应力-应变曲线形式对铝合金板料成形极限的影响

为使板料的成形性分析更符合实际,以Marciniak-Kuczynski(M-K)理论为基础,提出了采用应力-应变测量数据预测铝合金板料成形极限的方法.分别采用应力-应变测量数据、幂指数以及多项式拟合曲线三种应力-应变形式对6016-T4和7075-T6铝合金板料的成形极限进行研究.通过单向拉伸实验得到材料的应力-应变数据,构建了不同形式的曲线模型,计算了相应的极限应变,并绘制了板料成形极限曲线.将理论上预测的FLC与胀形实验结果进行对比,结果表明,采用应力-应变测量数据对板料成形极限的预测最好,而常用的幂指数拟合曲线得到的预测结果与实验存在一定的偏差.     

铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限的预测

失稳起皱是铝合金薄壁矩形波导管绕弯成形过程中的主要缺陷之一,严重制约着薄壁矩形管绕弯成形极限的提高。笔者采用有限元数值模拟结合正交回归分析的方法,建立了薄壁矩形管绕弯成形起皱波纹度回归预测模型,并通过实验验证了该模型的可靠性;在此基础上推导出了基于失稳起皱成形极限的解析模型。研究获得了芯头个数、防皱块与管坯间隙及芯模与管坯间隙对起皱极限的影响规律,并获得了铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限图。该研究为提高实际生产中薄壁矩形管绕弯成形质量提供了依据和指导。     

5083铝合金GTN损伤参数求解与成形极限预测

GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)损伤模型被广泛用于预测金属的韧性断裂,但损伤参数多且求解困难,限制了其实际应用。以5083铝合金为研究对象,通过扫描电镜观察不同变形阶段拉伸试样的孔洞体积占比确定GTN损伤参数的取值范围;借助中心复合实验设计方法构造拉伸曲线关键变量与GTN损伤参数的响应曲面模型,应用NSGA-II遗传算法优化铝合金板料的损伤参数;将优化后的GTN损伤参数应用于有限元分析中,利用数值模拟方法预测5083铝合金的成形极限图(FLD),并通过Nakazima试验测得铝合金板料的FLD,与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明：GTN损伤模型预测的FLD与实验结果的相对误差在10%以内,且拉压变形区域的预测精度高于双拉变形区域的预测精度。     

理论成形极限曲线的探讨与研究

本文对板料胀形成形时产生集中性失稳的条件提出新的假设,认为最大主应力是决定性因素。由此导出一条理论成形极限曲线並通过试验验证该曲线更为接近实际。     

用一种新的局部损伤韧性破坏理论预测板料的成形极限

把作者提出的一种新的局部损伤韧性破坏理论，用于板料的成形极限预测，给出了一个简单的板料成形极限预测公式，预测值与实验超速铁合较好。     

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.     

2124铝合金蠕变时效本构方程

在185℃下,对2124铝合金试样进行了200、225和250MPa 3种应力水平下的多组单轴拉伸蠕变时效实验,发现在恒定温度下,实验应力越大,时效时间越长,蠕变行为就越明显;根据蠕变理论和实验曲线,建立了2124铝合金在185℃及不同应力水平下的本构方程;利用SPSS和Origin软件,得到了蠕变本构方程中的常数。蠕变实验数据点和拟合曲线的比较说明,所得的本构方程能较好地描述2124铝合金在185℃及不同应力条件下的蠕变行为.     

变凸模运动曲线对板料成形极限性能的影响

研究影响板料拉深失稳的因素大都忽略凸模运动曲线对板料成形极限性能的影响,利用伺服压力机可加载任意滑块速度和位移,以筒形件拉深为研究对象,加载了不同的凸模运动曲线,采用ANSYS／LS‐DYNA进行拉深模拟并经实验论证。结果表明,不同的凸模运动曲线对拉深件厚度减薄率分布会产生很大的差异,其中台阶式凸模运动曲线对提高板料极限成形能力最为显著。     

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.     

金属薄板面内成形过程的有限元分析

基于金属板材塑性变形的损伤本构关系，运用有限元数值法分析了金属薄板的面内成形过程。首先假设材料损伤发生在局部区域，发现当损伤到达其临界值时，板内会产生颈缩并迅速扩展；接着分析了薄板内部损伤和变形的发展过程及其对材料成形性能的影响。最后用有限元法计算得到了2024-T3和6111-T4铝板的成形极限曲线以及相应的试验数据。结果表明，用有限元法计算的数值曲线与试验数据相当吻合。     

固溶时效工艺对6016铝合金力学性能的影响及多目标优化

作为6XXX铝合金热处理工艺的一部分,固溶处理与时效处理对6016铝合金的力学性能有显著影响.本文把固溶温度、时间和时效温度、时间作为设计变量,应用中心组合实验设计法设计固溶-时效实验方案,在室温下分别测出试样的屈服强度、伸长率和维氏硬度.第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)解决了第一代算法参数选取难、运行效率低等缺点.本文用第二代非支配排序遗传算法把得到的响应面方程作为目标函数进行多目标优化,经过计算后获得非劣解,从中可筛选出使目标函数较好的解与相对的固溶-时效工艺参数.     

基于人工神经网络的2A70铝合金形变显微组织预测

在Gleeble-1500热模拟试验机上对2A70铝合金试样在变形程度为60％、变形温度为360℃～480℃、变形速率为0.01～1S^-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验及固溶处理。分析热变形参数对合金固溶后显微组织的影响,结果表明,2A70铝合金的晶粒尺寸随温度的升高而增大,随变形程度和速率的增大而减小。采用BP神经网络的方法预测2A70铝合金固溶处理后的平均晶粒尺寸,对于样本数据,模型的相对误差不超过±5％;对于非样本数据,模型的相对误差不超过±8％。     

工艺参数对AA5754铝合金温成形回弹的影响

以圆筒拉深件切环实验为基础,采用正交试验设计与数值模拟相结合的方法,对温成形过程中铝合金圆筒拉深件在不同工艺参数下的回弹特性进行研究,建立铝合金温成形的有限元模型.基于正交试验对圆筒拉深件进行数值模拟,研究板料成形初始温度、冲压速度、摩擦系数、压边力、凸模圆角半径、凹模圆角半径及凸凹模间隙对制件回弹的影响,并确立优化工艺参数组合.研究结果表明:从工艺参数对制件回弹影响的显著水平来看,板料成形初始温度最高,增加成形初始温度可显著减小制件回弹;压边力次之,其后依次为凹模圆角半径、凸凹模间隙及摩擦系数,而冲压速度和凸模圆角半径低至几乎可以忽略.     

2618铝合金等温成型工艺中粗晶问题的研究

结合Z-9机后摇臂模锻件等温成型生产工艺，利用Gleeble-1500型热模拟实验机和XJG-05型金相显微镜对2618铝合金模锻件的显微组织进行分析，研究了变形温度、变形程度、应变速率对晶粒尺寸的影响，确定了合理的工艺参数，解决了目前实际生产中存在的粗晶问题．     

基于管土作用模型的极限滑坡位移预测

滑坡作为典型地质灾害之一,严重威胁埋地管道的安全运行。若能准确预测管道所能承受的极限滑坡位移,则可结合先进的滑坡监测技术对管道失效事故进行有效预判。有鉴于此,首先建立并验证了基于非线性接触的管土作用模型,之后对模型参数及边界条件设置进行了讨论,最后基于形成的模拟方法研究了应力/应变准则下极限滑坡位移预测方法。结果表明：两侧设置无限边界的非线性接触管土作用模型更适用于真实滑坡工况下管道力学响应分析,可实现土体与管道大变形及管土分离的有效模拟,并可用于基于应力及应变准则的极限滑坡位移预测。本文为山区管道的安全设计及滑坡事故的防控提供了有效的技术手段。     

航空铝合金薄壁件铣削加工变形的预测模型

为预测航空铝合金薄壁件的铣削加工变形,建立三维有限元模型.通过有限元软件MSC,MARC,向有限元模型添加初始应力场、对节点施加铣削力、控制铣刀路径和对模型的网格进行自适应网格细化.使用该模型进行薄壁零件的铣削仿真.仿真结果表明:铣削之后,薄壁零件呈中间凹陷、四周翘起的盆形.同时,零件的薄壁向内部凹陷.为检验仿真结果的正确性,设计验证实验以测量加工后零件的变形.实验的结果与仿真结果相吻合,证明本文提出的有限元模型可有效预测航空铝合金薄壁件的加工变形.该有限元模型可用来选择合适的加工策略以减小航空铝合金薄壁件的加工变形.     

铝合金地铁车内低频结构噪声特性预测

针对轨道不平顺引起地铁车辆车体壁板振动产生的车内低频结构噪声问题,建立了铝合金地铁车辆车体结构有限元模型、车内声场边界元模型和车辆轨道耦合模型,进行了动力学分析,得到轨道随机不平顺激励下,车体所受激励载荷并施加于车体结构的有限元模型,在ANSYS软件中进行了车体结构谐响应分析,得到车体振动响应.将得到的车体振动响应作为边界条件传递给车内声场边界元模型,在SYSNOISE软件中计算了频率0～200 Hz范围内车内不同位置的低频结构噪声分布特性.结果表明:车内最大声压级超过75 dB;车体结构特点以及激励载荷情况直接影响车内结构噪声特性;减少轮轨激励载荷或优化车体结构,均可降低车内结构噪声.     

基于ANSYS的铝合金厚板淬火过程热力耦合数值分析

基于ANSYS的参数化设计语言和用户界面设计语言,建立铝合金厚板淬火过程的热力耦合分析模型,实现模型的参数化和分析过程的流程化,探讨铝合金厚板在淬火过程中的应力变化和淬火后的残余应力分布规律.研究结果表明:在淬火过程中,铝合金厚板面部金属经历了由受拉状态到受压状态的转变,心部金属经历了从受压状态到受拉状态的转变,残余应力具有面部为压应力、心部为拉应力的空间分布特征;残余应力随着铝合金板厚度的增加而增大,当厚度增加到一定值(80 mm)时,厚度的增加对残余应力的影响不明显;残余应力随表面换热系数的增加而增加,表明通过改进淬火工艺能获得较小残余应力;以铝合金板与冷却水间的热交换达到平衡时的时间作为时间步,适合于铝合金厚板热力耦合作用过程的分析计算.