超超临界转子用X12钢高温变形行为及基于应变补偿的本构模型

采用Gleeble-1500D试验机对X12钢进行热压缩试验,应变速率范围为0.05~5 s-1,变形温度范围为950~1200℃,研究其高温成形工艺,分析变形温度、应变速率等对流变应力的影响,在考虑应变对材料常数影响的基础上,建立了X12材料基于应变补偿的Arrhenius本构模型,并对所建立的本构模型进行验证。结果表明:随着变形温度的升高或应变速率的降低,真应力和峰值应力逐渐减小;修正后的Arrhenius本构模型能够很好的预测X12钢的流动应力,该模型具有良好的准确性和可靠性。     

Cr8合金钢热变形行为及位错密度演变规律

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8合金钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.005～5s~(-1)条件下进行热压缩试验,并对热变形后的试样进行X射线衍射试验,研究了Cr8合金钢的热变形行为及位错密度演变规律。基于试验得到的数据,建立了考虑位错密度演变及包含多参数的两段式本构模型。结果表明:在低应变速率下,Cr8合金钢真应力-真应变曲线具有典型的动态再结晶特征;Cr8合金钢热变形激活能Qact为423.41 kJ/mol,本构模型的计算值与试验值数据吻合较好;在试验条件下,Cr8合金钢的总位错密度均达到10~(14)cm~(-2)以上,总位错密度随应变速率增加、变形温度减小而增加。     

从动螺旋伞齿轮精锻成形的物理模拟及数值模拟研究

通过对从动螺旋伞齿轮的精锻成形过程进行物理模拟和数值模拟研究,分析了成形过程中齿轮齿形的填充情况、等效应力等效应变的分布以及金属内部质点的流动规律,得出了从动螺旋伞齿轮精锻过程的金属流动规律,揭示了从动螺旋伞齿轮精锻过程的变形机理,物理模拟结果与数值模拟结果吻合。     

基于瞬态动力学分析的波纹管结构优化

目的 优化波纹管结构尺寸,最大程度地减小波纹管的应力集中,提高波纹管的疲劳寿命。方法 利用ANSYS Workbench对真空灭弧室用波纹管进行参数化建模,对其耦合速度压力复杂工况进行瞬态动力学分析,借助DOE(Design of Experiment)技术对波纹管关键几何参数进行单目标优化设计,对优化结果进行强度校核和疲劳寿命计算。结果 优化结果符合设计要求,波纹管在耦合速度压力复杂工况下满足强度的同时,最大等效应力减小了28.8%,疲劳寿命由3 064次提高到32 260次。结论 优化后的结构有效减小了波纹管危险部位的应力集中,疲劳寿命得到提高。     

20CrMnTi钢热压缩实验研究

使用Gleeble-1500D热模拟试验机对20CrMnTi钢进行等温压缩实验,选择应变速率为0.01、0.1、1和5 s-1,变形温度为900℃、950℃、1 000℃、1 050℃和1 100℃;通过金相观察,分析了变形参数对流变应力的影响;采用Arrhenius型模型建立流变应力本构方程。结果表明,20CrMnTi钢动态再结晶的显微组织受变形条件影响显著;流变应力随变形温度升高而减小,随应变速率的提高而增大;用Arrhenius型方程描述20CrMnTi钢热变形行为时,其变形激活能Q为327.874 9 k J/mol。     

基于L-J位错密度模型模拟Cr8合金钢动态再结晶行为

为了研究Cr8合金钢动态再结晶行为,利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8合金钢进行了热压缩试验。基于试验得到的数据,建立了Cr8合金钢修正的Laasraoui-Jonas(L-J)位错密度模型,结合动态再结晶形核长大模型,采用Deform-3D有限元软件中元胞自动机(CA)模块模拟了Cr8合金钢的动态再结晶行为,并和试验得到的动态再结晶组织进行比较。结果表明,当变形温度为900~1 200℃时,Cr8合金钢变形抗力与变形量曲线图呈现出典型的动态再结晶特征;Cr8合金钢的热激活能Q为340.332 k J/mol;应变速率一定时,随着温度的升高,Cr8合金钢动态再结晶晶粒尺寸增大,其再结晶晶粒尺寸的模拟结果与试验结果较为吻合,平均相对误差在7%以内,说明所建立修正的L-J位错密度模型能够准确预测Cr8合金钢动态再结晶组织的变化。     

C19400铜板带可逆热轧有限元模型的建立及分析

基于企业生产工艺和三维有限元理论,通过DEFORM-3D平台建立了C19400铜板带可逆热轧有限元模型,并根据企业现场实测C19400铜板带轧制力验证了该模型的准确性。利用该模型模拟了前3道次热轧时C19400铜板带等效应变、等效应力、温度场和轧制力的变化情况。结果表明:计算轧制力与企业现场实测数据较为吻合,其中,3个道次的相关系数R分别为0.970,0.996和0.994,平均相对误差AARE分别为5.8%,3.3%和4.1%;等效应变分布较均匀,最大等效应变位于轧辊与轧件接触的棱边处,3个道次分别为0.568,1.283和2.130;最大等效应力位于轧件棱角处和轧辊与轧件接触的轧制区域,且以此区域为中心,等效应力向四周逐渐减小,最大等效应力为88.1 MPa。     

20CrMnTi高温塑性变形行为研究

通过在Gleeble-1500热模拟试验机上对20CrMnTi进行压缩试验,然后将压缩后的试样放在扫描电镜下进行组织观察,进而分析了20CrMnTi在高温塑性变形时变形速率和变形温度对其变形抗力以及微观组织的影响,得到了变形抗力和微观组织随变形速率和变形温度而变化的规律,并且建立了其应力应变模型.为20CrMnTi塑性...     

基于构件S-N曲线的波纹管速度外压耦合加载下疲劳寿命研究

真空灭弧室用波纹管服役工况复杂,采用传统的理论计算方法和试验手段难以准确预测其疲劳寿命,一定程度上制约波纹管的设计与选用。本文利用数字图像相关技术,基于拉伸试验、疲劳试验,精细化获得了波纹管构件的S-N曲线,基于ANSYS有限元分析软件,建立波纹管弹塑性变形有限元模型,通过XTDIC验证了模型的准确性,结合nCode DesignLife对波纹管疲劳寿命进行了预测,并验证其准确性。研究了关键工艺参数(压力、位移、速度)对波纹管波峰、波谷等关键特征区域应力、应变和疲劳寿命的分布演变规律。研究表明：波纹管在只施加外压的工况下,波峰内壁处更容易产生疲劳损伤,位移载荷对波纹管应力应变分布影响更为显著,位移越大,波纹管更容易产生应力集中。在加载位移不变时,速度越大,波纹管等效应力越大,此时耦合0.2 MPa外压,抵消部分应力集中。在0.2 MPa外压下,当压缩速度由0.5 m/s增加到4 m/s,最大等效应力由378.89 MPa增加到424.27 MPa,疲劳寿命由49 540次减小到3 064次。