带孔薄壁圆管多轴加载下的弹塑性有限元分析

对低碳钢材料带孔薄壁圆管试样采用逐级加载试验方法,得出其在室温下的单轴循环应力-应变本构关系。利用有限单元法对圆管试样进行弹塑性分析,采用Von Mises屈服准则、多线性随动强化模型,并结合试验获得的本构关系来定义材料的弹塑性特性。拉扭应变载荷加载在柱坐标下进行,采用一端固定,另一端加轴向位移与周向位移的方式。分别在纯拉、纯扭以及拉-扭比例加载下计算出应力应变场,获得不同受力情况下不同孔径尺寸试样在缺口处的应力应变分布。计算结果为多轴加载疲劳试验和复杂应力状态下工程零部件的疲劳寿命预测与分析提供基本数据。     

一种用于模拟薄壁钢构件冲击响应的非线性显式动力GBT模型（英文）

建立了一种基于广义梁理论(GBT)的非线性显式动力梁有限元模型,该模型可用于等截面薄壁钢构件的冲击响应模拟.考虑冲击加载时的应变率强化及绝热升温引起的热软化效应,当前模型采用了一种修正的Cowper-Symonds率相关本构模型.用GBT截面变形模态构建单元截面位移场,因此新模型可考虑构件截面的畸变、屈曲及任意的翘曲剪切等局部效应.此外,用三次非均匀B样条基函数拟合各个GBT截面变形模态的幅值函数.用Kirchhoff薄板假设构造弯曲相关位移场.用Green-Lagrange应变张量和PK2应力分别描述材料点的应变和应力,假设各材料点处于平面应力状态.为了验证所提模型的有效性,给出了3组薄壁构件的冲击分析算例,将当前模型的结果和壳有限元(Ls-Dyna)分析结果进行了对比,结果表明:当前模型和壳有限元模型的位移解和应力解具有等效精度,但所提模型的计算效率更高,并具备更好的结构明晰性.     

基于Matlab的铝合金材料拉伸试验曲线拟合研究

以2A11铝合金材料为例，采用美国MTS公司生产的MTS810 Material Test system对棒材试样作简单拉伸试验。运用Matlab的多项式运算函数对拉伸试验真应力．自然应变曲线非线性均匀变形阶段进行拟舍，建立了真应力一自然应变本构方程；误差分析表明，精度较高。研究结果为铝舍金材料真应力一自然应变本构方程的建立提供了新的方法，对工程实际应用具有很好的指导意义和参考价值。     

基于红外热像技术的应力分析实验

绝热条件下,通过红外热像技术对A3钢试样弹性阶段循环加载实验进行表面温度变化的实时观测。结果发现,试件表面温度在循环加载过程中出现相应的周期性变化,而且随着荷载增大,整体温度变化越大,在相同的加载频率情况下应力、应变与温度变化成正比。通过热弹性理论与实验结果对比,表明在绝热条件下试件受拉时表面温度会降低,试件受压时表面温度会升高。红外热像技术具有非接触式测量、实时同步观测、不影响设备运行等特点,为研究复杂构件材料应力分布问题提供了新的实验测量手段。     

7150铝合金热变形行为及微观组织

采用Gleeble热模拟机进行热压缩实验,研究7150铝合金在变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的变形行为,采用Zener-Hollomon参数法构建合金高温塑性变形本构方程,并对变形后的微观组织进行分析。研究表明:7150铝合金的流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度增大而降低。该合金热压缩变形的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程描述,其参数A为4.161×1014s-1,α为0.01956 MPa-1,n为5.14336,热变形激活能Q为229.7531k J/mol。随着温度升高和应变速率降低,动态再结晶逐渐取代动态回复成为合金的主要软化机制。     

6061铝合金热变形行为与热加工图

基于Gleeble-3500热模拟试验机平台,对6061铝合金进行等温热压缩实验,研究了该合金在变形温度为350~500℃和应变速率为0.01~10s-1条件下的高温流变行为并建立了6061铝合金的Arrhenius本构方程,应用于Deform软件进行热压缩实验模拟基于动态材料模型和Murty准则,建立了6061铝合金在不同应变下的加工图,结合显微组织进行验证。结果表明,该合金材料的流变应力随应变速率增加而增大,随变形温度降低而增大建立的本构方程能较好描述该合金的高温流变行为变形温度为460~500℃,应变速率为0.1~0.5s-1的区域是该合金最佳工艺参数范围。     

薄壁圆管试样高温多轴循环载荷下的力学行为

对GH4169镍基高温合金制成的薄壁圆管试样的多轴循环相关特性进行了研究。试验在MTS809-250 kN/2000 Nm电液伺服拉-扭低周疲劳试验机上进行,采用恒幅总应变控制,对称加载,轴向应变与扭转应变的加载采用三种不同相位(0°、45°和90°),其加载频率分别为0.1 Hz和0.2 Hz,试验温度为650℃.通过对薄壁圆管高温多轴比例和非比例循环加载试验,研究了该材料在多轴循环载荷下的应力-应变响应和循环相关特性。试验结果表明,GH4169合金在试验温度下不通加载路径下均呈现为循环软化现象,其循环软化程度与等效应变和轴向与剪切方向之间的相位差密切相关。     

等厚圆盘塑性区的本构关系

等厚圆盘在设计上有时允许出现局部塑性区,用全量理论导出塑性区的本构方程,力学概念较为明晰,在此基础上进一步导出了塑性状态下当量应变Ed和材料割线模量E′的计算显式,在进行塑性区内的应力应变换算时,将它们与本构方程联立,。可使试算逼近工作大大简化。     

多轴比例加载下薄壁管的弹塑性有限元分析

对薄壁管光滑件进行多轴恒幅比例加载疲劳试验,并运用弹塑性有限元法对该加载条件下的薄壁管进行分析和计算,材料弹塑性特性由von Mises屈服准则和多线性随动硬化准则来描述。结果表明,用有限元法计算的试件应力应变值与试验结果吻合。     

GH4169薄壁圆管试样多轴变幅加载下应力应变场的有限元分析

对高温合金材料GH4169加工成的拉扭薄壁管试样在650℃下进行了多轴变幅疲劳试验,利用有限元分析软件计算各种加载情况下薄壁管的应力应变场,并通过对加载特殊位置处应力、应变的计算结果进行分析和比较,确定出主导材料疲劳损伤的危险点,为以后薄壁管试件的寿命预测奠定基础。     

高强硼钢热拉伸性能试验研究

运用G1eeb1e1500D热模拟试验机对柱状硼铜（USIBOR1500P）进行热拉伸试验,研究高温下热成形硼钢的变形抗力。首先将试件加热到奥氏体化温度,再以40℃／s冷却速率降到950～550℃,分别以应变速率为0．01、0．1、1／s进行热拉伸试验,获得应力一应变曲线。通过实验结果,分析成形温度、变形程度和应变速率对高温成形件的影响,并利用最小二乘法进行多元线性回归,建立高温下的本构模型。试验结果表明：成形温度和应变速率对变形抗力的影响较为敏感,变形抗力随着成形温度的升高而减小,变形抗力随着变形程度、应变速率的增加而增大。     

金属塑性变形过程的硬度预测

依据真实应力应变与工程应力应变的关系,建立了基于真实应力应变的硬度预测模型。进入塑性变形阶段后,将真实应力看作是材料在相应变形程度下的屈服点,并由此获得塑性变形的真实应变∈与相对真实屈服应变∈sp的关系,用于塑性变形阶段的硬度值计算。以45钢塑性变形为例,计算不同应变下的布氏硬度。结果表明,此模型预测的硬度值与试验结果较为吻合,可以较好地预测45钢在塑性变形过程中的各个硬度值。     

贝氏体非调质钢热变形奥氏体的动态再结晶行为

在Gleeble1500热模拟试验机上采用单道次压缩变形,研究了变形温度、变形速率对贝氏体非调质钢奥氏体动态再结晶行为的影响.根据所得不同条件下的真应力 真应变曲线可知,动态再结晶发生在较高的变形温度和较低的应变速率下.     

影响汽车板深冲性能的因素分析

以取向硅钢的径向(与轧向分别成0°、25°、45°、55°、70°和90°)拉伸变形行为为案例,探讨影响汽车板深冲性能的因素。结果表明,材料的滑移系和强度是影响其延伸率和深冲性能的两个重要因素。由于具有强烈的γ-纤维织构的汽车板法向强度高、径向强度低,并且各向异性小,延展性好,因此其深冲性能极好。利用X-射线织构分析技术可以较好地评估其深冲性能。     

Investigation on Zener-Hollomon parameter in the warm-hot deformation behavior of 20CrMn Ti

INTRODUCTION As one of the main forming materials for warm- forging accurate forming technology, 20CrMnTi cemented alloy steel is usually employed in the fab-rication of wearable parts subjected to medium dy-namic load, such as change gear, gear shaft, cross pin end, hub splines, etc., which are extensively adopted in the automobile industry. The application of warm forging technology (Hirschvogel and Dommelen, 1992; Sheljaskov, 1994; Shivpuri et al., 1994; Siegert et al., 1997; Lange…     

冷轧深冲钢的综合成形性能研究

冷轧深冲钢(即IF钢)的成形性能是其冲压加工时保证零件质量最重要的因素。通过静态拉伸、织构分析、成形极限等试验方法,分别研究了IF钢的基本成形性能和模拟成形性能。试验结果表明:IF钢具有优异的力学性能、高的延伸率、高的应变硬化指数、高的塑性应变比以及低的平面各向异性度。此外,IF钢的成形极限较高,深冲及复杂变形时有较高的安全裕度。     

A load-holding time prediction method based on creep strain relaxation for the cold-stretching process of S30408 cryogenic pressure vessels

Austenitic stainless steel (ASS) has been widely used for cryogenic pressure vessels. Its high strain hardening characteristic allows cold-stretching. In the cold-stretching process, the load-holding time is a critical operating parameter which affects the final deformation of the material. In this paper, a load-holding time prediction method for the cold-stretching process of S30408 cryogenic pressure vessels is proposed, based on room-temperature creep strain relaxation. The proposed correlation has only one variable, the maximum circumferential stress applied to the cylindrical shell, which can be easily obtained by finite element analysis. Consequently, the strain rate measurement during the cold-stretching process is significantly simplified. The prediction method and the strain rate measurement were verified by experimental measurements conducted on two vessels manufactured via the cold-stretching process. The measured strain relaxation times accurately matched the calculated values and the load-holding time for the process was well predicted.     

调质42CrMo钢的棘轮-疲劳交互作用研究

对调质42CrMo钢进行室温下各种应力循环和对称应变循环的低周疲劳实验,揭示材料的循环软化特性,棘轮变形和低周疲劳特性以及棘轮-疲劳交互作用。结果表明,调质42CrMo钢体现出明显的循环软化;在应力幅值或平均应力较高时,试样的棘轮变形较大,其破坏形式为延性破坏,而在应力水平较低时,材料的破坏由疲劳裂纹扩展所致的脆性断裂引起;材料在应力循环下的低周疲劳寿命由于有棘轮变形的产生而受到平均应力、应力幅值、最大应力和应变比等多种因素的影响。     

4032铝合金销轴热挤压成形过程的有限元分析

基于DEFORM-3D有限元分析软件,采用刚黏塑性热力耦合有限元模拟技术,对4032铝合金销轴热挤压成形过程进行了模拟与分析,获得了金属流动、挤压载荷、等效应变以及坯料内部温度等相关场量的变化规律。结果表明：4032铝合金销轴热挤压变形时,坯料心部金属的流动速度大于表层金属;内部变形可分为4个区域,即未变形区、变形区、已变形区和死区;坯料在凹模模口附近变形最为剧烈,挤压载荷急剧增加,等效应变梯度最大,局部温升明显。     

考虑温度影响的硅钢片磁致伸缩测试实验

基于大型铁磁材料的磁致伸缩特性是电力设备发生电磁振动的主要因素,提出了一种适用于普通实验室环境的硅钢片磁致伸缩测量系统,设计了能产生外加磁场的螺线管用来激励硅钢片发生形变,运用陶瓷发热片和温度传感器对硅钢片温度进行调节和控制。基于高精度应变电阻片实现对硅钢片形变的测定,通过理论仿真和实验研究,该装置能准确测量饱和状态和不同温度下的磁致伸缩率。为电磁测量实验及电磁振动分析提供了可靠依据。