验中使用的4种润滑剂进行了润滑效果研究,结果表明,4种润滑剂的润滑效果(由好到差的顺序)为,聚四氟乙烯薄膜,肥皂,猪油,鸡油。

基于有限元法的钛合金半球超塑成形反吹模参数化设计

通过分析半球类零件反吹模具型面结构特征,提出参数化设计思想;采用正交试验法,通过建立有限元模型,模拟钛合金半球正反吹超塑成形过程,分析反吹模各参数对零件壁厚分布的影响规律,证明反吹模可以有效控制零件壁厚分布均匀性,并给出反吹模优化设计方案,通过验证,此方案可以得到壁厚较为均匀的半球件。

新型板带钢轧制过程热力模拟试验技术的研究

研究并开发了适合板带钢轧制过程热模拟的试验设备,讨论了加热系统、变形系统、冷却系统以及控制系统的具体实施与效果,并在此基础上进行了连续6道次变形过程模拟,变形后试样不仅能进行显微组织观察,而且还能进行力学性能分析。研究结果表明,大试样平面应变技术能很好地将材料的成分、工艺以及性能结合在一起。

基于动态递归模糊神经网络的轧机辊缝动态辨识

模糊系统和神经网络,由于具有逼近任意连续非线性映射的特性,而广泛应用于系统的辨识与控制。但是传统的模糊神经网络是一种静态映射,不适用于动态系统的辨识,而轧制过程中影响轧机辊缝的因素复杂,外界干扰严重,过程参数难以确定,为提高轧机辊缝动态的辨识精度,提出了一种基于动态递归模糊神经网络的辨识模型。轧制仿真结果表明,该模型具有很高的辨识精度。

应用Taguchi实验设计法最小化ABS注塑制品翘曲变形量

运用Taguchi DOE技术研究了工艺参数对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)注塑制品翘曲变形的影响,并获得优化的工艺参数以使制品的翘曲变形量最小。文中以碱性蓄电池盖为例,利用L9(34)正交矩阵进行实验,并采用标准变量分析法(ANOVA)对熔体温度、注射时间、冷却时间、保压压力等工艺参数对制品翘曲变形的影响程度进行了研究,结果表明,在所选工艺参数中,保压压力和熔体温度对翘曲变形的影响程度最大。

《塑性工程学报》征稿简则