面心立方金属的基于位错密度的循环本构模型

在晶体塑性理论框架下,建立适用于面心立方金属多晶材料的基于位错密度的循环本构模型.在各向同性硬化律中总位错密度被离散为螺位错和刃位错两部分,考虑了位错增殖、湮灭和相互作用的演化机制,同时采用了修正的非线性随动硬化律,建立单晶的循环本构模型,通过显式尺度过渡准则,把该模型拓展到多晶尺度.应用该模型模拟了典型面心立方结构材料多晶铜的棘轮行为.数值模拟结果表明,该模型不仅可以从多晶尺度模拟材料的棘轮行为和循环硬化特征,还可以从单晶尺度预测不同晶向和不同应力水平下的棘轮行为.     

描述T225NG钛合金高温单轴棘轮行为的黏塑性本构模型

在350℃下对T225NG钛合金进行了单轴棘轮试验研究，提出了一种新的带有记忆面的黏塑性本构模型．引入了能记忆最大应变的记忆面，在记忆面内和面上采用不同形式的塑性流动律，将单调拉伸响应和循环响应独立开来，简化了模型参数的确定方法．在背应力随动硬化演化方程中引入了等效应变门槛值，可较好地描述T225NG钛合金应力一应变曲线的屈服平台及其后的强化效应．加入黏性指数修正，可描述棘轮应变率随循环次数迅速衰减的试验现象．将模型应用于T225NG钛合金350℃单轴棘轮行为描述中，对饱和棘轮应变的预测结果与试验结果吻合较好．     

基于反双曲正弦函数的循环本构模型

为改善本构模型对循环变形应力-应变滞回环的预测能力,基于反双曲正弦函数提出了一个新的随动硬化律.在该硬化律中,背应力分为长程、中程和短程3部分,并且每部分都符合"A-F"硬化律的演化形式(即包含线性项和动态恢复项).在长程和中程背应力中,动态恢复系数逐渐演化以描述大变形瞬态包辛格效应,并且系数中引入了棘轮系数以描述材料...     

800MPa级冷轧双相钢的动态变形行为及本构模型

采用Hopkinson拉杆试验系统对800 MPa级冷轧双相钢(DP800)进行动态拉伸试验,动态拉伸选择应变速率为500、1000和2250 s-1 . 通过比较试验结果得出:双相钢的塑性延伸强度Rp0. 2和抗拉强度Rm与应变速率的关系呈指数形式增加;DP800在高应变速率塑性变形会产生绝热温升效应,计算可得DP800在应变速率为2250 s-1时拉伸变形产生的绝热温升为89℃. 基于J-C ( Johnson-Cook)模型和Z-A ( Zerilli-Armstrong)模型,对DP800的本构模型进行了研究,并对J-C模型应变速率效应多项式进行二次化修正,修正后的J-C模型相较于J-C模型对DP800在不同应变速率下的平均可决系数从0. 9228提高到0. 9886.     

6111铝合金热变形流变行为及本构模型

试验材料为厚2 mm的6111铝合金,利用ZWIKE100KN高温材料试验机对该材料在350~550℃,0.1~10 s^-1应变速率下进行热拉伸试验.结果表明：受位错密度的影响,6111铝合金的流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;可以分为应变硬化和饱和稳态流变两个阶段.基于Voce饱和外推模型（H-S模型）构建以温度、应变、应变速率为变量因素的6111铝合金流变应力本构模型,通过回归拟合试验数据求解模型中的参数.试验数据与计算该模型得到的预测曲线吻合较好,验证了该模型的可行性.     

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.     

镁合金循环蠕变的损伤本构关系

利用MTS809高级材料试验机对镁合金AM50进行了系列蠕变试验,基于微结构和缺陷的分析提出各向同性标量损伤变量,在能量释放率概念的基础上导出损伤变量的演化方程.针对镁合金的循环蠕变强化和回复软化的特点建立内应力演化方程,在不可逆热力学和内应力理论基础上发展了考虑损伤的循环蠕变本构关系.理论分析与试验结果吻合较好,表明所建立的计及损伤的循环蠕变本构模型能够描述镁合金的循环蠕变现象.     

Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的热变形行为及模锻工艺的有限元模拟

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行大变形等温压缩试验,研究Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的高温热变形行为和显微组织,分析材料流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立热变形过程的本构方程和热加工图.该材料的流变应力随着温度的升高而下降,随应变速率的增加而增加;用双曲正弦函数式可描述其在热变形过程中的流变应力,热变形活化能为487.21kJ·mol-1;热加工图显示的适宜加工区间为温度1000～1100℃,应变速率0.1 ～1s-1.在热模拟试验基础上进行该钢种锻造工艺的有限元模拟,并结合热加工图分析初锻温度和加工道次对于锻件温度和应变速率的影响,得出适宜的模锻工艺参数为初锻温度1000～1100℃,锻造道次15次.     

高强钢动态力学性能本构模型研究

为了研究高强钢材料在动态加载过程中的力学响应,采用分离式霍普金森压杆对材料进行了不同应变率（3000到 12000s-1）和不同温度（20℃到800℃）单轴压缩实验.实验结果表明：高强钢的动态力学行为受应变率和温度的强烈影响.流动应力随着应变率的升高而增加,随着温度的升高而降低.提出了一个经验型本构模型来描述材料的加工硬化和温度软化行为.该本构模型预测的应力——应变曲线与实验结构较好吻合,表明该本构模型可进一步用于高强钢动态变形过程的数值模拟研究.     

预变形Cu本构关系的神经网络模型和Z-A模型

利用Split-Hopkinson bar装置上所得到的变形数据，研究了冲击预变形铜的神经网络本构关系模型以及Zerrrlli-Axmstrong本构关系模型，比较了两种模型对冲击预变形铜在不同热力学状态下流变应力的预测精度．研究表明：神经网络模型的总的拟合度为0．9％，而Zerrilli-Armstrong模型的拟合度为8％；Zerrilli-Armstrong模型相对于神经网络模型精度较低，是由于物理模型把材料内部某些动态变量作为常数处理，而神经网络模型建模训练时已经包含了这些动态变化的因素；通过增加神经网络输入节点数可以扩大神经网络模型的应用范围。     

40CrNiMo钢的热变形组织变化

利用G leeble 1500热/力学模拟实验机,对40CrN iMo钢进行双道次热模拟单向压缩试验。变形温度分别为710℃、760℃、950℃,变形速率为0.5~30 s-1,变形量为0.05~0.4,道次间停留时间为1~100 s。分析了钢热变形组织特征,结果表明钢在950℃温度变形过程中发生奥氏体动态再结晶,在760℃温度变形过程中,应变奥氏体诱发铁素体析出,而在710℃温度变形过程中,应变奥氏体加速了铁素体析出。     

低碳合金钢18CrNiMo7-6齿轮弯曲疲劳试验研究与误差分析

齿轮弯曲疲劳试验是评价齿轮弯曲疲劳性能的重要手段,为保证试验结果的准确性,探究试验过程误差对试验结果的影响。根据GB/T 14230—1993《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》中的B试验法以跨五齿对称加载方式制定弯曲疲劳试验方案,进行有限元仿真与电阻应变片测试验证试验方案的正确性,采用升降法开展18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳试验,分析齿轮几何精度、装夹误差以及设备加载精度对弯曲疲劳试验结果的影响。结果表明：试验方案计算齿根弯曲应力与有限元仿真以及电阻应变测试的结果最大误差为8.7%,满足工程需求;99%可靠度下18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳极限为642 MPa,相比国标中MQ级的500 MPa提高28%,标准设计偏保守。齿轮的几何精度以及试验设备精度对弯曲疲劳试验结果影响较大,考虑误差综合作用对试验结果的影响为2.43%。     

低碳钢热塑性成形过程本构模型

根据高温流动应力行为的主导软化机制不同,建立了低碳钢热塑性成形过程的动态回复和动态再结晶两阶段本构模型.采用单一内变量的位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响;应用Avrami方程表达动态再结晶软化作用对流动应力的影响.采用Gleeble1500热模拟实验机对低碳钢进行热压缩实验,依据实验流动应力曲线确定本构模型中的参数,并分析了模型参数随变形条件的变化规律.应用建立的本构模型计算实验条件下的流变曲线,结果计算值与实验值吻合良好,表明所建立的本构模型可以用于低碳钢热压缩成形过程的数值模拟.     

18CrNiMo渗碳齿轮接触疲劳强度试验研究

18CrNiMo渗碳齿轮材料在工程机械领域有十分重要的用途,但是在可靠性设计时,缺乏该合金材料的接触疲劳试验数据。为此,对该合金钢材料的齿轮在机械封闭流齿轮试验台架上进行了接触疲劳强度试验,采用了快速测定法和常规成组法相结合的试验方案。对试验数据进行了处理,拟合出了该种材料齿轮的R-S-N曲线,并得到了不同可靠度下的接触疲劳应力极限,为该材料齿轮的寿命设计和可靠性设计提供了参考。     

Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢动态变形行为及其本构模型

基于准静态和动态拉伸实验,建立Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢在2×10-3～200 s-1应变速率下变形行为的Johnson-Cook(J-C)本构模型.结果表明,应变速率对弹性变形阶段无影响.在塑性变形初期,实验钢强度随应变速率增加而增加,在塑性变形中后期,实验钢强度随应变速率增加而减少.实验钢应变速率敏感性...     

Fe-6.5％Si钢中温变形过程本构方程

利用Gleeble 3500开展了Fe-6.5%Si(质量分数)钢在变形温度300,400,500,600℃及应变速率为0.05,0.5,5s^-1条件下的单道次压缩实验.在初始均匀塑性变形阶段,加工硬化作用使流动应力迅速增加,随着变形继续动态软化机制启动,流动应力增加量减弱.随着温度升高和应变速率降低,应变硬化指数减小.提出了通过变形温度、应变速率描述应变硬化指数的方法构建Fe-6.5%Si钢中温变形过程本构方程.构建的本构方程对不同变形条件的应力预测结果和实测值吻合良好,平均相对误差约为5.35%,预测精度较高.     

循环荷载作用下沥青混合料的黏弹塑性损伤本构模型

为较好描述损伤状态下沥青混合料的黏弹塑性应力-应变关系、明确动态循环荷载对其损伤本构关系的影响,利用经典黏弹塑性流变理论,在Burgers黏弹性模型上串联一个黏塑性元件,并根据损伤力学应变等效原理,建立了一个能体现动态循环荷载作用特点及能考虑加载频率影响的沥青混合料黏弹塑性损伤本构模型.同时进行间接拉伸疲劳试验,研究加载频率、环境温度、应力水平、沥青用量及沥青种类对混合料应力-应变关系的影响,并标定模型参数、验证模型的有效性.结果表明:所建模型不仅能较好描述沥青混合料在动态循环荷载作用下的损伤本构关系,还能体现加载频率、环境温度及荷载水平等因素对应力-应变关系的影响;模型参数意义明确、规律性强,值得进一步研究和推广.