全膜润滑金属成形工艺的有限元仿真分析

全膜润滑的金属成形的数值分析非常少,这主要是由于求解润滑模型的方法只适用于轴对称和平面应变情况.因此,本文中提出了全润滑膜润滑和金属成形有限元法相结合的统一方法,适用于稳态和非稳态的三维成形工艺,也适用于轴对称和平面应变情况.而一个轴对称拉深成形被用来做一个样板实验.该法大幅度增加了仿真的精度.而理论计算的润滑膜厚与实测值相一致,这也证明本文的方法优于其它方法.     

与应变速率相关的DP980高强度钢板辊弯成形的本构模型建立

摘要： 确定了辊弯成形中DP980高强度钢板的应变速率范围,在3种应变速率条件下进行了DP980高强度钢板的单向拉伸试验,并对试验数据进行非线性拟合,建立了与应变速率相关的Johnson Cook本构模型;应用所建本构模型进行辊弯成形有限元模拟,并与相应的辊弯成形试验结果加以对比.结果表明,所建立的本构模型具有较高的精度,可用于辊弯成形工艺的进一步优化.     

衬里复合管液压胀接力的弹塑性有限元研究

液压胀接力是影响衬里复合管液压成型质量的关键参数。根据实验数据建立了两种316L衬管材料的多线性强化的有限元模型,基于Tresca屈服准则,开展了衬里复合管在液压成型过程中极限胀接压力范围、胀接压力与紧密度关系的研究,并将有限元计算结果和解析解计算结果进行了对比。结果表明,当满足成型条件时,选择硬化强度较低的衬管材料,可以增大胀接力范围和紧密度区间,有利于制管胀接力的设计和控制;根据计算结果拟合了该成型条件下紧密度和胀接力的关系曲线,得出了两种材料的最小胀接力值分别为113.38 MPa和126.99 MPa。建立的材料多线性强化有限元模型可以准确地考虑衬管材料在胀接过程中的应变强化过程,为精确控制衬里复合管液胀成型参数提供了理论依据。     

高强度钢板热成形性预测研究进展

高强度钢板热冲压成形是实现车身轻量化、保证安全性的重要途径,近年来得到汽车和钢铁工业的广泛关注与应用。由于高温工况的引入,高强度钢板的力学行为表现出明显的应变率和温度相关性,为准确评价板料的热成形性带来了挑战。概述了热冲压技术的工艺特点,从热成形极限实验和理论预测两方面展开讨论,介绍了国内外学者的相关研究工作,分析了应变成形极限方法存在的不足,引出了基于损伤力学理论的板材成形性评价方法,分别介绍了连续介质损伤和细观损伤理论在板材成形性方面的若干研究,以及材料损伤参数的识别方法。结合热冲压技术的工艺特点,指出热冲压高强度钢的损伤研究应采用实验、理论及数值仿真相结合的方式,并充分考虑温度、加载速率以及应力状态对损伤演化的影响。本研究可为完善损伤理论在金属板材热冲压中的应用提供借鉴。     

铝合金柱壳在不同速度下的成形极限实验研究

为了研究铝合金高速成形极限,采用电磁驱动金属圆管膨胀技术对6063T6薄壁铝合金圆管的动态膨胀断裂过程进行了实验研究.实验中圆管膨胀速度可达180~250 m/s,应变率在6 000~8 500 s^-1范围.讨论了惯性对于不均匀变形的影响.实验结果表明随着应变率的增加,局域化特征间距减小,碎片数量增多.局域化起始名义应变随应变率的增加呈增大趋势,可能表明材料成形极限随应变率的提高而提高.     

高强度钢板的热塑性成形极限

以22MnB5为研究对象,通过试验与数值模拟相结合的方式研究了高强度硼钢在高温下的热塑性成形极限. 开发了基于Nakajima测试的成形极限试验装置TFLD300,进行了高温条件下的成形极限试验并获得了不同温度下的成形极限曲线,由此建立了考虑温度影响的三维成形极限图3D-TFLD(thermal forming limit diagram). 在自主开发的商业金属成形软件KMAS(king mesh analysis system)基础上,结合热成形热、力及相变多物理场耦合关系开发了热成形分析模块,并将三维成形极限图作为高温成形性的判断准则引入到热成形数值模块中. 以一款汽车B柱为例,通过KMAS软件对其热成形过程中的破裂情况进行了数值模拟,并与试验进行对比,结果证明KMAS软件热成形分析模块和3D-TFLD能够准确地预测板料在热成形过程中的破裂情况.     

齿轮钢SAE8620 H高温变形行为及热加工图

通过高温压缩试验研究齿轮钢SAE8620H在950~1100℃、应变速率0．01~10 s-1条件下的高温变形行为.该合金钢的流动应力符合稳态流变特征,流变应力随变形温度升高以及应变速率降低而减小,其本构方程可以采用双曲正弦方程来描述.基于峰值应力、应变速率和温度相关数据推导出SAE8620H高温变形激活能Q=280359．9 J·mol-1.根据变形量40%和60%下应力构建该齿轮钢的热加工图,通过热加工图中耗散值及流变失稳区确定其热变形工艺参数范围. SAE8620H钢在在变形程度较小时宜选取低的应变速率进行成形,而在变形程度大时则要选取低温低应变速率或者高温高应变速率.     

连续多点成形过程中应力应变场数值分析

结合连续多点成形的基本原理描述了其成形特征.建立了成形球形件的有限元模型,探讨了板材在连续多点成形过程中不同区域的应力应变情况,模拟了球形件在成形过程中的等效应力场和塑性应变场,并对其分布情况进行了分析,从双向弯曲的角度模拟了板材在加载区域的应力场和应变场分布,对模拟结果进行了分析.应力应变场的模拟结果与弯曲变形时应力应变状态吻合.通过对应力场和应变场的数值分析可以清晰观察板材的成形状态,从而制定出可靠的成形工艺.     

简述铝合金汽车轮毂发展现状

随着科技的进步,环保理念的深入人心,铝合金汽车轮毂因其质量轻、导热率高、成型性好以及产品外形美观等诸多优于钢质轮毂的特点被越来越广泛地应用.铝合金成型方式多种多样,从最早的重力铸造到低压铸造,而后为了进一步提升铝合金轮毂的性能,经过许多研究者的努力开发,又提出了铸造-热旋压以及半固态模锻工艺.同时,为了缩短铝合金轮毂更新的周期,学者们利用计算机对轮毂成型过程及成型过程中模具的状况进行模拟分析,预先找出实际生产中可能出现的问题及产生的缺陷,并进行调整改进,减少试生产所需时间.     

商品住宅楼板早期约束应变的计算方法

在研究温度应变、收缩应变和徐变应变计算模型的基础上,提出了商品住宅楼板早期约束应变的计算方法,并采用应变判断准测,对工程中商品住宅楼板的早期开裂进行了预测和控制.     

饱和黏土剪切变形与强度特性试验研究

针对由真空抽吸制样技术制备的饱和重塑黏土,在0.000 2～0.1 mm/s剪切速率范围内.进行了多组应变控制的UU和CU三轴剪切试验,通过对比试验系统地探讨了围压和剪切速率对饱和黏土的应力-应变关系及其强度特性的影响.试验结果表明,饱和黏土的应力-应变关系在低剪切速率下发生应变强化.而在高剪切速率下出现峰值强度和应变软化,不排水强度随剪切速率的增加而增大,增长幅度可达70%.但当应变超过10%以后的最终残余强度趋于相等.同时试验还发现.在UU试验条件下黏土应力-应变关系与强度特性不受围压的影响,而受剪切速率的影响较为显著.通过归一化.建议了不排水强度与剪切速率之间的线性拟合公式.在确定拟合参数以后.在一定的剪切速率范围内可以同时估计UU和CU试验条件下各剪切速率下的强度.     

电热合金Cr20 Ni80的热变形行为及热加工图

为了解决Cr20 Ni80电热合金锻造开裂的问题,在Gleeb-1500D热模拟试验机上对该合金进行热压缩试验,研究变形温度为900~1220℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的热变形行为,并根据动态材料模型建立合金的热加工图.合金的真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中稳态流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,其激活能为371.29 kJ·mol-1.根据热加工图确定了热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其加工温度为1050~1200℃,应变速率为0.03~0.08 s-1.优化的热加工工艺在生产中得到验证.     

翻边拉深复合变形零件成形过程的数值模拟和实验验证

介绍了静力隐式弹塑性有限元板料成形软件的基本理论和关键技术.在板料成形时,翻边拉深复合变形零件的成形规律比单一拉深变形零件的成形规律更难以预测.采用MSC.Marc软件对翻边拉深复合变形零件的冲压成形过程进行了数值模拟,详细分析了零件关键特征区域材料的应力、应变、厚度分布和成形极限的模拟结果,并将板料厚度的模拟结果与实际测量结果进行了比较.结果表明,应用数值模拟技术可以预测复合变形拉深零件的起皱、破裂、回弹等缺陷,减少反复试验的次数,提高成形零件的质量.     

Modelling the rheology of MgO under Earth's mantle pressure, temperature and strain rates

Plate tectonics, which shapes the surface of Earth, is the result of solid-state convection in Earth's mantle over billions of years. Simply driven by buoyancy forces, mantle convection is complicated by the nature of the convecting materials, which are not fluids but polycrystalline rocks. Crystalline materials can flow as the result of the motion of defects--point defects, dislocations, grain boundaries and so on. Reproducing in the laboratory the extreme deformation conditions of the mantle is extremely challenging. In particular, experimental strain rates are at least six orders of magnitude larger than in nature. Here we show that the rheology of MgO at the pressure, temperature and strain rates of the mantle is accessible by multiscale numerical modelling starting from first principles and with no adjustable parameters. Our results demonstrate that extremely low strain rates counteract the influence of pressure. In the mantle, MgO deforms in the athermal regime and this leads to a very weak phase. It is only in the lowermost lower mantle that the pressure effect could dominate and that, under the influence of lattice friction, a viscosity of the order of 10(21)-10(22) pascal seconds can be defined for MgO.     

Ni—Ti合金马氏体相变的位错模型

根据实验结果,建立了一个Ｎｉ－Ｔｉ合金马氏体相变的位错模型,认为该相变是以母相阵点到马氏体阵点的矢量ｂ１或ｂ２为Ｂｕｒｇｅｒｓ矢量的相变位错在母相（１１０）ｐ面上交替地运动,形成一对对（００１）Ｍ孪晶,马氏体以形成孪晶对的形式生长,这样的马氏体具有最小的弹性应变能。利用此模型提出了马氏体的热弹性行为和形状记忆效应的物理机制。     

RTM纤维垫预成形件毛坯设计

树脂转移模塑成形(RTM)技术是闭模(Close Moulding)成形技术的总称.是低成本纤维增强复合材料制造方法中的重要一类.针对RTM成形中纤维垫预成形件压制成形过程中常易发生的起拱和起皱等不良现象,采用理想成形分析的思想,对纤维垫变形分布与大小进行分析计算.并根据计算结果,对大变形区域依据最大压缩应变的作用方向,在预成形件上构造与此方向相垂直的剪切缝,以此解除材料之间的约束条件.并在此基础上,依据理想成形理论对纤维垫下料毛坯进行优化.基于上述思想的算例表明算法合理有效.     

钎焊降温速率对板翅结构钎焊残余应力和等效热变形的影响规律

为了研究不同钎焊降温速率对板翅结构内部的钎焊残余应力和等效弹性热应变的影响规律.建立了板翅结构的三维热应力分析模型,采用热-结构耦合的方法,模拟分析了不同钎焊降温速率下,钎焊残余应力和等效弹性热应变的变化情况.研究结果表明:板翅结构内部的钎焊残余应力随着钎焊降温速率的减小而减小;不同钎焊降温速率下,板翅结构内部的钎焊残...     

TA15合金热压缩流变应力修正及神经网络预测

文章采用Gleeble-1500热模拟试验机对TA15合金进行了等温热压缩试验;对试验数据进行了摩擦修正,以修正后的流变应力为基础,研究了在不同的热变形条件下,TA15合金流变应力的变化规律;采用人工神经网络的方法建立了该合金在不同温度范围内流变应力曲线的预测模型.预测值与实测值吻合较好,表明该方法能够很好地预测TA15合金在热变形过程中流变应力的变化.     

A periodic shear-heating mechanism for intermediate-depth earthquakes in the mantle

Intermediate-depth earthquakes, at depths of 50-300 km in subduction zones, occur below the brittle-ductile transition, where high pressures render frictional failure unlikely. Their location approximately coincides with 600 to 800 degrees C isotherms in thermal models, suggesting a thermally activated mechanism for their origin. Some earthquakes may occur by frictional failure owing to high pore pressure that might result from metamorphic dehydration. Because some intermediate-depth earthquakes occur approximately 30 to 50 km below the palaeo-sea floor, however, the hydrous minerals required for the dehydration mechanism may not be present. Here we present an alternative mechanism to explain such earthquakes, involving the onset of highly localized viscous creep in pre-existing, fine-grained shear zones. Our numerical model uses olivine flow laws for a fine-grained, viscous shear zone in a coarse-grained, elastic half space, with initial temperatures from 600-800 degrees C and background strain rates of 10(-12) to 10(-15) s(-1). When shear heating becomes important, strain rate and temperature increase rapidly to over 1 s(-1) and 1,400 degrees C. The stress then drops dramatically, followed by low strain rates and cooling. Continued far-field deformation produces a quasi-periodic series of such instabilities.     

Effect of Thermal Cycling Rate on Thermo-Mechanical Cycling Strain Overlapping of a Fe-Ni-Cr Alloy

利用专门设计的热循环装置进行热机械循环迭加试验．研究表明热循环速率对热应变过程有密切依赖关系．快速热循环引起热应变途径偏离线性变化规律，并推迟了达到最大热应变过程．选择合理的最大热循环速率，以保证热循环应变与机械循环应变的线性变化关系．循环应力、应变及温度对时间的关系曲线表明，在热循环与机械循环同相与反相迭加条件下，在接近热循环上限值的高温范围出现热循环软化现象．这是两种热机械循环应力应变迭加方式所共有的特征行为．这一结果可由本文作者已发表的微观结构分析予以解释