2018年, 第25卷, 第3期　
刊出日期：2018-06-28

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塑性成形技术与工艺
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  某电动汽车前舱轻量化设计

  谢晖, 王品健, 王杭燕

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.001

  摘要 ( 143 ) PDF全文 ( 129 )   可视化   收藏

  以某款电动汽车的前舱为研究对象，在保证刚度、模态以及安全性能的前提下，对其进行轻量化设计。首先将前舱各部件的厚度作为设计变量，进行关于厚度对前舱模态、刚度及其质量的灵敏度分析。根据灵敏度分析结果，选出对模态、刚度、质量灵敏性不同的部件分别进行优化设计。其中，对刚度与模态灵敏度较小的部件进行减薄，以达到前舱减重目的；对刚度与模态灵敏度较大，且质量灵敏度小的部件进行增厚，以提高电动汽车前舱整体的结构性能。最后，对前舱轻量化后的电动车进行100%碰撞模拟仿真，验证其安全性能并提出最优方案。结果表明，前舱轻量化后的电动汽车在满足模态、刚度以及安全性能的条件下，前舱整体减重5.2%，并为电动汽车的轻量化设计提供了一种可行性方案与工程参考依据。
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  基于Nakajima试验的6061-T6铝合金胀形回弹规律研究

  耿平, 宋燕利, 周瀑, 刘国承, 路珏, 戴定国

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 8-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.002

  摘要 ( 289 ) PDF全文 ( 223 )   可视化   收藏

  通过单向拉伸试验测试分析了不同轧制方向的6061-T6铝合金的基本力学性能，建立了Barlat'89各向异性屈服模型和Hollomon各向同性硬化模型。在此基础上，开展了不同宽度（20~60 mm）试样Nakajima胀形回弹有限元模拟与试验，研究了在相同冲压位移下回弹量的变化规律，分析了回弹前后不同宽度试样的应力应变状态与材料流动状况，揭示了不同宽度对胀形回弹的影响机制。结果表明：对于宽度为20~60 mm的胀形试样，回弹主要发生在试样长度方向，且随着试样宽度的增加，试样长度方向上的回弹量增大；在本次Nakajima试验条件下试样处于拉-压应变状态，卸载后试样在长度方向上收缩、宽度方向上扩展；试样宽度增大，宽度方向流动阻力和弹性应力增加，促使长度方向上回弹量增加。
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  船用薄板柔性渐进成形工艺数值模拟及实验研究

  邱海渊, 于沪平, 乔云, 申昱

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 16-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.003

  摘要 ( 190 ) PDF全文 ( 414 )   可视化   收藏

  针对船体外板典型的双曲面板材成形提出了局部压载和渐进滚弯两种柔性渐进成形方式。通过有限元数值模拟技术在正交实验下分别探究局部压载成形过程中板料厚度、凸凹模间距、凸模压下量和凸模圆弧半径对板料成形回弹半径的影响，以及渐进滚弯成形过程中滚轮下压深度对板料弯曲半径的影响。以双曲面船板中帆形板为例，基于ABAQUS/Explicit&Standard求解平台及正交实验参数结果，利用局部压载成形和渐进滚弯成形对双曲面板材进行多道次有限元仿真模拟成形。最后通过双曲面板材多道次局部压载成形实验验证了船用钢板柔性渐进成形工艺的可行性及有限元分析结果的可靠性。
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  均匀网格壁板三点弯曲过程的有限元分析与试验研究

  韩磊, 孙良杰, 王龙, 马康, 李波

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 23-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.004

  摘要 ( 189 ) PDF全文 ( 152 )   可视化   收藏

  利用有限元分析（FEA）软件ABAQUS模拟了2219铝合金材料均匀网格壁板三点弯曲过程，分析了材料在不同压弯方案中所受的应力以及弯曲后对材料最终变形的影响。分析结果表明压弯过程中凸模与网格壁板的接触形式将影响壁板最终型面，同时通过增大网格根部R角能够有效地降低壁板弯曲过程中所受的集中应力。最后，进行了均匀网格壁板的三点弯曲试验，弯曲试验后检查壁板弧度及网络根部，检查结果发现弯曲后的壁板发生了回弹，且凸模与网格面接触方式下弯曲后壁板回弹量较大；小根部R角的网络壁板根部因应力过大出现裂纹，试验结果与仿真模拟的弯曲规律保持一致。
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  基于灰色系统理论的隔热件成形优化

  薛克敏, 吴超, 郭威威, 李萍, 胡传鹏, 刘国凯

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 30-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.005

  摘要 ( 182 ) PDF全文 ( 113 )   可视化   收藏

  通过对压边力、摩擦系数、锁模力和拉延筋高度等影响零件成形质量的参数进行正交试验，设计多组试验方案，获得成形零件的最大减薄率和成形力；基于灰色系统理论，计算目标函数的关联系数和关联度，将多目标函数通过关联度值转换为单目标函数的问题。通过灰色系统理论对成形工艺参数进行优化，获得了优化工艺参数组合。以压边力为210 kN、摩擦系数为0.08、锁模力为340 kN以及拉延筋高度为3 mm，在JH21-315B压力机上进行试验，结果显示，最大减薄率得到控制，隔热件成形质量得到提高，与此同时，验证了上述成形工艺参数组合和灰色系统理论优化的可行性。
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  四辊卷板多道次滚弯成形建模与工艺参数分析

  周迟, 孙宇, 武凯, 刘庆印, 常欣, 盛玉龙

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 35-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.006

  摘要 ( 168 ) PDF全文 ( 254 )   可视化   收藏

  根据对多道次滚弯成形过程与机理的分析和对板料弯曲受力状况的研究，推导出了板料在加载和卸载过程中弯矩和曲率的关系，建立了四辊卷板多道次滚弯成形的数学模型。以该模型为基础，分析了滚弯道次数、板厚对成形力和驱动扭矩的影响规律。研究结果表明：多道次成形时，每一道次的成形力和驱动扭矩与相邻两道次间的半径间隔值和该道次的初始曲率半径有关；采用增加前面道次相邻两道次半径间隔值，减小后续道次相邻两道次半径间隔值的方法有利于提高卷板机的工作能力；将板料成形到相同的曲率半径，驱动扭矩随着板厚的增加而增大。
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  AZ31镁合金挤压型材温热张力绕弯成形模拟及实验研究

  肖寒, 曾文文, 程明, 周慧子, 王瑞雪

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 42-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.007

  摘要 ( 181 ) PDF全文 ( 77 )   可视化   收藏

  以AZ31镁合金挤压型材为研究对象，通过数值模拟和实验方法研究了AZ31镁合金型材温热张力绕弯成形工艺，分析了温度及预拉伸量对AZ31镁合金型材成形质量及回弹的影响规律。结果表明：AZ31镁合金型材在成形温度低于110℃时无法顺利弯曲成形；随着成形温度升高，AZ31镁合金型材回弹角降低，二者近似呈线性递减关系；当成形温度从140℃升高至220℃时，弯曲成形后AZ31镁合金型材回弹角实验值由5.4°降低至3.8°，降低了1.6°，而模拟结果降低了0.693°。随着预拉伸量的增加，AZ31镁合金型材回弹角降低。当预拉伸量从0%增大至6%时，弯曲成形后AZ31镁合金型材回弹角实验值由10.9°降低至3.1°，降低了7.8°，模拟结果降低了4.459°。
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  面积扩展比对铜棒材连续挤压扩展成形流动的影响

  王跟浩, 运新兵, 裴久杨, 李冰

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 47-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.008

  摘要 ( 128 ) PDF全文 ( 170 )   可视化   收藏

  为研究连续挤压周向扩展成形金属流动规律与工艺参数之间的关系，基于DEFORM-3D有限元分析软件，简化连续挤压工装模具非必要外形尺寸，建立铜棒材连续挤压扩展成形刚塑性有限元模型。通过数值模拟分析面积扩展比分别为2.25、3.0625、4、5.0625和6.25时铜棒连续挤压扩展成形过程坯料速度分布规律。模拟结果表明，在扩展变形区，坯料在对称面上的纵向流动基本均呈现上下对称层流分布状态；铜坯料从直角弯曲区经过扩展变形区降速而后流入模具收缩区，当面积扩展比为4时，纵向流动速度曲线最平稳，模具定径带处的流速均方差SDV值和极差R值最小，即模具出口速度最均匀。
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  超声滚挤压轴承套圈表面粗糙度响应曲面预测模型

  王晓强, 荣莎莎, 刘佳, 崔凤奎

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 54-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.009

  摘要 ( 141 ) PDF全文 ( 200 )   可视化   收藏

  为了降低轴承套圈表面粗糙度，对轴承套圈进行超声滚挤压加工试验研究，选取工件转速、工具头进给速度、预挤压力3个加工参数，采用单因素法分别研究各参数对轴承套圈表面粗糙度的影响规律。结果表明，预挤压力对试样表面粗糙度的影响最大，工件转速对试样表面粗糙度的影响次之，进给速度对试样表面粗糙度的影响较小。采用二阶响应曲面的方法，建立超声滚挤压3个加工参数与表面粗糙度之间的预测模型，并验证了模型的准确性；根据极值必要条件对轴承套圈表面粗糙度预测模型进行分析，确定了超声滚挤压加工最优加工参数，得出试验值与预测值之间的误差为2.32%。
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  外锥内直孔件开式冷挤压成形理论建模研究

  韩鹏彪, 马磊, 李军, 鲁素玲, 冀晓磊, 王同会, 陈玉玺

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 60-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.010

  摘要 ( 106 ) PDF全文 ( 116 )   可视化   收藏

  运用流体动力学和塑性变形理论，给出了外锥内直孔件开式冷挤压变形过程非稳态速度场的瞬时流函数方程，并由流函数方程建立了非稳态动可容速度场，分析了影响速度场变化的主要因素。分析了速度间断面的形式和表达式，并以此为积分边界，以间断速度、应变速率为积分函数，采用高斯五点数值积分求得应变功率、速度间断功率和摩擦功率，从而得到上限功率。利用上限原理，得到了挤压功率、挤压力的理论模型。通过模型优化和编程计算，得到了挤压功率和挤压力理论数值，与有限元模拟结果对比，误差小于10%，验证了外锥内直孔件开式冷挤压理论模型建立的可行性和正确性，可用于此类件的工艺制定和设备选取。
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  铝型材拉弯成形工艺稳健性优化

  王贺, 黄霞, 孙莹, 于忠奇

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 65-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.011

  摘要 ( 153 ) PDF全文 ( 170 )   可视化   收藏

  以截面为L形状的铝型材为对象，以拉弯件曲率半径为质量目标，基于数值仿真技术和稳健优化技术获取铝型材拉弯成形的优化工艺参数。借助数值仿真技术，采用试验设计方法查明了铝型材拉弯过程关键工艺参数，并且运用随机仿真方法完成了铝型材拉弯成形的最优工艺求解。研究结果表明：影响铝型材拉弯件曲率半径的敏感因素依次为补拉量、预拉量、摩擦条件；所建立的反映关键材料、工艺参数与拉弯件曲率半径之间的响应面方程具有较高的精度；在材料参数和摩擦条件为随机波动的前提下，通过工艺稳健优化方法获得了型材拉弯件可控工艺参数最优解。
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  薄壁毂齿形径向成形工艺研究

  高文静, 雷君相, 郭丰伟

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 73-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.012

  摘要 ( 116 ) PDF全文 ( 253 )   可视化   收藏

  针对传统薄壁毂零件齿形部分加工的缺点，研究并设计了一种薄壁毂齿形径向成形工艺及装置。运用DEFORM-3D软件对成形过程进行有限元模拟，分析了模具相对运动速度和摩擦系数两个主要因素对成形质量的影响。以最大载荷为指标选取了两组较好的试验方案，通过对比分析载荷-行程曲线、应力应变等确定了最优工艺参数。结果表明：摩擦系数对成形最大载荷的大小影响最大，最优工艺参数为模具相对运动速度10 mm·s^-1、摩擦系数0.12。根据最优工艺参数进行径向成形试验，制得了合格的零件，为薄壁毂类零件齿形部分的成形提供了新的方法。
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  TB5钛合金凸弯边橡皮成形简化模型及成形极限研究

  孙永娜, 万敏, 吴向东, 吴国清

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 81-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.013

  摘要 ( 152 ) PDF全文 ( 133 )   可视化   收藏

  基于凸弯边橡皮成形模拟分析和试验验证，分析了橡皮的不同简化模型对凸弯边橡皮成形起皱模拟精度的影响。在用ABAQUS模拟凸弯边橡皮成形时，橡皮简化为厚向4 mm的体单元网格，并用增强的沙漏控制模型，可兼顾计算精度和计算效率。基于工艺参数对凸弯边橡皮成形起皱规律的影响规律，确定了影响凸弯边橡皮成形的橡皮硬度和压力的最佳工艺参数。基于有限元模拟和试验设计，获取不同几何结构的凸弯边橡皮成形极限弯边高度。通过数学分析方法，建立了TB5钛合金凸弯边橡皮成形极限预测模型，并用试验验证其预测的准确性。
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  加载条件对铸态7075铝合金筒形件强力热反旋鼓包的影响

  赵刚要, 赵盼, 张冉阳, 黄锋, 郭伟, 杨胜金

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 88-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.014

  摘要 ( 94 ) PDF全文 ( 114 )   可视化   收藏

  基于ABAQUS/Explicit平台，建立了铸态7075铝合金筒形件强力热反旋成形过程的三维热力耦合有限元模型，并通过实验验证了模型的可靠性。在此基础上，研究了芯模转速、旋轮的进给速度和减薄率对筒形件鼓包高度的影响，揭示了其作用机理。结果表明，随着芯模转速的增大，第1道次的鼓包高度逐渐减小，第2和第3道次的鼓包高度先轻微减小后缓慢增加，第4道次鼓包高度急速增加；随着旋轮进给速度的增大，第1道次的鼓包高度先增大后减小，第2和第3道次的鼓包高度逐渐增大，而第4道次的鼓包高度先增大后减小；随着减薄率的增大，各道次的鼓包高度都基本表现为逐渐增长的趋势。进而基于正交实验优化设计，获得了各道次芯模转速、旋轮进给速度和减薄率的最优值，即第1~2道次、第3道次、第4道次芯模转速分别为2.5、1.5和2.0 r·s^-1，各道次的旋轮进给速度推荐取值为0.8 mm·s^-1，前3道次的减薄率推荐取值为25.7%，第4道次的减薄率为28%。
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  基于ABAQUS连杆衬套强力旋压残余应力研究

  杨锋, 樊文欣, 李涵, 杨树彬

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 96-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.015

  摘要 ( 192 ) PDF全文 ( 226 )   可视化   收藏

  针对连杆衬套强力旋压成形件的残余应力过大，影响使用性能的问题，在ABAQUS仿真软件中采用单因素设计试验方案进行强力旋压试验。以锡青铜QSn7-0.2为研究材料，探究强力旋压工艺参数对连杆衬套成形件残余应力的影响，分别以旋压成形件的轴向、周向以及径向3个方向的残余应力大小为测量目标，探究主轴转速、减薄率以及进给比3因素对连杆衬套成形件残余应力的影响，并对仿真结果进行试验验证，确保仿真结果的可靠性。结果表明：连杆衬套成形件的轴向残余应力与径向残余应力随着主轴转速、减薄率以及进给比的增大均增大；周向残余应力则随着主轴转速的增大而减小，随着减薄率及进给比的增大而增大；仿真结果与试验结果之间的误差小于10%，有限元模拟结果具有良好的可靠性。
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  基于Simufact不同旋轮参数下强力反旋连杆衬套成形质量的研究

  汤传尧, 樊文欣, 尹馨妍

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 102-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.016

  摘要 ( 190 ) PDF全文 ( 88 )   可视化   收藏

  为了得到高成形质量的连杆衬套，以QSn7-0.2连杆衬套为研究对象，利用Simufact有限元仿真软件进行错距反旋数值模拟，对不同旋轮轴向错距、旋轮工作角、旋轮工作圆弧半径下连杆衬套的内径扩径量、外圆度误差、直线度误差进行了分析。结果表明：在错距反旋QSn7-0.2连杆衬套的加工成形中，当旋轮的轴向错距为5 mm、旋轮工作角为18°和旋轮的工作圆弧半径为5 mm时，工件的成形质量较高；旋轮参数对工件径向力的影响程度为旋轮工作圆弧半径 > 旋轮轴向错距 > 旋轮工作角；对内径的影响程度为旋轮工作角 > 旋轮轴向错距 > 旋轮工作圆弧半径；对外圆度的影响程度为旋轮工作圆弧半径 > 旋轮轴向错距 > 旋轮工作角。
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  钢管斜连轧工艺参数对轧制力及荒管尺寸精度的影响

  毛飞龙, 双远华, 王清华, 王付杰

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 108-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.017

  摘要 ( 241 ) PDF全文 ( 408 )   可视化   收藏

  为分析斜连轧工艺参数对轧制力及荒管尺寸精度的影响，取工艺变参数及范围：顶头前伸量15~28 mm、穿孔段送进角7°~9°、穿孔段孔喉34~35 mm、轧管段轧辊转速182~190 r·min^-1，在斜连轧实验机组上对Φ40、Φ42 mm的管坯进行单变量多组实验。结果表明：在实验参数范围内，随顶头前伸量增大，穿孔段轧制力减小，顶头轴向力先减小后增大；随送进角的增大，穿孔段轧制力减小，顶头轴向力微增大；当管坯直径一定时，随孔喉减小，轧制力增大，而当孔喉一定时，随管坯直径增大，轧制力增大。在穿孔段工艺参数一定时，轧管段轧辊速度不同的情况下，若张力轧制时穿孔段及轧管段轧制力均减小，相反若推力轧制时均增大。对斜连轧后荒管的分析结果显示微张力轧制得到的荒管壁厚精度达±0.2 mm，外径精度达±0.35 mm。
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  AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔数值模拟

  郭拉凤, 安晓红, 卢利权, 李彩霞, 郭熠

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 115-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.018

  摘要 ( 147 ) PDF全文 ( 181 )   可视化   收藏

  提出采用三辊斜轧穿孔方法制备镁合金无缝管，基于AZ31镁合金塑性变形特点和斜轧穿孔成形原理分析，建立AZ31镁合金的力学模型，设定AZ31镁合金斜轧穿孔的工艺和模具参数。利用Deform-3D有限元分析软件对AZ31镁合金在300~400℃温度范围内进行斜轧穿孔数值模拟，得到各个成形阶段坯料的等效应力分布和金属流动速度矢量图。模拟结果表明在350℃、0.01 s^-1变形条件下，AZ31镁合金斜轧穿孔保持稳定轧制。根据模拟结果进行试验验证，结果表明在此工艺条件下斜轧穿孔后的AZ31镁合金管力学性能良好，验证了斜轧穿孔制备镁合金无缝管的可行性和有效性，为镁合金无缝管新的生产方法提供理论依据。
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  基于MPSO-BP模型的小半径弯管成形结果快速预测

  赵阳, 刘俊, 唐文勇, 邹双桂

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 122-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.019

  摘要 ( 123 ) PDF全文 ( 99 )   可视化   收藏

  选取起皱率、扁平率和减薄率作为小半径弯管成形结果的考察指标，采用1次1因子法对影响因子进行筛选，最终选取管件直径、厚度、芯棒伸出量和芯棒与管件内侧之间的间隙值作为考察的影响因子。利用数值模拟手段针对小半径弯管的考察指标和影响因子建立样本库，并随机选取其中12组作为测试样本，剩余作为训练样本，结合BP神经网络和改进的粒子群算法对预测模型进行训练，构建小半径弯管成形结果快速预测的MPSO-BP神经网络预测模型。利用数值模拟和BP模型对MPSO-BP模型的预测结果进行验证和分析，结果表明MPSO-BP神经网络模型的预测结果可靠有效。
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  冷滚打花键表层加工硬化双响应曲面-满意度函数的优化分析

  崔凤奎, 苏涌翔, 王晓强, 刘飞, 姚国林

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 129-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.020

  摘要 ( 102 ) PDF全文 ( 218 )   可视化   收藏

  为提高花键冷滚打成形表面层物理力学性能，筛选了影响冷滚打花键表面层性能最优的冷滚打工艺参数。以渐开线花键为研究对象，以冷滚打转速和进给速度为主要加工工艺参数，以冷滚打花键分度圆处表层加工硬化程度为优化目标，引入熵权理论和满意度函数法进行传统响应曲面函数的改进，构建改进双响应曲面-满意度函数模型。运用广义降阶梯度法对建立的模型进行优化，并对改进双响应曲面-满意度函数法和传统响应曲面法优化结果分别进行冷滚打花键试验验证和花键表层金相组织对比分析。结果表明：改进双响应曲面-满意度函数模型的综合满意度为0.87384，表明所建立模型稳健性合理可靠；优化的加工工艺参数为冷滚打转速1428 r·mm^-1，进给速度为42 mm·min^-1，对应的加工硬化程度为148.71%；改进双响应曲面-满意度函数模型的优化参数比传统响应曲面的优化参数所加工的花键表层加工硬化程度高，表明改进双响应曲面-满意度函数模型优化结果较精确。
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  材料及滚压方式对等壁厚螺杆钻具定子滚压成形的影响

  祝效华, 纪文, 刁飞, 李鹏

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 136-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.021

  摘要 ( 120 ) PDF全文 ( 149 )   可视化   收藏

  对外径Φ73 mm，壁厚6.5 mm的等壁厚螺杆钻具定子进行滚压成形试验，使用双因素方差分析法和主效应图定量研究不同坯管材料及滚压方式对等壁厚定子成形质量的影响。采用DEFORM-3D软件模拟滚压成形过程，分析了坯管材料为45钢和42CrMo钢时滚压力、轴向力、加工应力和残余应力分布情况。结果表明：滚压方式对定子管导程影响较大，手动滚压后的导程误差均在15%以上，自动滚压后的导程误差均小于5%；坯管材料对定子管壁厚分布影响较大，45钢坯管滚压成形后的定子管壁厚分布较42CrMo钢均匀；45钢和42CrMo钢坯管滚压时所需的滚压力相差较大，分别在125和140 kN附近波动；轴向力数值基本相同，均在15 kN附近波动；45钢和42CrMo钢坯管的最大加工应力分别为580和1200 MPa，残余压应力峰值分别为87.88和104.52 MPa，且均分布在管壁外表面。因此，滚压成形等壁厚螺杆钻具定子时，坯管建议选用加工性能较好的45钢，滚压方式选用自动滚压。
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  AA5052自冲铆接头成形质量及其静力学性能研究

  余康, 邢保英, 何晓聪, 曾凯, 邰加琪

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 143-147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.022

  摘要 ( 180 ) PDF全文 ( 269 )   可视化   收藏

  通过改变整形力、刺穿力及行程研究铆接工艺参数对AA5052自冲铆接头性能的影响，进而探究接头成形质量及其对接头静力学性能的影响。结果表明：接头失效模式均为下板与铆钉分离，这是由于在拉伸-剪切试验过程中，位于下板内部的机械内锁遭到破坏，铆钉从下板拉出。在一定范围内，随着整形力的增加钉头高度逐渐减小，接头表面越平整，内锁长度却逐渐增加；随着刺穿力的增加，钉脚张开度减小，但内锁长度却逐渐增加，可形成较好内锁值；随着行程增大，钉脚张开度随之增大，内锁长度也会增加，接头可形成较好的机械内锁且具有较好的密封抗蚀能力。整形力对AA5052自冲铆接头静力学性能影响最低，刺穿力和行程均对试件的拉伸载荷和能量吸收能力有显著影响。
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  基于包辛格效应的变形拨叉超声振动矫正分析

  刘飞飞, 熊康太, 高堂盼, 孟得姣

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 148-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.023

  摘要 ( 98 ) PDF全文 ( 197 )   可视化   收藏

  针对当前拨叉加工变形大多采用人工矫正的现状，提出了采用锤头的超声振动运动对拨叉加工变形进行矫正。首先，分析了人工矫形的特点，将其矫形过程等效为非连续接触的冲击矫正，并建立了相应的矫正模型；然后，结合超声振动矫正循环拉压的特点，将其矫形过程等效为具有超声振动的连续接触拉压矫正，并利用具有包辛格效应的混合强化模型，建立了拨叉加工变形超声振动矫正模型；最后，分别利用LS-DYNA和ANSYS对人工矫形模型和超声振动矫正模型进行比较分析。结果表明，超声振动矫正可以较大程度地降低拨叉的残余应力，验证了振动矫形方法的可行性。
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  5182Al/HC340LA异种金属件磁脉冲焊接数值模拟与试验验证

  李光耀, 陈侣侣, 耿辉辉, 袁伟, 崔俊佳

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 155-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.024

  摘要 ( 115 ) PDF全文 ( 383 )   可视化   收藏

  采用顺序耦合法建立了三维电磁场和变形场的仿真模型。采用Ls-dyna将有限元方法和边界元方法相结合，对5182Al/HC340LA板件磁脉冲焊接过程进行仿真模拟。通过分析仿真模型的电磁场和变形场，发现飞板的感应电流和电磁力出现了双波峰的现象并且感应电流在飞板的搭接区域形成了两个相连的矩形回路。放电能量是磁脉冲焊接过程中一个重要的工艺参数，随着放电能量的增加，飞板的感应电流、电磁力、板件塑性变形、碰撞速度也随之增加。开展不同放电能量下的磁脉冲焊接工艺试验，通过对比飞板的速度和变形量，发现试验结果与数值模拟结果吻合较好，验证了该数值模型的可靠性。
材料性能与变形理论
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  往复挤压对高硅铝合金组织及性能影响

  李萍, 吴广善, 王薄笑天, 董力源, 丁春惠, 薛克敏

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 163-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.025

  摘要 ( 201 ) PDF全文 ( 86 )   可视化   收藏

  采用有限元模拟和物理模拟相结合的方法对高硅铝合金的往复挤压变形过程进行研究，并对其变形后的显微组织和性能进行分析。结果表明，变形后坯料外侧区域的应变量高于中间区域；随着挤压道次的增加，坯料的平均等效应变稳步提升。往复挤压使坯料的晶粒及硅颗粒明显的均匀细化，且在变形后坯料的外侧区域更为显著。坯料的强度及塑性在往复挤压后都有较大的提升，初始坯料的抗拉强度为140 MPa，伸长率为2.4%，经3道次往复挤压后，高硅铝合金的抗拉强度最高提升了142%，达到了199 MPa，伸长率最高提升了296%，达到了7.1%。
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  双轴加载下变形镁合金各向异性硬化模型研究

  杨冲, 石宝东, 彭艳, 潘复生

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 168-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.026

  摘要 ( 143 ) PDF全文 ( 315 )   可视化   收藏

  基于CB2004屈服准则提出了一种用于表征变形镁合金双轴加载下各向异性加工硬化行为的本构模型。由于薄板成形时处于平面应力状态，将三维应力简化到二维应力空间。塑性应变累积引起加工硬化行为，造成等塑性功面的形状发生畸变，因此，将各向异性模型参数和等向强化表达为参考塑性应变的指数函数，表征畸变效应，采用最小二乘法确定模型参数。与实验结果相比较，该模型有效地表征了镁合金双轴加载下各向异性加工硬化行为，实验验证了模型的准确性。从微观变形机制解释了这种各向异性硬化行为是由不同加载方式下主导变形机制发生变化引起。
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  A356.2铝合金高温拉伸本构行为研究

  饶国举, 李新和, 孙晓冬, 李昌海, 朱志华, 孙钡

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 174-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.027

  摘要 ( 134 ) PDF全文 ( 212 )   可视化   收藏

  从低压铸造后的A356.2铝合金铸旋轮毂的旋压坯料中取样，利用电子万能试验机进行高温拉伸试验，研究应变速率在0.0001~0.1 s^-1，变形温度在573~673 K范围内该合金的高温拉伸流变行为。使用光学显微镜分析低压铸造后的原始铸态组织与拉伸断口处的显微组织。结果表明应变速率与变形温度对该合金的流变行为有显著影响，流变应力随温度的降低与应变速率增加而上升；伸长率随变形温度的升高和应变速率的减小而增大。变质处理后的A356.2铝合金中共晶体与α-Al枝晶分布均匀，共晶硅呈点状或蠕虫状。温度为573 K时的拉伸断口附近的金相组织没有发生明显变化，而673 K时的拉伸断口处的金相组织呈现出明显的塑性变形现象。A356.2铝合金的高温拉伸流变行为可以用Zener-Hollomon参数模型描述。通过线性回归计算出变形激活能Q=317.43 kJ·mol^-1，材料常数A=1.558×1023 s^-1，n=7.94，α=0.0165 MPa^-1，得出A356.2铝合金Arrhenius方程；利用双曲正弦模型建立了高温拉伸条件下的流变应力本构模型。
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  交叉轧制对ZK60镁合金组织演变和性能的影响

  李奇, 陈忠家, 王雪英, 谢元福

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 181-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.028

  摘要 ( 157 ) PDF全文 ( 128 )   可视化   收藏

  研究了轧制方式对ZK60镁合金组织与织构的影响规律，同时通过对退火后板材进行室温拉伸试验研究了其力学性能。经过交叉轧制的镁合金板材由于二次孪晶的生成及非基面滑移系的启动促使再结晶程度增大，晶粒细化效果显著，退火后平均晶粒尺寸达到6.43 μm。同时交叉轧制会迫使晶粒向TD方向旋转，从而降低织构强度，改变织构类型。相比于单向轧制，交叉轧制后板材的平均抗拉强度和伸长率分别提高到321 MPa和25.7%，伸长率提高了近50%；塑性应变比、平面各向异性指数、屈强比等指标也得到了改善。结果表明，交叉轧制可有效调控镁合金板材组织及其均匀性、提高力学性能和成形性能。
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  泡沫铝准静态压缩变形的声发射特征研究

  张磊, 石健, 李成兵, 唐通, 欧阳浩

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 189-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.029

  摘要 ( 111 ) PDF全文 ( 239 )   可视化   收藏

  为了研究泡沫铝在压缩过程中的屈服平台和密实阶段的力学性能，使用万能试验机、声发射仪和高速相机对泡沫铝试件在不同加载速率下进行了单轴压缩试验，得到了泡沫铝材料在塑性变形-损伤过程中的声发射特征参量和变形场图像。通过分析声发射信号的振铃计数和能量计数，研究了屈服平台和密实阶段的力学性能。结果表明：弹性和屈服平台阶段的声发射振铃计数曲线与应力-应变曲线有较高的吻合度；密实应变与声发射能量计数有较好的对应关系；不同的加载速率下，声发射能量信号表现出不同的增长特征，在屈服平台阶段能量的吸收与耗散更明显，且声发射能量-应力曲线与泡沫铝的吸能效率的变化趋势相同。
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  大型轧辊Cr5合金钢热压缩过程微观组织演变元胞自动机模拟

  陈学文, 张亚东, 皇涛, 王继业

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 195-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.030

  摘要 ( 163 ) PDF全文 ( 222 )   可视化   收藏

  为研究大型轧辊Cr5合金钢在热变形时的微观组织演变规律，采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr5合金钢在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.005~5 s^-1条件下进行了热压缩实验。基于热压缩实验得到的数据，建立了Cr5钢的动态再结晶元胞自动机（CA）模型，并开发了相应的CA程序。利用该CA程序计算得到的流变应力曲线与实验数据较为吻合，验证了Cr5合金钢动态再结晶CA模型的准确性。通过有限元软件FORGE模拟了Cr5钢的热压缩过程，并将采集到的宏观场量导入所建立的CA程序中，以变形温度为1125℃、应变速率为0.1 s^-1为例，采用该CA程序模拟了压缩试样不同变形区域的微观组织演变行为。结果表明，Cr5钢在热压缩过程中产生了明显的变形不均匀性，大变形区发生了完全动态再结晶，平均晶粒尺寸达到30.16 μm，自由变形区再结晶百分数达到64%，平均晶粒尺寸为40.24 μm，难变形区还未达到再结晶临界应变，仍保有初始组织，仿真结果与实际金相照片吻合。
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  应力状态对无取向电工钢塑性变形和断裂行为的影响

  朱奕玮, 阎秋生, 路家斌

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 201-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.031

  摘要 ( 104 ) PDF全文 ( 359 )   可视化   收藏

  以晶粒粗大的无取向电工钢为研究对象，通过改装的Arcan夹具和蝶形试样，研究了0°纯拉伸、45°拉伸-剪切复合、90°纯剪切3种应力状态下，应力三轴度R_σ对材料塑性变形和断裂机制的影响。采用万能拉伸试验机多次定点停车、SEM观察晶粒变形和裂纹扩展的试验方法，实现了对变形过程的"准原位跟踪"及其力学响应的动态分析。发现应力三轴度对晶粒的滑移阻力有决定性影响。应力三轴度R_σ越小滑移越容易进行，其断裂形式越接近于无空穴剪切型损伤，断面韧窝特征越少；反之，滑移越难进行，断裂形式越接近拉伸型空穴损伤，断面韧窝密集。对于无取向电工钢，当R_σ≈0时，随着变形损伤的加剧，材料最终发生剪切型断裂；当0<R_σ ≤ 0.4时，材料为剪切和韧窝混合型断裂；当R_σ>0.4时，材料为韧窝型断裂。
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  应力控制下的Q345钢疲劳寿命预测研究

  刘曦程, 刘光连, 聂振超, 刘思聪

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 212-216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.032

  摘要 ( 392 ) PDF全文 ( 102 )   可视化   收藏

  基于Gerber模型和Goodman模型这两个考虑平均应力对疲劳寿命的影响的经典模型，提出了一个修正的疲劳寿命预测模型。在室温下，选取3个应力比R=-1、-0.75和-0.5，每个应力比下选取5个最大应力，对Q345钢进行单轴拉压疲劳实验。运用Gerber模型、Goodman模型和修正模型对Q345钢在不同应力比和最大应力组合工况下的疲劳寿命进行预测，并与试验结果进行比较分析。结果表明：修正模型预测寿命和试验寿命的相对误差绝对值平均值、相对误差绝对值最大值、标准差都较明显的小于Gerber模型、Goodman模型。修正模型比Gerber模型和Goodman模型更适合于Q345钢在不同应力比和最大应力组合工况下疲劳寿命的预测。
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  基于沙钢推拉式酸洗线开发免平整酸洗板SPHC

  岳重祥, 李慧, 吴圣杰, 李化龙, 麻晗

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 217-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.033

  摘要 ( 189 ) PDF全文 ( 103 )   可视化   收藏

  采用工业试验方法，研究了B、Ti对SPHC热卷板组织性能的影响。在常规SPHC钢基础上添加微量Ti，可以析出大量富N的Ti（N，C），减少间隙原子C、N的数量，减弱屈服现象。但晶粒细化，不利于屈服平台的消除。添加微量Ti不能避免热卷板SPHC在沙钢推拉式酸洗线开卷时产生横折印缺陷。在常规SPHC钢基础上同时添加微量Ti和微量B，在析出富N的Ti（N，C）后进一步形成的BN可减少间隙原子C、N的数量，减弱屈服现象；同时，钢板的组织和强度与常规SPHC钢基本一致。添加微量Ti和微量B后热卷板SPHC在轧后不平整条件下在沙钢推拉式酸洗线酸洗生产5万余吨，因横折印缺陷判次率低于0.3%。
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  超高强钢辊压门槛零件切断模具磨损优化设计研究

  张骥超, 韩非, 黎聪, 石磊

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 224-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.034

  摘要 ( 141 ) PDF全文 ( 153 )   可视化   收藏

  针对超高强钢辊压成形门槛零件冲切模具磨损问题开展研究，建立了冲切过程有限元分析模型，采用实验方法获得了HC950/1180MS超高强钢材料在平面应变状态下的Modified Mohr-Coulomb fracture criterion（MMC）断裂简化模型参数；冲切模具磨损关键区域的应力分析结果表明，冲切过程中模具应力峰值及高应力持续时间是影响模具磨损的关键因素；采用实验设计的方法获得了冲切模具关键轮廓角度的优化组合，改变了冲切模具与废料区的接触顺序，降低了刃口磨损区域的应力峰值及应力持续时间。批量的冲切实验结果表明，优化后的门槛零件冲切模具修模周期由3000~5000冲程提升到13000冲程左右，模具磨损现象得到了有效的改善。
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  金属板料塑性应变比的影响因素分析

  李娟, 王辉, 严大伟

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 229-234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.035

  摘要 ( 192 ) PDF全文 ( 215 )   可视化   收藏

  进行了室温下的单向拉伸试验；采用数字图像相关测量方法（DIC方法），测量了AA5754和Q235B的塑性应变比随着试样塑性变形的变化规律。分析了应变水平和材料厚度对两种材料塑性应变比、平均塑性应变比和凸耳参数的影响。结果表明两种金属板料的塑性应变比均不是恒定的，随着塑性变形量的变化而变化。在材料刚进入塑性变形状态时，塑性应变比急速上升至最大值，在随后阶段则呈现下降；对于不同厚度的试样，其塑性应变比随应变水平的变化趋势基本一致；材料的凸耳参数受应变水平的影响比较小。
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  基于有限元反求的热拉弯成形界面接触换热系数研究

  邓同生, 李东升, 李小强, 李尚, 卢娇

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 235-241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.036

  摘要 ( 88 ) PDF全文 ( 192 )   可视化   收藏

  使用热拉弯成形工艺中常用的石棉水泥板设计了一套平板模具，通过成形界面热传导试验，获得了钛合金板材与石棉水泥板模具在5~25 MPa载荷范围内进行热传导时的温度变化曲线，研究了两者间的传热规律，通过与有限元计算结果的反求对比，获得了不同载荷条件下的界面接触换热系数。研究发现：接触载荷越大，钛合金板料向模具传热越快，模具表面所能达到的最高温度越高；随着时间的推移，模具温度逐渐下降，不同载荷条件下模具的最终温度趋于一致；钛合金与石棉水泥板模具之间的界面接触换热系数随着接触载荷的增大而增大，但当载荷大于15 MPa时，两者间的微观接触状态基本趋于稳定，界面接触换热系数增大的越来越慢。
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  泡沫金属夹层对压印-粘接复合接头力学性能的影响

  初明明, 何晓聪, 雷蕾, 赵得锁, 张杰

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 242-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.037

  摘要 ( 131 ) PDF全文 ( 289 )   可视化   收藏

  为了研究泡沫金属对压印-粘接复合接头力学性能的影响，对5052铝合金进行压印-粘接试验，分别使用泡沫铜和泡沫镍作为复合接头三明治结构的夹层，通过静力学拉伸-剪切试验，对压印-粘接复合接头的接头成形质量参数、接头强度、失效位移、失效模式和能量吸收能力进行研究。结果表明：泡沫金属可以减弱上板挤压下板的扩充力，使复合接头的镶嵌量减小；5052铝合金板材组合压印-粘接复合连接接头的抗拉强度由粘接剂和压印内锁结构共同提供；泡沫铜夹层可以改善压印-粘接复合接头的应力分布，提高其均匀性、稳定性；泡沫镍与胶层结合较好，复合接头的强度较高；泡沫金属对压印-粘接复合接头的能量吸收值有一定程度的影响，当夹层为泡沫镍时，能够大大提升复合接头的能量吸收能力。
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  粘接剂对三明治结构自冲铆接头力学性能的影响

  丁文有, 何晓聪, 刘洋, 刘佳沐

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 248-253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.038

  摘要 ( 80 ) PDF全文 ( 376 )   可视化   收藏

  为探究粘接剂对三明治结构自冲铆接头力学性能的影响，制备了三明治结构的自冲铆接头和粘-铆复合接头，通过拉伸-剪切试验研究接头的静失效载荷、失效位移、抗剪刚度及能量吸收能力，分析接头的失效形式及其宏观失效机理，运用MATLAB对接头的静失效载荷和失效位移进行分析。结果表明：泡沫镍夹层可增大三明治结构自冲铆接头的钉脚张开度；粘接剂减小了粘-铆复合三明治结构接头的残余底厚量和钉角张开度，但使接头的抗剪刚度和静失效载荷分别提升了35.5%和30.8%；粘-铆复合三明治接头的失效形式为下板铆接区域板料粘附于铆钉腔内，并随铆钉脱离下板；同时，粘接界面上的次位键断裂。
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  低应力下料中棒料V型槽应力集中系数的计算

  张立军, 张德培, 周树恩, 王晓强, 王旱祥, 赵升吨, 刘永红, 林敬学

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 254-260. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.039

  摘要 ( 120 ) PDF全文 ( 171 )   可视化   收藏

  针对低应力下料中棒料V型槽尖端应力分布的复杂性，提出采用折线形截面假设法计算型槽的应力集中效应。建立了基于折线形截面假设法构建的棒料几何模型，通过分析棒料中微量细长单元，获得了棒料V型槽的应力集中系数计算公式，并分析了V型槽底角半径对应力集中系数的影响规律。为了验证公式的准确性，采用数值仿真技术建立了棒料力学模型并进行了计算，结果显示：当V型槽底角半径在0.3~0.5 mm时，理论计算数据与Ansys仿真结果有较高吻合度；当底角半径在0.2~0.3 mm时，通过加入影响因子也能使理论计算数据与Ansys仿真结果较好吻合；并指出V型槽张角对其应力集中程度的影响较小，考虑到加工的可行性和经济性，取张角为60°。低应力弯曲下料试验进一步证明，基于试验得出的实际应力集中系数与理论公式计算所得的应力集中系数吻合较好，最大误差小于8.4%，能够满足使用要求。
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  基于ABAQUS的X80压力管道裂纹扩展研究

  倪扬, 马廷霞, 刘维洋

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 261-266. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.040

  摘要 ( 325 ) PDF全文 ( 186 )   可视化   收藏

  首先利用材料试验机测定X80管线用钢的材料参数，得到了X80管线钢的应力-应变曲线；利用ABAQUS软件构建了用于研究X80压力管道裂纹扩展的有限元仿真模型，并通过将模型的仿真结果和理论计算值进行比较，验证了有限元模型的可靠性；然后用有限元仿真模型对X80管道表面裂纹的应力强度因子和J积分进行了计算和分析；后又验证了扩展有限元法的合理性，对裂纹扩展过程进行了仿真；最后对应力强度因子和J积分的计算结果进行了分析和比较，总结了X80应力管道裂纹扩展的一般规律，得出了裂纹角度大于14.5°时较短裂纹的强度因子更低，内表面裂纹比外表面裂纹更加危险。研究结果为X80压力管道的安全评估提供了相应的参考。
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  含内腐蚀凹陷的压力管道应力应变研究

  马欣, 李杰, 薛涛, 赖科

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 267-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.041

  摘要 ( 137 ) PDF全文 ( 170 )   可视化   收藏

  针对含内腐蚀凹陷的压力管道应力应变，用Abaqus软件研究了球形压头卸载前后的管道凹陷深度、管道内压、腐蚀长度以及腐蚀深度对管道凹陷区域等效应力分布和应变的影响。结果表明，压力管道凹陷深度、腐蚀长度、管道内压越大，凹陷区域的最大等效应力越大，最大等效应力出现在距凹陷中心一段距离的位置，而不是凹陷中心，且向凹陷中心应力急剧减小；凹陷管道的等效应变随着管道内压的增大而增大，管道内压超过6 MPa时腐蚀深度越大其等效应变增长的幅度越大，超过8 MPa时其等效应变增加的幅度更加剧烈，研究结果可为X60压力管道的安全评估提供相应的参考。
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  冷轧支承辊辊套内外表面应力分布及其影响因素研究

  董永刚, 宋剑锋, 朱衡, 史卫

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 274-281. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.042

  摘要 ( 137 ) PDF全文 ( 266 )   可视化   收藏

  为了准确定量预测冷轧过程中组合式支承辊过盈配合面应力分布规律及冷轧和装配工艺参数对应力分布的影响，基于ABAQUS软件完成了冷轧过程组合式支承辊辊套内外表面应力分布仿真。得到了冷轧过程中组合式支承辊过盈配合面及辊套外表面各应力分量沿轴向和周向分布，并分析了辊套厚度、摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力以及辊套和辊芯倒角对冷轧过程辊套内外表面Mises应力分布的影响。研究结果表明：支承辊外径不变时，辊套厚度与过盈配合面Mises应力成正比，而辊套厚度与辊套外表面Mises应力成反比；摩擦系数对辊套过盈配合面Mises应力影响很小；当过盈量增大时，辊套过盈配合面上接触应力及Mises应力明显增大，辊套外表面Mises应力有小幅度增加；轧制力增大导致过盈配合面及辊套外表面压扁区Mises应力明显增大，而对其它区域应力分布影响不明显，弯辊力对过盈配合面及辊套外表面Mises应力影响均较小；辊套外表面外倒角和辊芯外倒角对降低冷轧过程辊套过盈配合面外端部应力集中有明显作用，辊套外倒角对辊套外表面端部应力分布影响显著，而辊芯倒角对冷轧过程辊套外表面端部应力分布影响很小。
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  斜轧穿孔机顶杆弯曲挠度及临界失稳力计算分析

  庞玉华, 王杨, 刘东, 杨艳慧, 庄博, 于亮

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 282-288. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.043

  摘要 ( 127 ) PDF全文 ( 212 )   可视化   收藏

  通过对斜轧穿孔过程中顶杆受力和运动约束进行分析，依据相关力学理论建立了顶杆临界弯曲失稳力和弯曲挠度分布计算模型。顶杆抗失稳能力随其直径和定心装置套数的增加迅速提高，随其长度的增加而减弱。顶杆最大弯曲挠度随顶杆阻力及顶杆长度的增加而增加，随其直径的增加而减小。在压力机上进行了压杆弯曲实验，证明了顶杆失稳弯曲变形不对称，当顶杆未安装定心装置时，最大弯曲挠度发生在距顶头端1/3顶杆长度位置；提出了在顶杆弯曲最大挠度点安装定心装置的新方法，可减少必需的定心装置套数并提高抗失稳能力。研究结果有助于预测顶杆失稳和确定定心装置套数及位置。
成形装备与智能制造
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  基于PSO和DE优化算法的热轧工作辊热辊形的研究

  杨金光, 孙丽荣, 刘华强, 杨荃, 王连生

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 289-296. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.044

  摘要 ( 188 ) PDF全文 ( 154 )   可视化   收藏

  考虑热轧宽带钢与轧辊的摩擦生热，兼顾模型计算的速度、精度及稳定性，采用二维交替差分建立工作辊温度场模型，并应用三种群的粒子群算法和差分进化算法对工作辊热辊形温度场模型参数进行优化。对热辊形变化规律进行深入的研究，实现了工作辊热辊形的在线预报。对热辊形的研究也为热轧宽带钢在线板形模型的精确设定计算和板形在线反馈控制提供了理论依据。结合现场应用，对其合理性进行了测试分析，通过温度场模型计算的工作辊温度场及表面温度与现场多个轧制单元的实测值进行比较，实测值和预报值吻合较好，也验证了工作辊热辊形模型的准确性、可靠性和实用性。
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  宝钢无缝钢管张力减径有限元模拟与验证

  王超峰, 胡斌斌, 杜凤山

  塑性工程学报. 2018, 25(3): 297-301. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.03.045

  摘要 ( 166 ) PDF全文 ( 92 )   可视化   收藏

  为了提高无缝钢管产品的精度，依据宝钢张力减径实际的生产工艺，基于MSC·Marc软件，建立了14机架无缝钢管张力减径三维热力耦合有限元模型。分析得到了荒管通过各机架时的壁厚以及成品管周向壁厚的分布、应变场、温度场，壁厚与温度的模拟结果和实测结果相吻合，验证了模型的可靠性。模拟结果显示，张力减径过程中，钢管的壁厚并非一直降低或一直增大；成品管外表面温度低，内表面温度高。结合张力减径的特点对模拟结果进行了分析。为了进一步研究影响成品管壁厚的因素，通过控制单一变量法，分别研究了摩擦系数和荒管入口温度对成品管壁厚的影响，并得到相应的规律，为优化实际生产工艺和提高产品精度提供可靠依据。