航空发动机金属封严环成形回弹预测与控制

基于循环加载-卸载和循环剪切试验,研究了0.2 mm厚的GH4169高温合金超薄板的循环塑性变形行为,评估了不同强化模型的预测精度。结果表明,GH4169高温合金超薄板在循环塑性变形过程中的弹性模量衰减了19%,Y-U模型能够有效表征GH4169高温合金超薄板的循环力学响应行为。U形弯曲和封严环液压成形工艺过程的仿真表明,Y-U模型对于回弹的预测精度高于A-F和各向同性模型。基于Y-U模型和型面补偿方法可使封严环的正向和反向回弹量分别降低52.2%和68.1%。     

基于不同应变路径的QP980超高强钢板回弹预测

为了更加精准的预测超高强钢冷冲压后零件的回弹大小,提供模具设计及修正理论依据,解决实际生产中的回弹问题,以QP980超高强钢板为研究对象,通过使用自主研发的实验装置完成拉伸压缩循环实验,获取不同预应变下的循环拉伸压缩应力-应变曲线,从而建立QP980超高强钢板在复杂加载模式下的Y-U材料模型。基于不同的材料模型对帽形件进行拉延、成形和翻边等不同冲压应变路径下的回弹数值仿真,并将有限元模拟分析结果与实际回弹值对比。结果表明,在任一成形工艺下,Y-U材料模型都能更加准确的预测高强钢冷冲压回弹,其中屈服准则为Hill48的Y-U材料模型回弹预测最可靠;对于不同冲压应变路径下的Y-U材料模型预测,相较于成形冲压回弹,拉延回弹后的帽形件回弹角θ1预测精度提高了2. 1%;相较于翻边冲压回弹,对卷曲半径ρ的预测精度提高了49. 6%;而回弹角θ2在成形路径下的预测最贴合,相对误差仅为0. 2%。     

GH3536镍基变形高温合金的应力松弛行为与蠕变本构方程

对GH3536高温合金在变形温度为650、750和850℃和初应力为150、200和250 MPa条件下进行了多组应力松弛试验，研究了温度和初应力对GH3536高温合金应力松弛行为和松弛极限的影响，分析了应力松弛行为的特点。采用三次延迟函数对试验获得的松弛曲线进行了拟合，推导出蠕变应变速率与应力的关系，并基于分段蠕变本构方程对蠕变应变速率-应力曲线进行了拟合，并确定了方程中的材料常数。将蠕变本构方程代入ABAQUS有限元软件中对GH3536高温合金的应力松弛过程进行了模拟。结果表明，模拟数据与试验数据吻合较好，表明建立的蠕变本构方程可很好地描述GH3536高温合金在相应条件下的应力松弛行为。     

DP钢板非线性滞弹性力学行为及对回弹预测的应用研究

研究了高强钢板在大塑性变形下滞弹性变形的力学行为及其对冲压回弹预测精度的影响。为了精确描述双相DP钢板的滞弹性变形和各向异性硬化行为,对先进的非线性弹塑性集成本构模型包括Yoshida-Uemori非线性弹性模型、Yld2000-2d各向异性屈服准则和各向异性硬化(HAH)模型等进行理论分析;结合数字图像相关法(DIC)技术,采用单向加载-卸载循环实验标定随着塑性应变的增加弹性模量的滞弹性衰减参数;通过典型三维板材成形案例,即非对称DP780 P型梁结构件采用实验验证分析滞弹性行为对回弹预测的影响。结果表明,采用考虑滞弹性衰减特性的本构模型,DP钢板冲压扭转回弹的预测精度得到明显提高。     

镍基粉末高温合金FGH96应变疲劳行为

对镍基粉末高温合金FGH96在750℃、应变比R=0.05下的应变疲劳循环应力响应曲线、循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线进行分析,通过非线性回归拟合,得到基于Manson-Coffin公式及郑公式两种处理模型的应变—寿命曲线及相关参数。结果表明,FGH96合金在实验加载条件下,出现了循环软化—稳定—再软化断裂的应力响应特性,并随着加载应变幅的提高而愈加明显。与Manson-Coffin公式相比,郑公式在宏观预测应变疲劳寿命,尤其是确定材料疲劳极限问题上取得很好的预测效果。     

选区激光熔化GH3536高温合金高温本构模型北大核心CSCD

为研究选区激光熔化高温合金在高温下的塑性变形行为,对选区激光熔化制备的热等静压态GH3536高温合金进行热模拟压缩试验,获得了不同变形条件(变形温度为900、950、1000和1050℃;应变速率为0.01、0.1、1和10 s^(-1))下的高温真应力-真应变曲线,研究了该材料在高温条件下的载荷响应规律,并建立了基于Arrhenius方程的材料高温本构模型。研究发现,峰值应力随着应变速率的升高而升高,随着变形温度的升高而降低,最大峰值应力为592.8 MPa。基于Arrhenius方程建立了HIP状态下GH3536高温合金的高温本构方程,其预测精度的平均相对误差(AARE)为9.42%。通过组织观察发现,在高温变形过程中合金的组织被拉长,材料中有明显发生动态再结晶的迹象。     

基于Y-U模型的高强度钢板冲压回弹预测

随着高强度钢板在汽车车身中得到越来越广泛的应用,如何通过数值模拟准确预测冲压件的回弹显得日益重要。本文应用冲压成形有限元分析软件JSTAMP/NV中针对高强度钢板的回弹预测的材料本构关系Y-U模型,对某汽车车身制件进行了冲压成形分析及回弹预测,其回弹量与实验现场所得扫描数据相一致,与企业提供的同类软件的计算结果相比较,具有明显的优势。     

不同材料强化模型对QP钢回弹预测精度的理论及应用研究

对第3代先进高强钢QP980和QP1180材料的4种强化模型参数进行了分析,基于特征帽型零件比较了模型的回弹预测精度,然后采用最优模型在某车型A柱零件上开展回弹分析并进行实际零件预测结果验证。研究结果表明:QP980和QP1180均表现出一定的包申格效应; Chaboche、NSK Swift和Y-U模型均能描述材料的包申格效应,但Y-U模型拟合效果最好,等向强化模型Swift不能描述包申格效应;比较4种模型对帽型零件的回弹计算结果和试验结果可知,Y-U模型预测精度最高;比较Y-U模型在A柱零件关键截面上回弹预测与试验结果可知,轮廓重合性较好,并在一些关键点进行比较,计算与实测误差较小,说明Y-U模型对该零件回弹表现出较高的预测精度。     

GH3044的低周疲劳行为研究

研究了镍基高温合金GH3044在室温和600℃的低周疲劳行为,对循环应力-应变和应变寿命数据进行了分析,给出了GH3044合金在此温度下的疲劳参数.合金的循环应力响应行为在室温下呈现循环硬化而后软化的特征,而在600℃时呈现循环硬化的特征,原因在于循环变形过程中位错之间以及位错与析出相之间的相互作用.Coffin-Ma...     

H3030合金高温应变疲劳行为分析

对GH3030合金在600、700和800℃,应变比R=-1时的应变疲劳行为进行研究.分析了GH3030合金循环应力-应变响应关系,运用Manson-Coffin模型和含有疲劳极限的应变疲劳公式拟合了其应变-寿命关系曲线,并通过残差分析对两式的拟合效果做出比较评价.结果表明,合金在800℃时疲劳寿命相对于其他两个温度明显降低.     

H4698合金高温低周疲劳性能分析

研究了GH4698合金650℃时应变控制条件下的高温低周疲劳性能.结合疲劳试验数据,分析了合金的循环应力响应、循环应变响应及应力应变滞后回线,探讨了GH4698合金的疲劳性能.结果表明:GH4698合金在应变幅较低时具有良好的抗疲劳性能,而在较高应变幅时抗疲劳性能较差;在应变幅较低时合金会发生循环硬化和软化现象,而在应变幅较高时合金只发生循环硬化现象;随着应变幅的增加合金的循环韧性提高.     

Chaboche混合硬化模型在大应变-变路径加载条件下的参数标定

为确定Chaboche混合硬化模型在大应变-变路径加载条件下的待定参数,提出了一种新的参数标定方法。首先,针对Al2024-T351铝合金设计了单轴等应变幅值拉压循环实验,得到了相应的应力-应变滞回曲线,通过推导混合硬化模型主控方程进行实验数据拟合,获得了随动硬化规律。随后,基于光滑圆棒料(SRB)单向拉伸试验的流动应力曲线和外推模型,将应力-应变关系外推至大应变范围。最后,利用保留前述随动硬化规律的Chaboche模型对大应变范围内的SRB流动应力曲线进行拟合,得到最终的Chaboche混合硬化模型参数。实验验证表明,所标定的Chaboche混合硬化模型能很好地预测大变形-变路径加载条件下材料的硬化行为。     

GH4698合金高温低周疲劳性能分析

研究了GH4698合金650℃时应变控制条件下的高温低周疲劳性能。结合疲劳试验数据,分析了合金的循环应力响应、循环应变响应及应力应变滞后回线,探讨了GH4698合金的疲劳性能。结果表明:GH4698合金在应变幅较低时具有良好的抗疲劳性能,而在较高应变幅时抗疲劳性能较差;在应变幅较低时合金会发生循环硬化和软化现象,而在应变幅较高时合金只发生循环硬化现象;随着应变幅的增加合金的循环韧性提高。     

铸态GH706合金的热变形行为研究

通过热模拟压缩试验,得到了温度为1100,1130,1160和1190℃、应变速率为0.01,0.1和1 s-1下的铸态GH706合金流变曲线,分析了流变曲线的特征及成因,并通过与锻态材料对比,得出铸态材料在高应变速率下更容易产生应变硬化的结论;应用Arrhenius模型对实验数据进行回归分析,建立了0.2~0.8应变范围内铸态GH706合金的本构关系,统计计算了模型预测的流动应力和实验值之间的最大相对误差为13.1%;应用Voce方程建立了铸态GH706合金应变0~0.2范围内的本构关系,模型预测流动应力和实验值之间的平均相对误差为0.2%,很好地反映了低应变条件下材料的硬化行为。     

GH90高温合金动态再结晶数学模型构建及验证

为研究GH90高温合金的动态再结晶行为，在Gleeble 1500热模拟试验机上开展了不同温度和应变速率下的等温压缩试验。根据获得的真应力-真应变曲线分析可知，高温状态下GH90合金的主要动态软化机制为动态再结晶。通过对真应力-真应变数据进行分析和处理，构建了GH90合金的动态再结晶临界应变模型和体积分数模型。通过试样微观组织和模型预测结果的对比表明，所构建的GH90合金动态再结晶数学模型能够对GH90合金动态再结晶行为进行准确描述。     

基于Yoshida-Uemori硬化模型的高强钢冲压件回弹预测研究

基于LS-DYNA软件对高强钢薄板零件的冲压成形进行仿真分析与回弹预测,研究了不同材料硬化模型对回弹预测精度的影响。在仿真分析中应用各向同性硬化模型和考虑包申格效应的Yoshida-Uemori随动硬化模型,将模拟回弹值同试验回弹量进行比较,验证了Yoshida-Uemori材料模型在高强钢回弹预测中的可靠性,为实际生产中模具设计及修正提供理论指导。     

不同疲劳热环境下GH4169高温合金形变行为研究

以镍基高温合金GH4169为对象,研究了600℃时不同取向的3种镍基单晶合金在不同低周疲劳下的循环变形行为,采用计算机软件对试验数据进行拟合分析。结果表明,3种取向[001]、[011]和[111]的镍基单晶合金,在不同总应变幅下的硬化曲线均在高总应变幅时表现为循环硬化,在低总应变幅时为循环稳定的特征;[001]取向的合金在0.6%总应变幅下的应力-应变为线性关系,显示出弹性变形的特点;在0.85%总应变幅下发生塑性变形;当总应变幅增加到1%时,可以观察到合金中位错缠结,且位错密度明显增大。     

预应变超薄不锈钢板材弯曲回弹

针对不同晶粒尺寸的超薄316L不锈钢板材试样,开展了不同预应变材料的拉伸实验和弯曲实验,研究材料在多次拉伸中的力学行为,探索预应变对弯曲回弹的影响。研究表明流动应力和回弹角都随晶粒尺寸增大而降低,多次拉伸中预应变对材料拉伸应力应变关系没有显著影响,但预应变使材料发生加工硬化导致了回弹角随预应变增加而增大。进一步的实验结果与数值模型计算结果对比表明,预应变对材料压缩力学行为的影响是导致回弹角预测偏大的主要原因。     

Ti-6Al-4V合金动态本构模型参数敏感性及其优化

由于未考虑参数敏感性,经典的5参数Johnson-Cook模型在描述Ti-6Al-4V合金的动态力学响应时,会萎缩为少于5参数的模型。此外,该模型未考虑参数的耦合效应,一组参数仅仅需要在特定应变率和温度条件下的一条实验曲线就可以拟合得到,而所得参数在预测其他条件下的实验曲线时会遇到挑战。首先通过拉丁超立方抽样和Spearman秩相关分析理论结合的方法,对经典Johnson-Cook模型进行参数敏感度分析,得出5参数敏感度相当的合理取值范围并将其作为初始搜索区间。然后结合遗传算法对5个材料参数进行全局最优搜索,得到考虑5参数相互耦合变化的优化值。优化后的模型能够较好地预测Ti-6Al-4V合金在低应变率、不同温度下的应力-应变关系。此外,采用上述方法,并将材料参数考虑为温度的函数,预测了高应变率、不同温度下Ti-6Al-4V合金的力学行为,结果与实验值吻合。     

选区激光熔化6511SS/GH3536多材料界面特性和力学性能研究

目的 考虑不同材料对应的最优工艺参数的差异,研究材料的沉积顺序对多材料界面特性的影响,获得界面无明显缺陷、力学性能良好的多材料部件。方法 采用SLM制备6511不锈钢/GH3536高温合金/6511不锈钢多材料试样,研究材料的沉积顺序对界面特性的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）、X射线衍射（XRD）观察界面微观结构和元素分布情况。通过显微硬度和拉伸实验表征界面的力学性能。结果采用SLM制备的多材料试样的界面无明显缺陷,表明6511不锈钢（6511SS）和GH3536高温合金具有良好的冶金结合特性。由于6511SS与GH3536的最优工艺参数存在差异,GH3536/6511SS的界面扩散区（480μm）宽于6511SS/GH3536的界面扩散区（330μm）。6511SS/GH3536扩散区的硬度介于6511SS与GH3536之间,而GH35636/6511SS扩散区的硬度小于6511SS和GH3536的硬度。拉伸实验结果表明,多材料试样在GH3536高温合金处断裂,其极限拉伸强度与GH3536高温合金相当,多材料试样的断裂伸长率低于GH3536高温合金试样的断...