刚度和阻尼可调前桥油气悬架的设计

根据CF700型号拖拉机前桥悬架的参数要求,设计一种刚度和阻尼均可调的油气悬架系统。建立油气悬架刚度和阻尼的数学模型,计算油气弹簧的结构参数,仿真研究油气弹簧不同工作状态下的动刚度、阻尼力和输出力的特性以及各结构参数变化对油气弹簧输出力特性的影响。结果表明:油气弹簧液压缸有杆腔和无杆腔连通时阻尼力和悬架输出力较小,两腔分离时阻尼力和悬架输出力较大,通过调节两腔连通时节流面积的大小,可以调节悬架阻尼力和输出力;通过额外连通一个蓄能器,明显减小了油气弹簧的动刚度和悬架的输出力;比例阀节流孔径的大小影响悬架的阻尼力和输出力,节流孔径越大,悬架阻尼力和输出力越小。所设计的油气弹簧可以实现悬架"软"、"硬"状态的切换,并能在一定范围内对悬架刚度和阻尼进行调节。将油气悬架的刚度和阻尼系数线性化后代入振动仿真模型,得到前桥悬架拖拉机座椅安装位置垂向振动加速度均方根值、俯仰振动角加速度均方根值及前轮动载荷均方根值分别降低了9.2%、42.4%、70.3%,提高了拖拉机的行驶安全性和乘坐舒适性。该研究为后期开发半主动油气悬架提供重要理论依据。     

TB9钛合金热变形本构方程的建立

使用Gleeble-3800热模拟试验机在850~1050℃、应变速率0.01~10 s~(-1)、变形程度为70%的条件下对铸态TB9钛合金进行热变形行为研究。通过Arrhenius双曲正弦方程和Z参数建立了TB9钛合金热变形的本构方程。结果表明:TB9钛合金流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率升高而升高;在本试验条件下,TB9钛合金软化机制主要为动态再结晶,随温度降低动态再结晶现象变得明显;所建立的本构方程与试验值吻合较好,为TB9钛合金有限元模拟及制定锻造工艺提供了理论依据。     

锻态TB9钛合金高温压缩行为数值模型研究

在Gleeble 3500热模拟试验机上对锻态TB9钛合金在变形温度1 003~1 103 K、变形速率1~0.001 s-1进行了等温压缩变形处理。基于真应力-应变曲线建立了锻态TB9钛合金高温变形稳态流变方程。结果表明,TB9钛合金的峰值应力随变形温度的提高和应变速率的减小而降低,达到峰值应力后,在加工硬化和流变软化共同作用下进入稳态流变阶段;获得了锻态TB9钛合金高温变形的本构方程。     

轧制温度和热处理对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

研究了轧制温度和热处理制度对TB9钛合金棒材显微组织及力学性能的影响。结果表明:在800、850、930℃下轧制的TB9钛合金棒材经810℃×30 min/WQ固溶后,显微组织均为等轴β组织,930℃下轧制的棒材组织更加均匀,轧制温度对棒材固溶后的力学性能影响较小。经510℃×12 h/AC时效处理后,棒材的强度和塑性等综合性能随轧制温度的升高变化不大,抗拉强度全部大于1 300 MPa,屈服强度大于1 200 MPa,延伸率大于10%,能够满足某零件对材料的要求。此外,TB9钛合金的强度随时效温度的上升而减小,而塑性逐渐增加。     

时效温度对TB18钛合金组织和力学性能的影响

利用拉伸试验机、光学显微镜和扫描电镜等手段研究了不同时效温度对TB18钛合金力学性能和组织的影响。结果表明,随着时效温度升高,TB18钛合金抗拉强度和屈服强度不断降低,伸长率和断面收缩率提高。从强度和塑性综合考虑,当时效温度为530℃时,TB18钛合金的综合力学性能最好。此时抗拉强度为1285.5 MPa,屈服强度为1206 MPa,伸长率为7.8%,断面收缩率为16%。TB18钛合金锻态是典型的等轴组织,经870℃×2 h,空冷固溶处理后为等轴β晶粒,晶粒尺寸为200～250μm。TB18钛合金经不同温度时效后,次生α相的微观形貌相似,均为片层状。随着时效温度的升高,合金内部析出的次生α相片层尺寸呈增大趋势。     

热加工工艺对TB3合金组织和固溶态性能的影响

研究了热加工温度和变形量对TB3钛合金显微组织和固溶态力学性能的影响。试验结果表明,当热加工温度为750℃时,提高热加工变形量不利于固溶态TB3钛合金的力学性能;当热加工温度为800℃时,提高热加工变形量可以使固溶态TB3钛合金获得更好的力学性能。     

热处理对TB9合金力学性能及显微组织的影响

TB9合金属于亚稳型β钛合金,热处理强化效果明显,抗腐蚀性强、本文研究了固溶处理、固溶+时效处理对TB9合金力学性能和显微组织的影响,结果表明：经过800℃-900℃固溶处理后,TB9合金强度随固溶温度提高逐渐下降,塑性变化不明显;超过820℃固溶处理时,β晶粒尺寸迅速长大; 800℃-900℃固溶处理后对时效态TB9合金强度影响不明显;塑性随固溶温度上升明显下降,延伸率从15%降低到10%,面缩率从37.5%下降到20%以下;经过820℃/30min、WQ+520℃/8h、AC固溶时效处理后α相充分析出,合金性能稳定。     

TB6钛合金定m值法高温超塑性拉伸试验研究

在以往TB6钛合金研究成果的基础上,自行开发出定m值法超塑性拉伸控制程序来研究TB6钛合金的超塑性能,该控制程序具有自行拉伸控制、实时数据采集、分析处理和绘制监控曲线等功能。对该程序进行充分调试后,将TB6钛合金试样放在最佳变形温度750℃的条件下,设置拉伸程序中的应变速率敏感指数m值分别为0.30,0.35,0.40和0.45进行高温拉伸试验,采集数据得到TB6钛合金伸长率A分别为285%,318%,337%和367%。通过分析试验结果,绘制了应变速率敏感指数m值与伸长率A的关系曲线,再经回归分析,得到TB6钛合金超塑性应变速率敏感指数m值与伸长率A的关系式。     

基于BP神经网络的TB8钛合金流变应力预测模型

利用人工神经网络(ANN)模型来建立钛合金本构关系以及TB8钛合金热压缩试验数据,采用误差反向传播(Error Back-Propagation Networks)算法模拟了流变应力。结果表明:TB8钛合金在较宽泛温度948~1073K,应变速率在0.001~10s-1含有两个节点数为18的隐含层BP神经网络模型,这为研究TB8钛合金高温塑性变形行为提供了依据。对不同相区不同变形机制的TB8钛合金应力应变行为进行精确表征,训练阶段,最大绝对相对误差3.78%。在验证阶段,最大绝对相对误差4.06%,且大部分相对误差点分布在±2%的范围内,实现了较高的精度。     

TB17钛合金β相区晶粒长大行为

以新型超高强韧TB17钛合金棒材为研究对象,研究了TB17钛合金β相区晶粒的长大行为。考察了TB17钛合金在不同温度和保温时间的条件下,β晶粒尺寸的变化,通过Beck公式计算了晶粒长大参数,采Arrhenius公式计算了晶粒长大激活能。结果表明,加热温度及保温时间对TB17钛合金β晶粒长大行为具有重要影响。在860~1 045℃进行等温加热,TB17钛合金β晶粒等温长大曲线近似符合指数关系,β晶粒长大指数n在0.12~0.23之间。短时保温,β晶粒长大过程中动力学影响因素占主导作用,延长保温时间,动力学影响因素作用降低。TB17钛合金β晶粒长大激活能为48.26 k J/mol。     

时效温度对TB15钛合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等研究了不同时效温度对固溶态TB15钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度从520 ℃升高到540 ℃,TB15钛合金的拉伸强度和屈服强度先增加后减小,在530 ℃时效处理后可以获得最高的抗拉强度和屈服强度;时效处理后合金塑性偏低,其变化规律与强度相反。在断裂韧性方面,随着时效温度的上升,TB15钛合金的断裂韧性逐渐提高。固溶态TB15钛合金经不同温度时效处理后,析出大量的次生α片层相,等轴β组织转变为片层α和β转变组织。     

TB2钛合金筒形件旋压变形组织性能的研究

对TB2钛合金筒形件(管材)进行了变薄旋压成形试验,探讨了合金锻坯和挤压坯旋压变形后的组织性能、强化效应和塑性变形规律.结果表明,合金锻造变形率大于70%时可基本消除铸态组织;温度≥700℃、道次减薄率为20%～30%、进给比为0.5～1.0 mm·r-1时,合金筒形件旋压变形稳定.同时,对TB2钛合金旋压件进行了热处理试验,研究了固溶温度、时效温度对合金组织性能的影响,确定了合金的固溶温度和时效温度分别为710和520 ℃.     

TB6钛合金热变形行为及本构模型研究

研究材料的热变形行为及建立其本构模型是进行材料加工与模拟的基础。通过对TB6钛合金热变形行为分析,表明流变应力受应变速率的影响较显著,而变形温度对流变应力的影响程度与应变速率的大小有关。采用Arrhenius型双曲正弦方程建立了TB6钛合金流变应力本构模型。研究变形条件对TB6钛合金流变应力的影响。结果表明,可通过控制应变速率和变形激活能来控制热加工的应力水平和力能参数,为TB6钛合金塑性加工过程控制和模拟提供前提条件。     

TB17钛合金热压缩流变应力分析及本构方程

使用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为800~1000℃、应变速率0.001~10 s~(-1)以及真应变为1.2的条件下对TB17钛合金进行热变形行为研究。根据热压缩数据,分析真应力-真应变曲线,计算TB17钛合金变形激活能,并建立了TB17钛合金应力-应变本构模型,对金相组织进行分析,并进行了本构模型的验证。结果表明,TB17钛合金在热压缩变形过程中,出现动态回复和动态再结晶现象,在低应变速率0.001和0.01 s~(-1)下,以动态再结晶为主要软化机制,在高应变速率1和10 s~(-1)下主要以动态回复为软化机制;流变应力随应变速率的下降和变形温度的升高而降低;峰值应力计算值和实验值的平均误差为6.5%,表明该模型有很高的精确度。研究为TB17钛合金塑性加工过程的模拟和控制提供了参考。     

冷旋锻变形对TB9钛合金显微组织和拉伸性能的影响

采用冷旋锻对TB9钛合金棒材进行多道次冷变形,利用OM、EBSD、XRD、TEM以及拉伸等实验研究了不同冷变形量TB9钛合金棒材的显微组织、织构和拉伸性能及其规律。结果表明,TB9钛合金棒材的晶粒尺寸随冷旋锻变形量的增大而减小,部分晶粒尺寸达到纳米级。同时,晶粒随变形量的增加沿旋锻轴向转动,形成择优取向,由初始{001}110和{001}100织构转变为110取向的α-fiber和γ-fiber{001}110、{112}110和{111}110织构。在亚结构、小尺寸晶粒以及织构的共同作用下,TB9钛合金的强度随变形量的增大而增加,延伸率和面缩率在70%冷变形后仍保持在一个较高的水平,具有优异的冷变形能力。     

冷热循环处理对TC18钛合金力学性能和尺寸稳定性的影响

利用冷热循环处理装置对TC18钛合金锻件进行了冷热循环处理工艺实验,并研究了冷热循环处理对该合金力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明,冷热循环处理对TC18钛合金的强度、塑性、断裂韧性及硬度等力学性能影响不大,但对尺寸稳定性具有显著影响;深冷处理温度过低对合金尺寸稳定性不利。从提高尺寸稳定性方面考虑,冷热循环处理工艺应以深冷温度-120℃、保温时间24 h、循环处理次数3次为宜,此时圆环开口尺寸变化率与未冷热循环处理相比降低了13.6%。     

TB18钛合金晶粒长大动力学

通过TB18钛合金在不同温度和保温时间的条件下β晶粒尺寸的变化,研究了新型超高强TB18钛合金β晶粒的长大行为。结果表明,加热温度及保温时间对TB18钛合金β晶粒长大行为具有重要影响：β晶粒尺寸随加热温度及保温时间的增加而增加,且920 ℃为合金的粗化温度。通过Beck公式计算了晶粒长大参数,采用Arrhenius公式计算了晶粒长大激活能。TB18钛合金β晶粒长大指数n为0.13~0.26,β晶粒长大激活能为34.27~60.58 kJ/mol。     

基于物理及元建模法的TB15钛合金本构模型研究

采用Gleeble-3800热模拟机对TB15钛合金进行等温恒应变速率热压缩试验,研究其在变形温度为810～930℃、应变速率为0.001～10s-1和高度压下量为60%条件下的热变形行为;建立了物理、支持向量回归(SVR)和响应面三种本构关系模型来预测TB15钛合金的流动应力,同时对比了三种本构模型的预测精度。结果表明:TB15钛合金的流动应力随应变速率的降低和变形温度的升高而减小,峰值应力的变化对应变速率的敏感性更高;物理本构模型、SVR本构模型和响应面本构模型相关系数R均大于0.98,但是响应面本构模型的R值达到了0.993,而且响应面本构模型的相对误差在±5%范围内的预测值频率达到了67.9%,大于物理本构模型的58.6%。同时经过方差分析得到所构建的响应面本构模型的显著性检验值P<0.0001,表明响应面本构模型预测的流动应力与变形温度、应变速率和应变之间的回归关系显著,比物理本构模型和SVR本构模型有更高的精度,能够更好的预测TB15钛合金的流动应力。     

TB8钛合金热压缩过程中动态再结晶组织的模拟

采用Gleeble 3500热模拟试验机并结合DEFORM-3D有限元软件模拟了 TB8钛合金的热等温锻造过程。采用基于Matlab的元胞自动机模拟了 TB8钛合金动态再结晶组织的变化。结果显示:TB8钛合金的动态再结晶晶粒的体积分数和尺寸与热加工参数高度线性相关;元胞自动机法能有效预测TB8钛合金动态再结晶组织的变化;在热压缩过程中,TB8钛合金等效应力分布不均匀;采用元胞自动机法模拟的TB8钛合金动态再结晶晶粒的体积分数和尺寸与试验结果高度一致,其误差分别为 5.01%和 4.53%。     

悬架弹簧应力抛丸强化机的设计与应用

SNT2ZA悬架弹簧应力抛丸强化机是针对高应力弹簧而进行专门开发的产品,目的在于去除弹簧制作过程中产生的残余应力,进而提高悬架弹簧的寿命。介绍了悬架弹簧应力抛丸强化机的工作原理和设计要点。