晶体塑性模型在体心立方金属板料成形极限计算中的应用

结合M-K理论,将率相关的晶体塑性模型用于具有初始织构的体心立方(BCC)多晶体金属板坯成形极限(FLD)计算.假设沟槽内外变形均匀,在沟槽边界处满足协调条件和应力平衡条件;在塑性变形中BCC晶体最多有24个滑移系开动,在晶体黏弹塑性模型中考虑潜在硬化效应,并分析了潜在硬化和板坯织构演化对成形极限应变的影响.结果表明,与不考虑潜在硬化相比,考虑潜在硬化时的成形极限明显较低,且发生缩颈的区域更集中.     

双金属复合管塑性成形工艺

应用卸载理论对薄壁双层金属复合管材在塑性成形后接触面上的配合性质与材料力学性能之间的关系进行了分析和研究,得出了应用塑性成形工艺生产紧配合双金属复合管的通用条件,即采用适当的内缩成形工艺或管材直径增大的胀形类成形工艺,可以在卸载后使得双层金属复合管材呈紧密配合状态.采用MSC.Mare软件分别对内缩成形工艺和胀形类成形工艺生产紧配合双金属复合管工艺过程进行了系统的数值模拟研究,模拟结果和理论分析结果完全吻合,证明了研究结果的可行性.     

应力状态对AZ31镁合金最佳成形温度的影响

在20～250℃温度范围内,对AZ31镁合金薄板进行了单向拉伸、筒形件拉深以及胀形试验,并用金相显微镜观察了试验后试件的显微组织。分析了AZ31镁合金在不同工艺所对应的应力状态下塑性变形特点及其最佳成形温度。结果表明,变形过程中所受应力状态对AZ31镁合金最佳成形温度的影响很大,AZ31镁合金在成形过程中受单向拉应力时,其总延伸率随成形温度的升高而增加;应力状态主要为压应力时,最佳成形温度应在tr=1以下;而应力状态主要为双向拉应力时,其最佳成形温度应在tr=1以上。     

不同断裂准则下铝合金冲压成形裂纹扩展模拟

使用自主研发的金属板材摩擦系数测试设备,在不同拉速、不同压力条件下,测试了6016铝合金板材在冲压成形过程中的变摩擦系数值和平均摩擦系数值。建立了铝合金板材胀型实验数值模型,模型中输入平均摩擦系数来考虑摩擦边界条件,分别选取成形极限图以及临界厚度减薄率作为铝合金板材断裂准则,采用有限元法对数值模型进行了求解计算,并对数值模拟计算结果进行了实验验证。对比分析发现,采用成形极限图作为模型断裂准则计算时,裂纹起裂位置及区域与实验结果有较大差异;采用临界厚度减薄率作为模型断裂准则计算时,裂纹起裂位置及形貌与实验结果吻合度较高。证明了本文研究所得的临界厚度减薄率准则可以用于预测铝合金板材在冲压成形过程中裂纹的产生及扩展问题。     

金属板料拉胀成形工艺的进展

阐述了金属板料拉胀成形工艺研究的一些新进展．新的拉胀成形工艺包括：垫层拉深工艺、粘性压力成形、多点成形、数控增量成形．对各种新工艺的特点及应用情况进行了讨论，并介绍了拉胀成形中工艺参数测定的一些新方法．     

封头内高压胀形工艺有限元模拟

针对目前国内凸形封头生产工艺中出现的制造难的问题,本文提出了一种"封头内高压对胀成形"的新工艺。通过分析金属封闭型腔内压力胀形机理,利用自编制MATLAB程序生成DEFORM有限元仿真控制命令流,将金属胀形过程的几何参数及温度场逐步导出,结合实际气体状态方程式计算,得到受气体压强作用下金属的内部载荷值,导入有限元模型中替换原有载荷值后启动有限元运算模块,进行下一步模拟计算。实现模型在非定向变载荷作用下的成形仿真,并得出主要参数的关系曲线,为气压胀形理论在封头成形领域的可行性提供一定参考。     

基于晶体塑性模型的板料成形极限预测

用晶体塑性模型及M-K理论对具有初始织构的金属板坯的成形极限(FLD)进行分析,研究了初始缺陷、材料参数及初始织构对成形极限应变的影响.结果表明,晶体塑性理论能较好地预测金属板坯的成形极限曲线,同时通过初始织构及其演化的模拟能成功地分析材料各向异性对FLD的影响.     

拉压强度不同材料矩形截面梁几何中轴的曲率方程

将材料本构关系简化成拉压屈服极限不同的理想弹塑性模型,推导了矩形横截面梁在完全弹性状态、单侧塑性状态及双侧塑性状态下依赖于压拉屈服极限比的几何中轴的曲率方程.并将其应用于悬臂梁的变形及各阶段极限荷载的分析,最后利用所得的解研究了材料压拉强度差效应对矩形截面梁塑性极限弯矩的影响.结果表明,考虑材料压拉强度差效应时梁的塑性极限弯矩将明显提高.     

基于细观损伤理论的刚塑性有限元方程

有限元软件一般将变形体当作致密体进行分析,很少考虑金属空穴损伤对成形极限的影响．基于Ｇｕｒｓｏｎ－Ｔｖｅｒｇａａｒｄ空穴型材料塑性势方程,利用正交法则在刚塑性材料的Ｌｅｖｙ－Ｍｉｓｅｓ流动规则中引入了空穴损伤对应力－应变率场的影响,给出了空穴增长率计算方法,推证了含空穴材料的刚塑性变分原理与含有空穴体积分数的有限元列式,考虑了空穴体积扩张对成形过程的影响．为研究体积成形时材料损伤、裂纹起裂及扩展奠定了基础．     

电塑性效应中的磁场对金属流动应力的影响

电塑性效应是指在金属塑性变形过程中向其塑性变形区通电导致的金属变形抗力急剧下降、塑性显著提高的现象.虽然目前金属的电塑性加工技术已取得较好的实验研究成果,但对电塑性效应的作用机理的研究一直处在探索之中,其中比较关键的问题是电流在材料中产生电塑性效应的机理和电塑性效应中材料的各塑性相关量(变形抗力、延伸率)的理论计算方法...     

Mechanical analysis of superplastic bulge in a cylindrical die

Previous mechanical analytical theories of superplastic bulge into a shaped die are all based on uniform thinning assumption, but in fact, the thinning process is obviously non-uniform. In this paper, the non-uniform thinning mechanical analytical equations of superplastic bulge in a cylindrical die based on superplastic bulge constitutive equation with variable m are established and verified by experiments performed on typical superplastic material ZnAl4Cu alloy sheet. Experimental results show that the non-uniform thinning mechanical analytical model can reflect the deformation process of bulging in a cylindrical die.     

超塑胀形最佳加压规律及其控制

本文从一些基本的物理假设及塑性力学基本理论出发,运用 Backofen 超塑性本构方程,推导了典型超塑板材型腔胀型全过程的最佳加压规律。根据对变形假设的修正,对自由胀形、贴模及充填阶段的最佳加压规律曲线进行合理的连接。用TP801B单板机及其他硬件组成的控制系统,实现了板材型腔吹塑成型全过程平滑、全自动控制。     

晶粒长大对超塑性的影响

本文详细研究了析出强化类型的合金超塑变形中的晶粒长大动力学,导出了超塑变形中晶粒长大规律的表达式,并分析了晶粒长大对超塑性的影响。指出,晶粒长大将使材料应变速率敏感性降低。讨论了影响的物理本质,并做出了定量表达。     

超塑性材料的单向拉伸均匀变形和颈缩速度的研究

均匀变形条件是超塑性材料迭到很高塑性的一个条件。文章用塑性基本理论导出幂硬化特性的在单向拉伸时均匀变形条件,它适用范围较广,幂硬化塑性材料的均匀变形条件是它的一个特例。从该均匀变形条件可以看到W.A.Backofen所提出的超塑性材料不可能有绝对意义上的均匀变形,但可以通过分析颈缩的速度和应变速率敏感性指数m来分析超塑性的高低。     

超轻细晶Mg-8.4Li合金的低温超塑性

Mg-8.4Li合金铸锭经573 K×24 h均匀化处理和473 K温轧得到1.5 mm厚板材,总加工率为92.5%.该板材经盐浴再结晶退火后在473 K,应变速率1.67×10-3s-1条件下获得500%的超塑延伸率.唯象学计算的应变速率敏感性指数为0.47,反映晶界滑移是其主要变形机理.利用透射电子显微镜和光学显微镜研究了板材573 K×1 h盐浴退火和超塑性变形后的组织,发现盐浴退火后的晶粒尺寸为2.4μm,超塑变形后标距内晶粒尺寸为5.8μm,发生了一定程度的晶粒长大,这与原子扩散机理有关.利用扫描电镜观察了超塑变形后试样的断口形貌,发现断口中韧窝细小而深,呈圆形分布,保持了晶粒等轴化...     

Deformation Behaviors of Laser Forming of Ring Sheet Metals

Laser forming is a highly flexible sheet metal forming technique. In laser forming along curved irradiation paths, the heated zone is bigger and the effects of the processing parameters on the deformation are complex. The deformation behaviors of laser forming of ring sheet metals have been investigated from the thermal-mechanics analysis by the finite element (FE) simulation based on the proposed finite element method model. The effects of ring central angle and scanning path on deformation of ring sheet metal were investigated. The results are as follows: (1) in comparison with the laser bending along linear path, the marked third point has two peak temperatures during the laser forming process along curved path; (2) the forming process fluctutes continuously and the sheet edge is warped because the rigid-ends effect due to the restriction of sheet; (3) when the ring central angle increases, the displacement difference of the marked three points decreases and then increases, and the warped curvature of sheet edge decreases; (4) when the laser beam diameter increases, the displacement difference of the marked three points decreases and the warped curvature increases.     

异步轧制铜/铝双金属复合板变形行为的研究

采用异步轧制复合工艺制备了铜/铝双金属复合板,分析了轧制工艺参数对复合板变形行为的影响,结合轧制变形区金属受力状态探讨了复合过程中的金属变形及流动规律.结果表明:异步轧制变形区内界面摩擦剪切作用直接影响母材的受力状态,共同变形区内双金属间的搓轧作用对金属流动及结合效果影响最大.异步速比越大,硬质金属变形越大.总压下率增大时,组元金属压下率均呈正比关系增加,且软、硬两种金属的压下率差值越来越小.     

用刚塑性有限元法分析超塑性反挤压成形

本文用刚塑性有限元法分析超塑性反挤压成形的流动规律，定量地分析了影响超塑性变形抗力的因素，预测了反挤压变形抗力和变形区的应力应变分布规律，为预测超塑性材料的反挤压变形抗力、速度场及等效应变速率提供了计算机模拟实验的通用程序。