2017年, 第24卷, 第1期　
刊出日期：2017-02-28
  

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  • 高钛6061铝合金轮毂精锻成形的微观组织模拟
    陈微, 官英平, 王振华
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.001
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    为了研究铝合金轮毂在锻造过程中的组织变化，利用Gleeble-3500热模拟试验机对高钛6061铝合金在变形温度350~510℃，应变速率0.001~10 s-1的条件下进行了热压缩模拟实验。通过对实验数据的回归分析，建立了高钛6061铝合金微观组织演变模型，结合热模拟试样金相数据对该模型进行了验证。利用二次开发的DEFORM有限元软件对某型号的锻铝轮毂成形过程的组织演变进行了模拟，并将模拟结果与实验结果进行了对比研究。研究结果表明：利用所建立的高钛6061铝合金微观组织演变模型的模拟结果与实验结果吻合较好，微观组织演变模型正确可靠。锻铝轮毂成形后轮辐侧表面的晶粒尺寸最小，心部次之，上表面晶粒最大，轮毂热锻时适当提高变形温度或降低变形速率都有利于提高轮毂轮辐各部位的再结晶体积百分数，同时，晶粒也能得到不同程度的细化。
  • 盘形件局部加热旋压增厚过程设计
    胡运展, 金俊松, 王新云, 邓磊, 吴文魁
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 9-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.002
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    针对薄辐板厚轮缘盘形件提出一种局部加热旋压增厚成形方法。通过数学建模，得到了变形前沿即加热热源位置随时间变化的规律并给出了相应的加热功率，计算结果表明，在增厚过程中火焰喷枪近似匀速向圆板中心推进，在历经不同温度分区时，需要施以不同功率才能使变形前沿温度达到目标温度。以半径191 mm、厚度2.5 mm的圆形板料为例进行工艺实验，实验中，旋轮沿径向向内进给压缩轮缘的同时，火焰随着变形区前沿的变化而向内移动。实验结果表明，局部加热能使工件心部支撑材料保持足够的刚度抵抗失稳的产生，单道次增厚比可以达到2以上，与冷旋相比，能显著提高增厚效率。
  • 环形通道形型腔结构对杯状件反挤压成形的影响研究
    薛勇, 李宏, 张治民, 赵熹, 周小京
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 15-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.003
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    借助于有限元分析软件DEFORM-3D，研究了环形通道形型腔的半锥形径向通道、全锥形径向通道以及半球形通道下，外径Φ200 mm、壁厚16 mm杯状件的挤压变形效果，研究结果表明：半球形通道下成形件挤压载荷和平均等效塑性应变值最小；而全锥形通道下成形件平均等效塑性应变值和挤压载荷最大；相比之下半锥形通道下成形件的平均等效塑性应变值适中，成形载荷适中。运用有限元模拟分析与物理实验相结合，对比分析了杯状件在半锥形通道下挤压成形与传统反挤压成形下的挤压载荷和成形件的平均塑性应变以及变形均匀性程度，结果表明：半锥形通道下挤压成形的杯状件，挤压载荷较传统反挤压减少近70%，平均塑性应变值约为传统反挤压的2.29倍且变形更均匀，成形件晶粒细化效果更明显、强化相分布较均匀。
  • 大口径钢管突破挤压力分析
    武东文, 吴任东, 袁朝龙, 焦玮, 强浩
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 24-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.004
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    以P91、25钢为材料挤压生产大口径厚壁钢管，记录了在相同的玻璃润滑剂、不同的空冷时间条件下的突破挤压力大小。针对影响突破挤压力大小的两个因素：温度、摩擦系数展开研究。基于DEFORM-2D平台进行模拟分析，根据不同的边界条件下突破挤压力的变化并与实际值对比，得出了大型钢坯的温度下降规律T=0.29t2+（4.3-0.016T0）t+T0及其对突破挤压力的影响，并获得采用玻璃润滑剂时的库仑摩擦系数约为0.05，研究结果可供实际生产参考。
  • 工艺参数对高铁轴承外圈冷辗扩成形力能参数影响
    位杰, 束学道, 何杰, 孙宝寿, 漆良涛
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 30-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.005
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    为了实现高铁轴承外圈的精确成形，应用ABAQUS软件进行有限元模拟，系统分析了驱动辊转速、芯辊直线进给速度和轧制比对高铁轴承外圈冷辗扩成形力能参数的影响。结果显示，随驱动辊转速的提高，轧制力和轧制力矩逐渐减小；随芯辊直线进给速度的增加，轧制力逐渐增加，而轧制力矩先增加后减少；随坯料轧制比的增加，轧制力和轧制力矩逐渐增加。随后，进行了类比轧制力矩实验测试与验证，验证结果说明了本文所建立的模型的正确性。
  • 等通道转角挤压对镁铝硅合金组织性能的影响研究
    张会, 王同乐, 刘文义, 王永善, 夏鹏举
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 36-40,46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.006
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    以不同硅含量（0.5%、1.5%）的Mg-Al-Si合金为原料，在自制的120°转角的等通道转角模具中，以Bc路径进行多道次等通道挤压实验，研究挤压工艺对镁合金组织及力学性能的影响。实验发现：在料温为400℃，模具温度为380~400℃时，可以挤压出宏观无裂纹，外形完整，微观组织趋向均匀且存在Mg2Si相的试样；与原始铸态尺寸50~100 μm相比，随挤压次数增加，多次挤压后晶粒明显细化，并且组织更加均匀。从力学性能对比发现，挤压后试样的硬度、抗拉强度和伸长率随挤压次数增加明显增加；拉伸断口呈韧窝状，随着挤压道次的增加，韧窝尺寸减小，韧窝数量增多，塑性增加。
  • 超高压电缆铝护套四通道连续包覆数值模拟和实验研究
    裴久杨, 樊志新, 刘炎
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 41-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.007
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    基于SSLB500双轮四通道连续包覆机，采用有限元法，对Φ120 mm×2.8 mm的超高压电缆铝护套连续包覆成形过程进行了数值模拟，分析了挤压轮转速在7.5 r·min-1时金属成形过程中的速度场、温度场和应力场的分布规律，结果表明：温度场、速度场呈对称分布，模具出口处的速度、温度分布均匀。进行了Φ120 mm×2.8 mm电缆铝护套连续包覆实验和产品性能检测，结果表明：四通道工艺不仅可以成功实现大管径铝护套的连续包覆，而且铝护套成形良好，圆度达到98.69%，同心度达到92.58%，挤压焊缝结合强度与母材强度接近；数值模拟结果与实验结果一致，证明了四通道连续包覆工艺的可行性和模拟结果的正确性。
  • 循环扩挤平面变形对7A04铝合金组织与性能的影响
    杨治辉, 吴耀金, 薛勇, 张治民
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 47-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.008
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    多次循环扩挤成形技术是一种新型的大塑性变形技术，是制备亚微米或纳米级块体材料的有效方法之一。通过7A04铝合金经过一次循环扩挤平面变形的有限元模拟分析和挤压成形实验，并借助于ZEISS Image Alm金相显微镜、ZMT5105电子万能拉伸材料试验机、维氏硬度测试计等仪器设备，研究了不同变形道次下的循环扩挤平面变形对7A04铝合金的力学性能与显微组织的影响。研究结果表明：二道次挤压后试样的抗拉强度、屈服强度、硬度与伸长率均比一道次的高，晶粒细化效果更明显。
  • 四辊卷圆成形及其弹复解析
    高桂艳, 于高潮, 赵军, 张致远
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 55-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.009
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    四辊卷板机卷板时工作辊的工艺位置对于精确成形制件尤为重要，本文分析了卷圆成形中预弯成形时板料的受力和变形情况，将预弯成形简化为悬臂梁受集中力，建立了加载时侧辊的工艺位置与板料弹复前的挠曲线关系方程，进而依据平面弯曲弹复方程，解析了卸载弹复后板料的挠曲线方程，采用q255和st12进行预弯左侧的理论和实验对比、预弯右侧的理论和模拟对比。结果显示，预弯左侧对比挠度相对误差最大不超过3%，预弯右侧对比挠度相对误差最大不超过5%，引入修正系数修正后的卷圆理论和模拟的曲率半径最大不超过4%，表明根据理论模型能够实现较精确地成形制件。
  • 铝板带冷轧过程中辊系变形的模拟计算
    吴建武, 刘鸿飞
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 63-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.010
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    针对铝板带冷轧过程中弯辊力的预设定问题，采用非线性有限元仿真软件ABAQUS建立了辊系的三维弹塑性有限元模型和工作辊的热凸度模型，通过改变模型的边界条件进行有限元求解，分析了板带轧制过程中弯辊力变化对辊系的弹塑性变形影响以及工作辊的热变形特征，并将模拟结果与某厂生产现场采集的数据进行比较。结果表明弯辊力对板形对称缺陷的改善效果明显，并得出弯辊力的最佳设定值约为300 kN；分段冷却使工作辊热凸度减小了约25 μm；二者配合使用使工作辊横向承载辊缝值分布趋于均匀，板带板形趋于良好。
  • 汇气管热模拔成形热力耦合分析
    赵鹏飞, 刘保国, 刘彦旭
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 69-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.011
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    采用弹塑性大变形热力耦合有限元法理论，应用有限元仿真软件ABAQUS，建立了汇气管热模拔有限元模型，研究了直径Φ508 mm、壁厚18 mm汇气管热模拔成形工艺过程。重点分析了不同温度场下热模拔成形过程中汇气管的应力应变及形变位移，得到了热模拔成形工艺最佳的温度场。研究分析表明：对于低碳钢汇气管，一般热拔制成形的最佳温度场控制在1000℃左右；拔制过程中，加热拔制区域的材料的塑性变形符合材料塑性行为的三个特征：初始屈、塑性应变增长和塑性强化；拔制成形后，管件的最大残余应力出现在拔制椭圆孔短轴附近，但都满足低碳钢的失效强度。最后，对比有限元模拟结果与实验结果获得了很好的一致性，验证了模拟的可行性。
  • 温滚压对H13钢疲劳寿命的影响研究
    贺哲龙, 雷丽萍, 曾攀
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 74-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.012
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    温滚压是一种将材料加热到再结晶温度之下某一温度并进行滚压的方法。与普通滚压相比，在某些温度下的温滚压可以更好地提高疲劳寿命。本文针对一种常用的热作模具钢——H13钢开展了温滚压的系列实验研究，在搭建温滚压实验平台的基础上，对未滚压工件和在不同温度下滚压的工件进行了疲劳实验。结果表明，与室温滚压相比，200℃下的温滚压能够进一步提升H13钢的疲劳寿命；而350℃时的温滚压在低周疲劳区域起到了优于室温滚压的延寿效果，但在高周疲劳区域延寿效果减弱，随着循环应力水平降低其疲劳寿命甚至会低于未滚压工件。最后进一步分析了温滚压提升疲劳寿命的机理。
  • 基于HyperXtrude的铝合金壁板连续挤压技术
    赵颖, 运新兵, 闫志勇, 王晓颖, 易飞
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 79-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.013
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    采用HyperXtrude模拟软件对6063铝合金壁板进行连续挤压数值模拟，得到了挤压成形时金属的速度分布场。结果表明，金属在扩展模中的流动速度是不均匀的，速度最高的部位出现在与腔体进料口相对应的中间位置，速度由中间向两侧逐渐降低；改变导流模的结构可以有效的均衡金属流速，当导流模中的阻流块高度由8 mm降低至2 mm时，可使壁板产品截面的最大速度差由34.2 mm·s-1降低至16.4 mm·s-1。对铝合金壁板进行连续挤压工艺实验，得到合格的产品，验证了利用连续挤压扩展成形技术生产铝合金壁板的可行性。
  • 各向异性ZK60镁合金板材拉深成形过程中凸耳行为研究
    孙营, 池成忠, 李黎忱, 林鹏, 何祝斌
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 85-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.014
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    利用电子背散射衍射（EBSD）成像技术，分析了各向异性ZK60镁合金板材原始织构类型；采用单向拉伸实验和拉深实验，研究了ZK60镁合金板材的各向异性行为。通过实验研究了ZK60镁合金板材拉深成形过程的凸耳形成及演变规律。结果表明：拉深件的平均凸耳率随着成形温度的升高而增大，这与平面各向异性系数Δr有密切关系；平均凸耳率随拉深比的增大呈先增大后减小的变化趋势；拉深件凸模圆角部位与轧制方向呈45°的厚向应变高于0°和90°方向，其原因在于该方向具有最大的塑性应变比r；拉深件筒壁减薄区0°方向的厚向应变小于45°和90°方向，其原因在于该方向具有最小的塑性应变比r。
  • 某型飞机钛合金钣金件热冲压成形工艺参数优化
    李轩颖, 徐雪峰, 付春林, 黄芳, 肖熙, 徐龙
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 92-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.015
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    采用有限元法对某型飞机钛合金钣金件热冲压成形过程进行数值模拟，研究了成形温度、变形速度以及摩擦系数对成形零件壁厚分布的影响。通过正交试验方法建立了有限元模拟的正交试验组，采用极差分析法确定各因素的影响程度的主次关系，并得到最优的工艺参数水平组合。结果表明：成形温度对壁厚分布影响最大，最优工艺参数为成形温度为675℃、变形速度为1 mm·min-1、摩擦系数为0.3。根据优化结果，对钛合金进行热冲压成形试验，实际成形效果与模拟结果较为吻合。
  • 基于MARC的混模法冲压回弹分析
    张亚岐, 穆传坤, 阮楹妍, 周海龙, 王彬
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 98-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.016
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    针对有模法在成形后需再次计算接触、无模法添加的弹性地基约束无法限制工件纵向刚性位移的问题，提出在MARC中利用混模法对厚板回弹进行分析。首先分析了薄厚板成形的差异性，总结出厚板数值模拟的控制要点，梳理出基于MARC的厚板回弹模拟分析的一般流程；并依据相应分析流程和控制要点设置厚板成形过程。获得成形结果后，以有模法释放凸模与工件之间接触，降低凹模与工件之间的接触反力；其次，再以无模法并附加定位约束释放凹模。最后以某纵梁为例，对混模法进行验证，结果表明，混模法在降低计算成本的同时能够最大限度地降低人为分离拉应力的产生，且回弹值模拟结果与实测结果最为接近。
  • 热镀锌板折弯锌层起皱原因分析及解决措施
    李研, 张亮亮, 徐海卫, 刘武华, 滕华湘, 崔阳
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 104-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.017
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    针对厚度规格2.0 mm以上的LACK系列热镀锌产品，在客户折弯成形过程中易出现锌层起皱问题，通过SEM对缺陷位置的形貌组织进行了观察，发现基板表面晶粒尺寸粗大，造成带钢最表层强度下降，并随着晶粒尺寸的增大，裂纹形成需要的外加切应力及裂纹扩展的最大正应力均减小。采用有限元软件对成形过程中的应力情况进行分析发现，锌层起皱位置为成形过程中等效拉应力最大的位置。最后，提出了优化热轧工艺的措施来有效消除带钢表面粗晶和起皱现象。
  • 5A06薄壁壳体超塑胀形过程壁厚分布规律及其控制
    李志强, 陆文林, 王伟亮, 王勇
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 108-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.018
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    采用正反胀形法对薄壁壳体的壁厚分布进行了改善。首先通过数值模拟的方法，模拟了正胀形及两种不同反胀形模具气胀过程，进行了模具的设计制造；然后对正胀形及正反胀形进行了实验验证，并比较了两种不同反胀形形状对最终零件壁厚分布的影响，提出了用壁厚分布均方差判定壁厚均匀性的判据。研究表明，与正胀形相比，采用两种正反胀形法成形的零件的最小壁厚从0.69 mm增加到0.91 mm和0.89 mm，使零件的壁厚分布均方差从0.1236降低到0.0727和0.0642，证明了正反胀形法可以改善5A06铝合金壁厚分布均匀性。
  • TA1纯钛板成形极限图测定及应用
    梁鹏飞, 陈拂晓, 郭俊卿, 皇涛
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 114-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.019
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    采用机械划线法制作网格，利用通用板料成形性能试验机和网格拓印测量的方法，获得了TA1纯钛板在不同应变路径下的极限应变值，以此数据为基础绘制了TA1纯钛板室温下的成形极限图，并基于最小二乘法对成形极限图进行拟合建立了成形极限图的预测模型。此外，将成形极限预测模型导入到有限元模拟软件中，作为成形破裂的判据，对TA1纯钛板胀形成形的破裂缺陷进行预测，并通过工艺试验对预测结果进行了验证。对比结果表明，采用成形极限预测模型作为破裂判据的有限元数值模拟能够较为精确的预测出TA1纯钛板的极限胀形高度和胀形发生破裂的部位。
  • 多向电磁力作用下筒形件渐进复合拉深
    周波, 莫健华, 崔晓辉
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.020
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    将传统冲压工艺与电磁高能率成形工艺结合，提出一种多向电磁力作用下筒形件渐进复合拉深的成形工艺。通过对该工艺进行数值模拟，发现线圈放电产生磁场的磁力线集中于板料法兰区边缘以及凹模圆角位置，并在这些区域内产生感应电流，该感应电流与线圈中电流相互作用，使得板料法兰区边缘以及凹模圆角处受到均匀的电磁力作用，最终在凹模圆角处产生反胀成形。实验结果表明相比较于传统冲压，板料在一定预拉深高度条件下，线圈放电一次后，板料的拉深高度达到22.8 mm，提高了18.1%；经过4次放电，板料拉深高度达到28 mm，提高了45.1%，说明该工艺能有效提高板料的拉深高度。
  • 不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响
    金淳, 黄亮, 李建军, 刘贤龙, 洪秀冬
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 125-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.021
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    分别对完全退火态和固溶淬火态2219铝合金板材进行准静态成形条件和电磁成形条件下的单向拉伸实验、平面应变实验和双向拉伸实验，建立了2219铝合金的成形极限图并研究了不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响规律。结果表明，固溶淬火会显著提高2219铝合金的强度，降低2219铝合金的断后伸长率；准静态成形条件下，完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.76%、37.98%、39.54%；电磁成形条件下，完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.51%、38.03%、33.33%；完全退火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的极限应变比准静态成形条件下分别高16.08%、24.38%、18.76%；固溶淬火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的的极限应变比准静态成形条件下分别高16.34%、24.20%、30.94%，电磁成形可有效提高2219铝合金的成形极限，改善2219铝合金的成形性能。
  • 2060-T8铝锂合金电致塑性本构方程
    杜引, 赵亦希, 于忠奇, 李喜林
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 133-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.022
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    进行了2060-T8铝锂合金不同温度、脉冲电流密度、占空比和脉冲频率的电辅助单向拉伸实验。研究表明：在实验研究的范围内，随着电流密度的增加，材料的变形抗力和断裂延伸率都会下降，占空比和脉冲频率对纯电致塑性没有影响。基于Johnson-Cook模型，引入电辅助特征，建立了耦合温度和脉冲电流参数的材料本构方程。利用该本构方程计算的结果与实验吻合的较好，说明所建立的材料本构方程能够准确的预测2060-T8铝锂合金在电辅助条件下的流动应力变化趋势。
  • Abaqus二次开发在管件中频热弯模拟中的应用
    张晓冬, 刘俊, 邹双桂, 唐文勇
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 140-144,159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.023
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    为提高管件中频热弯数值模拟的效率，基于Python和Abaqus GUI Toolkit语言进行Abaqus的二次开发，通过Python语言编写脚本插件和Abaqus GUI Toolkit语言制作图形用户界面，开发了前处理和后处理两个模块，由于热弯分析过程采用顺序耦合的分析方法，需要将热分析得到的温度场导入应力分析中，因此前处理开发了热分析步和应力分析步两个子模块，实现了热弯模拟的快速建模分析和自动后处理功能，大大加快了模拟分析的进度，提高了工作效率，并为后续的中频热弯研究工作提供参考。
  • 峰值应力对NiTi形状记忆合金循环变形塑性行为的影响
    萧遥, 曾攀, 雷丽萍
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 145-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.024
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    对单轴循环加载下，峰值应力对NiTi形状记忆合金（SMA）塑性行为的影响进行了研究。考虑到实际工况，对NiTi形状记忆合金在3种应力条件下（恒定峰值应力、阶梯峰值应力以及震荡峰值应力）的峰值应变、残余应变以及耗散能的变化进行实验分析。对于恒定峰值应力，发现峰值应力越高，NiTi形状记忆合金的超弹性劣化现象就越明显；对于阶梯峰值应力和震荡峰值应力，发现加载历史对于NiTi形状记忆合金塑性行为有显著影响。相较于恒定峰值应力，非恒定峰值应力可以引起更明显的NiTi形状记忆合金的超弹性劣化。
  • 折叠微通道铝扁管极限承压有限元仿真
    周宁, 邹天下, 李大永, 彭颖红
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 152-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.025
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    微通道扁管是平行流换热器的核心部件，极限承压能力是其最重要的性能指标之一。基于ABAQUS有限元软件，采用显式动力算法，结合GTN材料损伤模型，建立了折叠微通道铝扁管压爆试验的有限元分析模型，用于分析和预测折叠扁管的承压能力。通过与实际压爆试验对比，仿真计算得到的极限承压值和残余鼓包凸度与实测误差在5%以内，验证了有限元仿真模型的正确性。利用经过验证的有限元模型，分析了不同孔数、辊弯角减薄量和辊弯角度对折叠扁管的极限承压值影响，结果表明：增多孔数、减小辊弯角减薄量和辊弯角度均有利于提高折叠管极限承压值，其中扁管的孔数对极限承压值影响最大。
  • 基于优化方法的复杂各向异性屈服函数参数标定
    李健强, 张赛军, 龚小龙, 黄珍媛, 袁宁
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 160-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.026
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    近年来，一些复杂的各向异性屈服函数被广泛地用来描述各种先进材料塑性成形过程中的屈服行为。这类复杂屈服函数需要标定的参数多，部分力学性能测试实验复杂且参数不易获取。基于单向拉伸实验数据，提出先通过优化方法标定简单各向异性屈服函数（Hill48或Barlat91），通过其理论预测出复杂屈服函数标定所需的力学性能参数，并代替真实实验值完成复杂屈服函数的标定。以常用的Yld2000-2d和BBC2005屈服函数为例，对比分析了不同标定方法对屈服函数预测不同取向时的厚向异性系数、屈服应力以及屈服面的影响规律。通过与不同材料常规标定方法的对比分析，验证了所提出方法的可行性。
  • GCr15铸环热辗扩孔洞形状演变预测模型研究
    钱东升, 姚摇, 郭俊
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 168-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.027
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    环件铸辗复合成形是利用铸造环坯热辗扩成形环件的一种短流程成形新工艺。然而铸造环坯中存在的夹杂、缩松、缩孔等孔洞类缺陷能影响到热辗扩成形环件的最终质量。基于ABAQUS平台建立了GCr15铸环孔洞热辗扩三维热力耦合模型，通过热轧实验验证了模型的可靠性，并研究了GCr15铸态环件不同径向位置孔洞缺陷在热辗过程中的演变规律，提出了一种铸环热辗过程中孔洞形状演变的预测模型。模拟结果表明，孔洞各向尺寸变化与孔洞位置密切相关，孔洞距离内径越近，其各向尺寸变化越大；根据初始铸坯的几何参数、相关热辗扩工艺参数和初始孔洞尺寸可以预测该孔洞在热辗扩过程中的形状演变情况。
  • 铸态AZ80+0.4% Ce镁合金热加工图及微观组织研究
    王雪丽, 王强, 杨勇彪, 张治民, 张龙
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 174-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.028
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    采用Gleeble-3500热模拟试验机，对铸态AZ80+0.4% Ce镁合金在变形温度为300~420℃、应变速率为0.0005~0.5 s-1条件下进行热压缩试验，获得其真应力-应变曲线。用ZEISS金相显微镜观察不同变形条件下的显微组织，并根据实验结果建立热加工图。结果表明：随变形温度升高流变应力值减小，动态再结晶明显，晶粒细化，β-Mg17Al12相充分溶于基体中，另外呈针状分布的Al4Ce相破碎；随应变速率增大流变应力值增大，变形时间变短，动态再结晶不明显，晶粒粗大，β-Mg17Al12相溶解不充分。AZ80+0.4% Ce镁合金的变形安全区为变形温度340~390℃，应变速率0.5×10-3~0.5×10-2s-1，该区域动态再结晶明显，晶粒呈等轴形貌，细小且均匀；变形失稳区包括两个区域：在低温高应变速率区域，局部流变带的产生引起开裂；在高温高应变速率区域，β-Mg17Al12相集中的地方产生孔洞状裂纹。
  • 大型锻件中氢扩散的研究
    谭天宇, 杜凤山, 李杰, 吴硕, 冯岩峰
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 180-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.029
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    主要从两个方面进行了氢扩散的研究。首先应用电化学渗氢的方法进行了氢扩散系数的测定，实验的对象可以是任何金属，且测定结果可以直接运用在氢扩散的定量计算中，为检测锻件中氢的积累及扩散提供基本参数及计算依据。其次利用有限元分析方法，建立了简化后的八分之一有限元模型，并设定氢浓度场扩散结果的提取路径，得到了沿扩散路径的氢浓度分布情况。根据氢扩散浓度场的有限元分析可知，对于初始氢浓度相同的锻件，低温时的氢扩散有利于锻件边部氢浓度的降低，高温时的氢扩散有利于锻件内部氢分布的均匀化。通过对等温扩氢热处理过程氢浓度的有限元分析可知，当锻件的初始氢浓度较低时，需采取低温等温扩氢方法；锻件的温度越高锻件的边部氢浓度则越高；在中间断面氢含量差距不大、锻件平均氢浓度不高的情况下，以心部氢浓度为确定等温扩氢温度的第一依据，以锻件中的氢含量为确定等温扩氢温度的第二依据。
  • 激光冲击强化对TC17表面形貌及残余应力场影响的有限元数值模拟研究
    孙汝剑, 朱颖, 郭伟, 彭鹏, 张明扬, 宋斌文, 黄帅
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 187-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.030
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    激光冲击强化是一种新型表面改性技术，能够在金属部件表面引入残余压应力提高其疲劳、耐磨和腐蚀性能。研究了不同能量脉冲激光（3，5和7J）冲击强化对TC17钛合金材料表面形貌和最大塑性变形的影响并通过有限元数值模拟激光冲击强化过程。运用白光干涉仪表征试样表面三维形貌和表面塑性应变，采用有限元数值模拟验证表面塑性应变并研究表面和深度方向残余应力场分布规律。结果表明：实验法和有限元法测定试样表面塑性应变深度具有较高的一致性，3、5和7 J冲击下的最大残余应力分别为136.7、407.6和637.3 MPa，塑性影响层深度从约400 μm增加到约1050 μm。因此，增加激光冲击能量有益于提高残余应力场的大小和深度。
  • X70HD管线钢的亚动态再结晶行为研究
    王健, 刘荣杰, 朱伟, 谢红飙, 肖宏
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 194-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.031
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    为研究X70HD抗大变形管线钢的亚动态再结晶行为，利用Gleeble-3500热-力模拟试验机进行了X70HD管线钢不同道次间隔保温时间、变形速率和变形温度条件下的双道次热压缩实验。实验结果表明：道次间隔保温时间越长，材料软化程度越大。随着变形速率增大、变形温度提高，亚动态再结晶体积分数升高。基于实验结果建立了X70HD管线钢的亚动态再结晶动力学模型，并通过与实验数据进行对比验证了模型具有较高的精确度。获得的亚动态再结晶动力学模型为进一步对X70HD管线钢实际轧制生产中组织的变化进行模拟、预测和控制、优化轧制工艺以及提高产品性能提供了理论基础和数据参考。
  • 熔融沉积(FDM)3D打印成形件的力学性能实验研究
    高士友, 黎宇航, 周野飞, 陆鑫, 董齐, 王宾, 赵静梅, 肖雨晨
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 200-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.032
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    为提高不同填充率的制品力学性能，采用打印精度更高的类Delta并联式打印机，以较优固定参量实施应用广泛的熔融沉积（FDM）3D打印工艺，制备了不同填充率PLA耗材实验试件，并分别做了拉伸、弯曲和压缩实验，得到了较优的拉伸、压缩应力-应变曲线和弯曲载荷-位移曲线。同时开展了3D打印试件的抗拉强度、断裂伸长率、抗拉刚度、所承受的最大弯曲载荷和抗压强度研究。结果显示，填充率是影响3D打印试件变形失效和力学性能的关键因素，随着填充率的增加，试件的强度和刚度明显提高，而且同心线填充试件抗拉强度和断裂伸长率最大，直线形填充的刚度要优于同心线填充和格子形填充的刚度。
  • 一种基于可视化的面畸变程度评价新方法
    朱传敏, 安强, 梅雨, 林建平, 侯勇
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 207-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.033
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    面畸变是影响汽车覆盖件表面质量及使用性能的重要因素。面畸变可视化及程度评价对其机理和控制有重要意义。根据面畸变在其法线方向较周边区域存在高度差异的特点，使用面畸变坡面倾斜程度K值为面畸变程度评价指标，提出了基于可视化的面畸变评价新方法。与现有方法相比，该方法具有直观显示面畸变形貌及位置的功能，能够快速甄别面畸变的凹凸性、准确评价面畸变程度。此外，使用新方法分别对某车型门板的仿真模型及浅拉深特征实际零件进行面畸变程度评价，说明了新方法在面畸变的仿真预测及工程实践中的应用方法及操作流程。
  • 7075铝合金搅拌摩擦焊构件时效成形性能
    刘大海, 邱全荣, 黎俊初, 谢永鑫
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 212-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.034
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    为评价7075铝合金搅拌摩擦焊构件的可时效成形性，基于机械加载时效成形试验，对比研究了时效温度为180℃时不同时效时间下的T型搅拌摩擦焊构件和非焊构件的时效成形规律。结果表明，T型搅拌摩擦焊工艺的存在对7075铝合金构件时效成形回弹率有显著影响，有利于构件的成形，且随着时效时间的延长，构件回弹率呈现先减小后增大的趋势，时效时间为12 h时回弹率达到最小值。时效成形过程对焊接构件拉伸性能有一定影响，但受焊接接头不均匀特征的影响，时效成形后构件的拉伸性能低于非焊构件，接头焊缝前进侧为其薄弱区。
  • 基于BP和GA的激光焊接热源模型参数优化
    宋燕利, 余成, 戴定国, 徐勤超
    塑性工程学报. 2017, 24(1): 218-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2017.01.035
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    通过BP神经网络与遗传算法GA对激光焊接有限元模拟中的热源模型参数进行优化，实现了对激光焊接温度场的精确模拟。选取面体热源模型对激光焊接温度场进行了有限元模拟，将模拟中难以确定并且对结果影响较大的热源有效功率系数、热能分配系数和热源作用半径作为输入量，以有限元模拟结果的误差作为输出量对BP神经网络进行训练，得到具有一定预测能力的神经网络，并形成结合神经网络和遗传算法的参数优化方法。结果表明，经过参数优化后的激光焊接有限元模拟具有较高的精度。
塑性工程学报
Journal of Plasticity Engineering
ISSN 1007-2012
CN 11-3449/TG

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