H65黄铜ECAP变形规律和第二相取向演变的数值模拟

采用Deform-2D有限元软件模拟H65黄铜ECAP变形实验, 分析H65黄铜ECAP变形规律及第二相取向的演变, 并结合H65黄铜ECAP变形实验验证H65黄铜ECAP变形过程中第二相取向的演变.结果表明:ECAP变形过程可分为开始变形载荷逐渐增加,逐渐变形载荷增加迅速,变形稳定载荷一定范围内波动,退出变形载荷减小迅速4个阶段;试样中心的等效应变分布随挤压道次的增加而逐渐趋于稳定,并集中在试样的3~9 mm区域内;偶数道次挤压,可以获得等效应变较均匀的变形件;模具内角转角处是裂纹优先产生的地方.第二相取向的演变模拟与实验基本一致,即试样中心水平第二相,经奇数道次挤压后,大约与水平正方向呈约30 °规则的分布在基体中;经偶数道次挤压后,心部和边部的取向各不相同.试样中心竖直第二相,各道次挤压后,取向基本保持不变.      

模具通道夹角对纯钛ECAP变形织构演变影响的有限元分析

基于晶体塑性有限元模型,采用ABAQUS商业软件对纯钛在模具通道夹角分别为90°,120°,135°时的单道次等径弯曲通道变形(ECAP)的织构演变进行模拟,研究通道夹角对纯钛ECAP变形织构演变的影响。同时利用90°模具实现纯钛的单道次ECAP变形,并采用X射线衍射(XRD)技术获得变形前后的极图分布。将实验与模拟结果比较,以验证模拟结果的可靠性。通过对ECAP变形规律及试样点极图分析,发现90°模具挤压时,柱面织构完全取代初始织构,形成B和C_2两种柱面织构,这与XRD实验结果基本一致,表明了模型的可靠性。模具通道夹角为120°时,形成了C_1和C_2两种柱面织构,但以C_2织构为主。模具通道夹角为135°时,开始出现较弱的C_1织构,仍以C_2织构为主,但接近通道外角的下表面仍存在初始织构。通过对纯钛在不同通道夹角的ECAP模具中变形后的数据分析,得出模具通道夹角为90°时工艺最佳。     

室温工业纯钛等径弯曲通道挤压的有限元模拟

利用三维有限元模型研究工业纯钛室温等径弯曲通道挤压(ECAP)变形过程,通过数值模拟分析模具通道夹角、外圆角及摩擦条件等参数对材料变形区的应变分布及挤压载荷的影响规律,获得了在室温下对工业纯钛进行ECAP变形的最优工艺参数。模拟结果表明:三维模型考虑了模具接触及摩擦的影响,比二维平面模型更客观、准确地反映了试样的应变分布状况。Φ=120°,Ψ=20°的模具参数为最优,试样可在较低的挤压载荷获得较大的塑性变形,增加通道背部摩擦可扩大试样主变形区体积,改善变形均匀程度。最终采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具,在背部不润滑的摩擦条件下成功实现了工业纯钛室温等径弯曲通道单道次变形。     

纯钛粉末室温单道次等径角挤压变形行为

应用Deform-3D V6.1软件,对室温下纯钛的等径角挤压(ECAP)过程进行有限元模拟,研究试样的等效应变分布情况;并采用两通道夹角φ=90°、外圆角ψ=60°的模具,在室温下实现粉末烧结纯钛单道次ECAP变形,研究挤压后试样不同部位的显微组织和性能,以及等径角挤压对粉末烧结纯钛致密化的影响.模拟结果表明:变形主...     

ZK60合金多道次ECAP晶粒组织模拟和实验分析

采用刚粘塑性有限元软件对ZK60合金四道次等通道转角挤压(ECAP)过程进行数值模拟。对一至四道次ECAP试样进行晶粒组织模拟,观察晶粒细化程度的分布和变化规律。通过多道次ECAP实验,利用金相显微观察试样头部和尾部的晶粒尺寸的变化以及动态再结晶形成机理。对比有限元数值模拟与实验组织分析结果,探索利用有限元模拟与实验分析相结合的方法,研究镁合金ECAP成形过程的晶粒组织变化规律。     

空心铝合金型材挤压成型模拟分析和实验验证

对6063铝合金挤压过程进行数值模拟,获得金属流动的温度场、速度场及型材的形变场,研究了其金属流动规律,预测实际挤压过程中可能出现的挤压型材缺陷。模拟结果显示,型材A、B、C区域挤出速度明显快于其他区域,将模拟结果与试模结果进行比较,二者相吻合。     

镁合金板材挤压工艺的有限元模拟

采用有限元模拟方法对AZ31B镁合金板材挤压过程中的应力场、应变场和挤压力随工艺参数的变化规律进行研究.所研究的挤压工艺参数包括:挤压温度、挤压比和挤压速度等。结果表明:随着坯料挤压温度的升高,最大等效应变值从17. 6逐渐增大至26. 4;最大等效应力值由133. 2 MPa减小至43. 4 MPa;挤压温度高于350℃后,挤压力变化不大.随着挤压比的增加,挤压力由7. 328 MN增大至8. 808 MN;最大等效应变值先减小后增大;最大等效应力值由87 MPa增加至119 MPa.随着挤压速度的增加,挤压力从2. 14 MN增加至3. 42 MN;最大等效应变值先增大后减小;最大等效应力值由72. 3 MPa逐渐增大至104. 2MPa.     

背压对非致密纯相粉末等径角挤压致密固结的影响

以非致密纯钼粉末为例,采用离散元模拟软件PFC-2D对钼粉在有背压和无背压两种情况下的等径角挤压(ECAP)过程进行模拟。获得了两种情况下的颗粒流动规律、载荷变化曲线和相对密度分布。实验获得的一道次等径角挤压试样形状和显微硬度分布与模拟结果具有较好的一致性。实验及模拟结果表明:非致密粉末等径角挤压过程中施加背压可有效控制粉末颗粒流动,提高粉末材料塑性变形能力,增加粉末材料变形量和变形均匀性,提高粉末材料致密固结效果。     

水平主应力下矿山巷道围岩稳定性分析

在数值模拟的基础上,结合武钢某铁矿阶段大巷工程实例,对巷道轴向与水平主应力呈不同方向时分别进行了模拟,分析了开挖后巷道围岩应力、位移变化规律以及塑性区的分布情况,并提出相应的支护方案。研究结果表明:在最大水平主应力的大小一定时,其方向是影响巷道围岩稳定性和支护设计的关键因素之一,最大水平主应力与巷道轴线的夹角越小越有利于巷道围岩的稳定;随着夹角的变大,顶板的应力和变形一直维持在较高的水平,两帮的受力和变形受到的影响较顶底板要大,支护时应该特别注意;喷锚支护可以改善围岩的塑性区,控制顶板沉降和两帮位移,确保巷道的安全。研究结果为采矿巷道稳定性分析和支护设计提供了重要的理论依据。     

模具角度对CP-Zr室温ECAP变形组织与性能的影响

在等径弯曲通道变形(ECAP)中,模具角度是影响材料组织与性能的重要因素。本文分别采用通道夹角Φ=90°、外圆角Ψ=20°和通道夹角Φ=105°、外圆角Ψ=20°的模具,来探究模具角度对工业纯锆室温ECAP变形组织与性能的影响。通过金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、拉伸测试、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,分析在不同模具角度下,工业纯锆单道次ECAP变形组织与性能。实验结果表明:通道夹角Φ=90°和Φ=105°的金相组织对比,Φ=90°的晶粒破碎更为明显。同时,对比两者TEM结果,通道夹角Φ=90°的板条破碎明显,存在大量位错和位错缠结并伴有孪晶发生,故ECAP变形过程中通道夹角Φ=90°的变形大于通道夹角Φ=105°,细化效率高。拉伸和SEM结果表明缩小通道夹角,会提高材料的抗拉强度和硬度。XRD结果表明,模具角度对织构类型具有一定影响,在通道夹角Φ=90°的单道次ECAP变形中主要形成的是B织构和C1织构,而在通道夹角Φ=105°的单道次ECAP变形中形成的是主要B织构和C2织构,同时,两种变形条件下,织构极点扩展方向不同。     

膏体充填开采覆岩移动变形规律研究

为分析矿山膏体充填开采覆岩移动角的变化规律,采用FLAC3D分析软件对某矿山膏体充填开采不同因素影响下覆岩的移动变形特征进行模拟,并基于模拟结果对覆岩不同水平的移动角进行研究。研究结果表明:充填体灰砂比越大和充填率越高,地表下沉量越小,覆岩危险变形区的发育高度也越小; 覆岩危险变形区的发育高度与充填体灰砂比之间满足指数函数关系; 覆岩移动角会随着覆岩距顶板高度的增大而近似于线性增大。结合回归分析,建立了覆岩移动角与覆岩距顶板高度、充填体灰砂比之间的关系式,进一步揭示了膏体充填开采下的覆岩移动角的变化规律,为矿山合理确定覆岩移动角提供一定的基础理论依据。      

Distribution of metal torsion in a rotary piercing mill

A three-dimensional state of strain is created in a rotary piercing process. The material undergoes plastic deformation in the circumferential direction and material layers are twisted over the deformation zone. A new analytical methodology of torsion parameters calculation in the outer layers of material is presented. The distributions of torsion parameters were determined over the plastic zone as well as for the final hollow. The torsion parameters are dependent on actual geometric and kinematic conditions in the plastic zone. The theoretical analysis is based on simulation of the feed angle changes. It makes it possible to determine essential technological parameters and torsion factors. In the piercing zone the vector of torsion is oppositely directed to the turning of the hollow while in the wall reduction zone the torsion changes its sign. The influence of the feed angle on total values of torsion parameters in the piercing zone is insignificant while absolute values of these parameters generally decrease with the increase of feed angle in the final hollow. The torsion direction of the final hollow layers is consistent with the hollow turning.     

Mn-Si-Cr系Q&P钢的准静态、动态力学行为对比

利用万能试验机和分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对Mn-Si-Cr系Q&P钢分别进行了准静态和动态压缩试验。在应变速率为0.001、0.01、0.1 s-1和900、1 500、2 200、3 000 s-1情况下分别得到了准静态和动态压缩真应力-真应变曲线,并利用扫描电子显微镜进行压缩后的显微组织和断口分析,利用X射线衍射仪(XRD)对压缩变形试样进行物相分析。结果表明,准静态和动态压缩变形条件下,试验钢的真应力-真应变曲线均可大致分为弹性变形和塑性变形2个阶段,且没有明显的屈服平台。准静态压缩条件下应变速率强化效果不明显但应变强化效应较显著。动态压缩条件下应变强化效应不明显,但展现出一定的应变速率强化效应。准静态变形后,试样中心区域板条组织倾向沿近水平方向(垂直于压缩方向)定向排布。动态变形后,约有1/3试样发生了断裂,未发生断裂的试样中心出现45°方向剪切带,其附近板条组织发生了“屈曲”。准静态变形后残余奥氏体含量下降明显,而动态压缩试样中,残余奥氏体含量只有略微下降,且块状M/A岛内部出现扭曲变形与开裂,这可能是导致部分试样断裂的诱因。动态压缩破坏试样断口整体呈现45°剪切断裂,一端发生微孔聚集性断裂,另外一端发生剪切断裂。     

Mn-Si-Cr系Q&P钢的准静态、动态力学行为对比

利用万能试验机和分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对Mn-Si-Cr系Q&P钢分别进行了准静态和动态压缩试验。在应变速率为0.001、0.01、0.1 s-1和900、1 500、2 200、3 000 s-1情况下分别得到了准静态和动态压缩真应力-真应变曲线,并利用扫描电子显微镜进行压缩后的显微组织和断口分析,利用X射线衍射仪(XRD)对压缩变形试样进行物相分析。结果表明,准静态和动态压缩变形条件下,试验钢的真应力-真应变曲线均可大致分为弹性变形和塑性变形2个阶段,且没有明显的屈服平台。准静态压缩条件下应变速率强化效果不明显但应变强化效应较显著。动态压缩条件下应变强化效应不明显,但展现出一定的应变速率强化效应。准静态变形后,试样中心区域板条组织倾向沿近水平方向(垂直于压缩方向)定向排布。动态变形后,约有1/3试样发生了断裂,未发生断裂的试样中心出现45°方向剪切带,其附近板条组织发生了“屈曲”。准静态变形后残余奥氏体含量下降明显,而动态压缩试样中,残余奥氏体含量只有略微下降,且块状M/A岛内部出现扭曲变形与开裂,这可能是导致部分试样断裂的诱因。动态压缩破坏试样断口整体呈现45°剪切断裂,一端发生微孔聚集性断裂,另外一端发生剪切断裂。     

A challenge to the concept of slip-lines in extrusion tectonics

Wide-open V-shaped conjugate strike-slip faults in Asia are typically related to extrusion tectonics. However, the tectonic model based on the slip-line theory of plasticity has some critical problems associated with it. The conjugate sets of slip-lines in plane deformation, according to the theory of plasticity should be normal to each another but, in reality, the angles between the conjugate strike-slip faults, which are regarded as slip-lines in extrusion tectonics in the eastern Mediterranean, Tibet-middle Asia, China and the Indochina Peninsular regions, are always more than 90° (on average ～ 110°) in the direction of contraction. Another problem is that the slip-line theory fails to explain how, in some cases, e.g., in the Anatolian area in the eastern Mediterranean, the extrusion rate is much higher than the indent rate. The two major problems are easy to solve in terms of the Maximum-Effective-Moment (MEM) Criterion that predicts that orientations of the shear zones are theoretically at an angle of 54.7° and practically at angles of 55°± 10° with the σ1- or contrac- tional direction. The orientations of the strike-slip faults that accommodate extrusion tectonics are, therefore, fundamentally controlled by the MEM Criterion. When extrusion is along the MEM-orientations, the extruding rate is normally higher than the indenting rate.     

大口径白铜管偏心扩径的数值模拟

基于Deform-3D有限元软件建立了Φ278mm×9.0 mm大口径白铜管的无外模扩径拉拔模型,研究了芯模偏转对扩径管材变形规律及管形和尺寸的影响.结果表明,偏心扩径过程中,应变在管材周向分布不均是由于管材各部分受力不均引起先变形区产生大变形和后变形区产生小变形导致的;随着芯模偏转角度从0°、2°、4°增大到6°,管...     

A Study on Elliptical Cross-Sectioned Spiral Equal-Channel Extrusion of AA7075: FE Simulation and RSM Approach

Elliptical cross-sectioned spiral equal-channel extrusion is newly developed sever plastic deformation technique that can be used for processing of cylindrical components. In the present study, numerical and experimental investigations were made to identify optimal setting of process parameters i.e. torsion angle, elliptical rotation transitional length and elliptical length ratio attaining minimum punch force and maximum effective strain. Firstly, the process was numerically simulated by using DEFORM software. Then, 15 series of simulation runs was implemented based on central composite design incorporating three-factors and three-levels. Response surface methodology was used here to correlate relationship between factors and responses. In order to find optimum solution regarding maximum strain and minimum punch force, desirability approach was used. The optimization results showed that for achieving maximum strain (that is most desirable during severe plastic deformation), settings of 120° torsion angle, 9 mm channel length and 1.45 elliptical length ratio was required. From the results obtained through experiments, it was found that performing three-passes ECSEE under optimal combination of factors resulted in about 30% enhancement in values of ultimate tensile strength and hardness.     

锥面密封油套管特殊螺纹接头密封面过盈量计算

根据厚壁圆筒的弹性力学原理,对油套管锥面密封形式特殊螺纹接头的密封面过盈量设计进行了理论推导,根据第四强度理论,在保证密封面不屈服的条件下,得出密封面理论最大过盈量.利用得到的公式对密封结构参数进行了计算分析,结果表明,密封面角取10°～30°、台肩角取5 °～20°,为接头设计的理想范围.对实际加工接头进行标准试验,对比试验值与计算值,发现实际过盈量为计算最大过盈量的0.7～0.9倍,研究成果为接头密封面设计提供了理论依据.     

Q235钢变形抗力的数学模型

利用Gleeble-1500热模拟试验机对Q235钢的金属塑性变形抗力进行试验研究,在实测不同变形温度、变形速率、变形程度与变形抗力关系的基础上,建立了金属塑性变形抗力的数学模型.通过对模型进行回归分析.证明该模型具有良好的曲线拟合特性,为计算其他力学参数提供了理论计算依据.