不同应力状态下的高强钢板断裂机理及预测

板料成形过程的宏观断裂行为依赖于其微观断裂机理，因此成形过程模拟中的断裂准则的准确选择对于断裂预测具有重要意义。以高强钢TRIP780板料为研究对象，设计从剪切到拉伸应力状态的五种断裂试验，结合宏观拉伸试验和扫描电子显微镜（Scanning electron microscope，SEM）分析研究不同应力状态下TRIP780板料的断裂机理，得到不同应力状态下正应力和切应力与断裂机理的关联关系，引入正应力与切应力的影响构建MMC断裂准则，应用于板料压剪应力区间的断裂行为预测。结果表明，反映断裂机理的MMC准则能适用于板料压剪和拉剪变形应力状态下断裂失效的准确预测。     

镁合金板形件扭-挤成形载荷的主应力法求解模型

结合挤压工艺和高压扭转工艺的优势提出一种扭-挤成形工艺新方法及开发了模拟装置,该工艺不仅能够保证成形,而且还能够有效的细化晶粒.通过分析扭-挤成形工艺金属流动和变形区特点,建立了镁合金扭-挤成形载荷的主应力法求解模型,该模型将变形区划分为四个区域,依次推导了不考虑扭转和考虑扭转成形载荷的求解模型,剪切屈服强度考虑温度和应变速率的效应.通过与成形试验的载荷对比,模型计算结果与试验的结果误差在8％以内.采用该模型分析了不同参数对成形载荷的影响,结果表明随着扭转轴转速的增加,不仅坯料剪切变形增加,且成形载荷减小;成形载荷随坯料半径的增加而增加,随坯料高度的增加呈线性增加,随板件宽度的增加而减小,随板件高度的增加先骤减后平缓减小,且坯料半径和板件高度对成形载荷影响显著.     

厚壁圆筒自增强压力的优化分析

采用考虑材料应变强化效应和包辛格效应的双线性材料模型,建立了厚壁圆筒自增强理论模型。基于工作时的等效应力及周向应力,提出了最佳自增强压力的评定方法并给出了理论求解过程。采用有限元软件对自增强厚壁圆筒涉及的三个加载过程进行模拟分析,模拟结果与理论计算结果相吻合。由模拟结果得到了厚壁圆筒工作时的最大等效应力和最大周向应力与自增强压力的关系曲线,并采用直接加权组合法进行优化,得到了最佳自增强压力。研究结果为厚壁圆筒最佳自增强压力的求解提供了新思路,具有一定的工程意义。     

基于双线性强化模型的挤压凹模自增强技术研究

为了进一步提高单层冷挤压凹模的弹性承载能力,可对其进行自增强处理.建立考虑材料应变硬化和包辛格效应的双线性强化自增强理论模型,得到自增强凹模三个加载过程的应力情况,并确定自增强压力的范围.采用ANSYS有限元软件对自增强挤压凹模的应力分布规律及内壁的位移做了数值模拟分析,模拟结果和理论计算相吻合.将采用双线性强化模型和理想弹塑性模型的结果进行比较,得到应变硬化和包辛格效应对自增强效果的影响规律.在凹模工作压力一定的情况下,通过优化分析,得到满足凹模尺寸精度和强度要求的最佳自增强压力,数值优化结果和理论解析值吻合较好,可为工程应用提供理论依据.     

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用

针对奥氏体不锈钢塑性和韧性优良但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高奥氏体不锈钢的屈服强度。研究了应变强化工艺中的两个关键工艺参数——应变量和应变速率对材料力学行为的影响。对应变量的研究结果表明,将奥氏体不锈钢的应变强化量控制在10%左右,材料的屈服强度可以得到显著提高。由此可大幅减薄压力容器的设计壁厚,实现压力容器的轻型化设计。与此同时,在10%左右的形变量下,因形变诱发的马氏体量很少,材料仍保持了较好的塑性和韧性,为压力容器的安全设计提供了保证。对应变速率的研究结果表明,在准静态条件下,奥氏体不锈钢材料力学性能指标对应变速率不敏感,但过小的应变速率会导致材料出现锯齿形屈服,产生Portevin-Le Chatelier（PLC）效应。     

冷挤压成形的数值分析及工艺优化

球头销是汽车、拖拉机等机械上的重要连接零件,力学性能较高。传统方法是先利用整体式凹模在多工位冲压机上进行冷冲压,按照球头销结构分类分步进行成形,然后在专用生产线上车出轴颈。针对球头销的小批量生产,国内主要采用热模锻工艺来完成,其工艺中在热锻后经一系列机加工工序,造成加工余量和公差较大,材料利用率较低,生产效率低,因此难以满足大批量生产的需要。近年来,国内不少学者对球头销冷挤压工艺和模具设计进行     

镁锂合金热处理温度对α/β相转变及晶粒尺寸的影响

LA103Z镁锂合金由于其优异的性能,目前已成为具有发展前景的航空航天轻量化材料。为了探究热处理温度对双相LA103Z镁锂合金性能的影响,本文对锻造态LA103Z镁锂合金进行了不同温度的热处理实验,然后对原始合金与不同温度热处理实验的试样进行显微组织宏观比较和定量分析。研究结果表明:在热处理过程中,α相发生了面积长大和形状球化,而β相晶粒尺寸逐渐均匀化,并有一定程度的长大,同时α相与β相发生相转变。其中在150~200 °C时,β相晶粒逐渐变为等轴状,α相面积变大并且相占比增加,合金均质化并强度增加;而在250 °C时,β相晶粒尺寸增长趋势较快,出现粗大的趋势,而α相由于脱锂现象占比增大,面积有减小并形状有球化的趋势,导致合金塑性下降。因此,热处理温度在200 °C时,LA103Z镁锂合金的综合性能最好。     

核电主管道非对称双管嘴同时挤压成形工艺

针对AP1000核电主管道侧向双管嘴非对称分布的特点, 本文在单轴单向压力机平台上增加提升油缸的运动作用, 提出双管嘴同时挤压成形的新工艺.首先, 分析了双管嘴同时挤压成形的工艺原理并建立了可实现同时成形的上顶杆及提升油缸的速度与管嘴尺寸之间的解析关系.其次, 建立双管嘴同时挤压成形的有限元模型, 分析了同时挤压成形方案的可行性及在避免管嘴处材料撕裂缺陷方面的优势.最后, 从降低成形载荷和关键部位晶粒尺寸以及提高组织均匀性的角度, 分析了坯料温度、挤压速度和摩擦条件三个重要因素的影响规律, 为实施主管道挤压成形提供工艺参考.      

基于三维离散位错动力学的fcc结构单晶压缩应变率效应研究

基于位错理论建立了Ni单晶微柱压缩变形过程的三维离散位错动力学模型,该模型考虑了晶体塑性变形过程中位错所受的外载荷、位错间相互作用力、位错线张力及自由表面镜像力的影响。应用该模型研究了Ni单晶微柱压缩变形过程中流动应力和变形机制的应变率效应,同时,结合理论分析研究了应变率对流动应力中有效应力、位错源激活应力和位错间弹性相互作用力的影响。结果表明:当应变率较低时,Ni单晶微柱压缩变形中位错源激活应力主导流动应力,位错源激活数量较少,初始位错密度对流动应力影响很小,呈现单滑移变形;随着应变率增加,晶体变形过程中的流动应力随之增加,流动应力中位错源激活应力所占比例逐渐减小,有效应力逐渐主导流动应力,同时激活多个滑移系内的位错源来协调塑性变形;应变率越高,各激活滑移系内的塑性应变贡献相差越小,单晶微柱变形逐渐由单滑移向多滑移机制转变;在高应变率条件下,晶体初始位错密度越高塑性变形过程中流动应力越小。     

提高冷挤压凹模强度方法的研究现状与进展

冷挤压凹模的服役条件恶劣,提高强度是保证其长期稳定工作的前提条件。通过分析整体式凹模的受力特点和常见的破坏形式,首先介绍了对常用的组合凹模的研究现状,提出了研究存在的不足及改进措施;其次,分析了钢带缠绕预应力凹模的优势及研究的关键技术;最后,将自增强技术引入到凹模的设计中,并分析了其应用的可行性。与多层套缩组合式预应力凹模结构相比较,缠绕式和自增强式凹模结构有更多的优势,是凹模强度研究的新趋势。