塑性工程学报

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段永川, 张芳芳, 杨柳, 田乐

塑性工程学报. 2018, 25(6): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.001

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针对高强钢板弯曲非线性回弹大且对材料性能波动敏感的问题，提出了一种新的回弹反馈控制方法。利用3个采样点确定了回弹后弯曲角的预测模型。建立了应用上一次结果偏差修正当前次成形行程的反馈纠偏模型。基于LabVIEW平台开发了在线控制软件，利用相机实现了弯曲角在线测量，利用该系统进行弯曲实验。设定目标回弹后弯曲角分别为40°和60°时，跟踪了10件次在线成形实验结果。结果表明，在第1组实验前系统进行了控制参数标定，前5组坯料轧制方位不变，成形后角度在公差范围内；在第6组处产生了一个阶跃干扰，之后很快被系统的反馈控制消除，验证了回弹反馈控制算法的正确性。

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冲裁质量对TRIP780边部成形性能的影响

周明, 李永好, 胡启, 李细锋, 陈军

塑性工程学报. 2018, 25(6): 7-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.002

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采用单向拉伸试样冲裁模具和基于DIC的剪切边拉伸试验研究了冲裁间隙（0.08t、0.12t、0.17t和0.25t）和凸模刃口角度（0°、5°和10°）对超高强度钢板TRIP780冲裁断面质量和边部拉伸成形能力的影响，并根据DIC对断裂过程的追踪，揭示了边部裂纹的萌生和扩展机理。试验结果表明，随着冲裁间隙的增大，断面质量和边部成形性能降低；在0.08t和0.12t的冲裁间隙下，断面质量和边部成形性能相对优异和稳定。采用5°或10°斜刃冲裁时，光亮带和毛刺所占比例同时下降，拉伸性能得到大幅提高。在断裂形式上，边部质量较差时试样表现出从边部起裂，最终形成横-斜混合裂纹形式，其中横向裂纹的长度与边部质量有密切关系。

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预应变超薄不锈钢板材弯曲回弹

张睿, 邓宇君, 易培云, 彭林法

塑性工程学报. 2018, 25(6): 14-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.003

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针对不同晶粒尺寸的超薄316L不锈钢板材试样，开展了不同预应变材料的拉伸实验和弯曲实验，研究材料在多次拉伸中的力学行为，探索预应变对弯曲回弹的影响。研究表明流动应力和回弹角都随晶粒尺寸增大而降低，多次拉伸中预应变对材料拉伸应力应变关系没有显著影响，但预应变使材料发生加工硬化导致了回弹角随预应变增加而增大。进一步的实验结果与数值模型计算结果对比表明，预应变对材料压缩力学行为的影响是导致回弹角预测偏大的主要原因。

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预应力激光冲击喷丸成形有限元模拟

李清, 万敏, 李卫东, 黄遐, 曾元松

塑性工程学报. 2018, 25(6): 21-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.004

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运用ABAQUS软件对激光冲击喷丸成形过程进行了有限元仿真，建立了能够有效模拟成形过程并预测零件变形量的仿真模型，详细介绍了有限元模型的建立过程和冲击成形过程，vdload子程序的运用缩短了建模的时间并提高了有限元模型的适用度。通过仿真结果和实验结果的对比，验证了仿真结果的有效性。进一步分析了激光光斑重叠率、光斑直径和预应力大小对零件变形量的影响。结果表明：运用vdload子程序加载激光冲击力能够增加仿真精度，提升计算速度。零件变形量随着光斑重叠率和预应力的增大而增大，而减小光斑直径会增大激光的功率密度，从而使激光的冲击力增大，零件的变形量增大。

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Zr、Er微合金化对6061铝合金冲压成形性能的影响

雷远, 陈文琳, 李灿

塑性工程学报. 2018, 25(6): 27-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.005

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利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、万能试验机和拉深试验机研究了不同含量Zr、Er元素对6061铝合金冲压成形性能的影响。结果表明，自然时效后，6061-0.3Er-0.15Zr、6061-0.3Er、6061-0.2Zr合金晶粒尺寸分别为40、50和70 μm，合金中析出大量第二相。各合金板材均存在各向异性，强度和伸长率在平行于轧制方向最高，垂直于轧制方向最低。6061-0.3Er-0.15Zr合金强度高，n值和r值大，屈强比较低，断后伸长率达到25%，成形性能最好，6061-0.3Er合金次之，而6061-0.2Zr合金成形性能较差。在拉深实验中，6061-0.2Zr、6061-0.3Er、6061-0.3Er-0.15Zr合金极限拉深系数分别为0.56、0.53、0.52。Zr、Er微合金化后合金断口韧窝数量较多、分布均匀，断口形貌为典型的韧性断裂。

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5052铝合金薄板数控渐进成形制件表面质量分析

赵仕宇, 周超, 詹艳然

塑性工程学报. 2018, 25(6): 34-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.006

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为研究影响5052铝合金薄板数控渐进成形制件表面质量的因素，分别制备了成形角为60°的圆锥台件、成形角为45°的圆锥台件和成形角为45°的方锥台件。首先在金相显微镜下对试样表面进行观察，然后使用三维表面轮廓仪对试样表面进行定量测量；基于小波分析对测量数据进行预处理，提取试样表面的粗糙度成分；采用功率谱和表面三维表征参数分析影响表面质量的因素。研究发现，由于受到成形工具的碾压和拖动的影响，渐进成形制件表面的磨粒磨损、划痕现象比较严重；成形角是影响制件表面质量的重要因素，成形角越小，制件表面粗糙度越大；几何形状对制件表面粗糙度没有显著影响；功率谱和表面的三维表征参数能很好的表征渐进成形制件表面质量。

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多道次变薄拉深尺寸精度研究与优化

李辉, 杨锋, 梁忠强

塑性工程学报. 2018, 25(6): 41-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.007

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为了探究多道次变薄拉深工艺参数与筒形件壁厚偏差之间的关系，选取C15-c低碳钢为试验材料进行多道次变薄拉深试验，采用单因素试验设计方案，探究多道次变薄拉深过程中工艺参数（减薄率、凹模锥角和摩擦系数）对工件壁厚偏差的影响规律。采用中心组合旋转设计方法设计试验，采用BBD响应曲面法建立筒形件在多道次变薄拉深过程中工艺参数与壁厚偏差的预测模型，采用Design-Expert10软件对筒形件壁厚偏差进行回归系数及方差分析，并验证回归方程的准确性，对多道次变薄拉深工艺参数进行优化。试验结果表明：经多道次变薄拉深后，工件的实际壁厚均小于理论值，随着减薄率与凹模锥角的增大，工件壁厚偏差整体上呈现增大趋势；随着摩擦系数的增大，工件壁厚偏差整体上呈现先减小后增大趋势；多道次变薄拉深最优参数组合为减薄率45%、凹模锥角9°、摩擦系数0.14，多道次变薄拉深成形件的壁厚偏差为-0.0461 mm，达到最小值。

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冷轧双相钢CR340/590DP冲压开裂原因及分析

曹晓恩, 李守华, 吕超杰, 王田惠, 王旭, 张可才

塑性工程学报. 2018, 25(6): 48-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.008

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冷轧双相钢CR340/590DP在冲压成形过程中容易出现局部开裂和缩颈隐裂现象。通过材料成分和力学性能对比，落料剪切面、断口形貌和金相组织分析可知，落料剪切面撕裂区局部微裂纹是冲压成形过程中的起裂点；冲压板料在张力和压力条件下剪切面灰色撕裂区均出现裂纹，裂纹产生位置和冲压过程板料受力方向无关；落料剪切产生的应力集中是冲压道次裂纹产生的基础；混晶及带状组织对冲压成形不利；细化晶粒、改善带状组织和马氏体均匀分布更有利于冲压过程材料的均匀变形，避免冲压开裂。通过优化冲压工艺和材料组织等措施，使开裂率由85%降至5%以内。

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B柱无水道热冲压模拟及试验研究

毛安, 穆传坤, 王彬, 王伟振, 张亚歧, 周海龙

塑性工程学报. 2018, 25(6): 56-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.009

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为研究B柱无水道热冲压全过程温度场分布及演变规律，结合传热学基本原理，利用ABAQUS软件对1.5 mm厚的USIBOR 1500P汽车热成形B柱试制工艺全过程进行有限元模拟，通过自主开发研制的无水道热冲压模具开展汽车热冲压B柱试验研究，并结合有限元模拟结果制定热冲压B柱试制工艺流程。研究结果表明：前11次连续冲压后样件的冷却速率均大于30 K·s^-1（临界冷却速率），且从第2个冲压过程开始，热影响区主要集中在B柱大端头及过渡腹面两个区域；从连续冲压第12个样件开始，局部强度已无法满足热冲压零件的强度要求；通过延长B柱无水道连续热冲压时间间隔可增加合格样件数量。

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钛合金板材激光弯曲成形工艺参量分析与弯曲角度预测

李金华, 张建李, 姚芳萍, 张德强

塑性工程学报. 2018, 25(6): 65-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.010

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为了分析激光弯曲成形过程中各个工艺参数对弯曲角度的影响，从而对弯曲角度进行预测，在激光弯曲成形过程中对激光功率、光斑大小、扫描速度、扫描次数、线能量密度等参数进行了合理控制，根据实验结果分析了各个工艺参量对弯曲角度的影响，并基于最小二乘法对激光弯曲角度进行了预测。结果表明当光斑大小和扫描速率等工艺参数恒定时，工件的形变角度随功率增大而逐渐增大，弯曲角度随扫描速率的增加呈先增后减的凸函数曲线形状；弯曲角度与扫描次数近似呈线性关系；弯曲角度随线能量密度增大先增大后减小。若激光弯曲后工件能够得到充分冷却，则每次扫描引起的角度增量基本相等。本实验条件下，线能量密度取6.7 J·mm^-2时可在多次加工后获得最大弯曲角度。

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0Cr18Ni9管材大曲率无芯弯曲回弹研究

蔡伟, 双远华, 苟毓俊, 毛飞龙

塑性工程学报. 2018, 25(6): 70-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.011

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为了提高管材回弹后的质量，初步建立了管材大曲率无芯弯曲回弹角的预测模型。同时建立了管材弯曲回弹模拟模型，基于ABAQUS数值模拟和实验对0Cr18Ni9管材进行大曲率无芯弯曲（相对弯曲半径为1.5），验证了模拟模型的可靠性。研究了弯曲角、弯曲速度及壁厚等工艺参数对管材弯曲回弹的影响。结果表明：管材弯曲回弹是一个应力释放的过程，弯曲角对回弹影响最大，壁厚次之，弯曲速度影响最小；回弹角随弯曲角度的增大而增大；回弹角随壁厚增大而减小；弯曲速度与回弹角成正相关关系，回弹角随弯曲速增大而增大。

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内压与相对壁厚对薄壁管材弯曲成形的影响

徐雪峰, 邱泽宇, 华如雨, 肖尧, 熊光利, 杨萍川

塑性工程学报. 2018, 25(6): 77-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.012

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针对薄壁管材弯曲成形中出现外壁拉裂、内壁起皱及截面畸变等成形缺陷，借助有限元数值模拟，研究了不同内胀压力下的成形效果和相同内压、不同相对壁厚对成形的影响规律。并在使用聚氨酯填料作为传力介质的条件下，采用内胀冷推弯工艺方法成形规格为φ50 mm×1 mm和φ50 mm×1.5 mm的LF2M薄壁管材。结果表明：内压的增加能有效消除截面畸变缺陷，同时外侧壁厚减薄趋势增大；相对壁厚增加，则壁厚减薄降低，截面畸变趋势增加，所需成形内压更大。对薄壁铝合金管材进行弯曲成形试验，实际成形效果与模拟结果较为吻合。

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变径管吸能元件的成形工艺和翻转吸能性能研究

顾敏康, 雷君相, 王陶, 崔自轩

塑性工程学报. 2018, 25(6): 85-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.013

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利用Abaqus6.14模拟软件对变径管吸能元件的成形和翻转吸能性能进行研究。利用正交试验设计对变径管吸能元件的成形工艺参数进行优化，获得满足零件质量要求的最优工艺参数组合，即两端分别轴向进给22 mm、整形压力75 MPa、凹模圆角半径3 mm、摩擦系数0.1，此时零件最大减薄率最小为19.28%，变形区长度为99.52 mm，误差为0.48%。通过将翻转力的模拟值与理论值进行对比，发现两者较为接近，理论公式可为模拟和实验提供一定依据。根据模拟结果进行实验验证，在一副模具中可以一次同时成形出两个零件，且变径管吸能元件在压缩吸能时的翻转模式与模拟情况一致。翻转模式为先发生部分外管内翻，然后发生稳定的内管外翻。内管外翻的翻转力恒定平稳，说明变径吸能元件可作为吸能装置。

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一种锥台阶管卷制成形工艺初步研究

张如华, 叶亚彬, 任成艳, 王磊

塑性工程学报. 2018, 25(6): 93-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.014

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针对两步卷制锥台阶管易发生起皱等缺陷的问题，提出3步成形方案，即拱桥形成形→U形成形→O形成形；设计了相应模具，其中拱桥形成形和U形成形模具采用了压边块，O形成形模具采用了水平运动上凹模配合芯轴的结构；借助于Dynaform软件对成形过程进行了数值模拟，结果表明，拱桥形成形阶段是保证成形质量的关键步骤，且整体凸模成形难于控制起皱缺陷，进而采用分段差动凸模成形，减轻了起皱缺陷。为深入探索两端直径差异对成形质量的影响，取直径比值为0.75、0.60和0.50，分别采用整体凸模和分段差动凸模进行成形试验，证明了制件两端直径比越小，越容易发生起皱；分段差动凸模成形可以有效减轻起皱问题；两种凸模引起的工件减薄情况差异不大。

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活塞销冷镦挤成形微折叠缺陷分析及改进措施

梁强

塑性工程学报. 2018, 25(6): 99-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.015

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针对活塞销采用原冷镦挤工艺方案成形后转角处出现的微折叠缺陷，通过微观组织观察和数值模拟确定微折叠产生于第2次反挤压，产生原因为：反挤压成形过程中，连皮厚度降低至一定值后，金属在转角处径向流动，导致一少部分连皮处金属在杯底转角处出现异常褶皱流动，形成微折叠缺陷。为提高活塞销成形质量和避免成形缺陷，提出采用"反挤压预成形+复合挤压终成形"的改进工艺方案取代两步反挤压成形的原工艺方案。数值模拟结果显示，采用改进工艺方案成形的活塞销锻造流线连续，未出现折叠缺陷。生产实践表明，改进方案可避免活塞销转角处微折叠缺陷的产生，能够满足实际生产要求。

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连皮结构对曲轴模锻成形的影响

朱颖, 于洪兵, 张亚岐, 周鹏, 杨兴园

塑性工程学报. 2018, 25(6): 105-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.016

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为提高材料利用率和锻件填充效果，利用Deform软件对曲轴模锻成形过程进行数值模拟，以曲轴平衡块顶部的充填能力作为考核指标，分析了不同厚度的平底连皮对曲轴平衡块顶部充填的影响。模拟结果表明，当连皮厚度为20 mm时，充填效果最好。并在此基础上，提出了一种凸形连皮的新结构，结合分析结果给出了两种优化方案，即降低连皮与曲轴连接部分的厚度和尽可能提高水平激烈流动停止时连皮处储存的可利用材料，并对优化方案进行了验证。结果表明，在降低冲除连皮压力、曲轴变形或产生裂纹风险的前提下，该结构可以确保曲轴平衡块顶部的饱满充填。

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主动螺旋锥齿轮镦挤成形方案的对比研究

郭开元, 张如华, 吴泽, 曾广元

塑性工程学报. 2018, 25(6): 111-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.017

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根据"积极摩擦"原理论证了双向镦挤成形主动螺旋锥齿轮的工艺优于其单向镦挤成形。通过对4种双向镦挤方案进行数值模拟研究，发现成形过程中齿型腔可顺利填充，所成齿形良好。变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。通过对不同方案中坯料端面摩擦力及数值模拟结果对比分析发现，采用无齿凸模镦挤成形主动螺旋锥齿轮的载荷低于有齿凸模镦挤成形，其中无齿凸模双向镦挤是最优的一种方案。无齿凸模在模具结构方面优于有齿凸模，对应的凹模也无需做成内齿形状，进一步简化了模具结构，同时，其等效应力在模具承受范围内，可望提高模具寿命。通过物理模拟试验对无齿凸模双向镦挤方案进行验证，得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、无开裂等缺陷的铅质主动螺旋锥齿轮。

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基于曲率积分法考虑包辛格效应的辊式矫直交变弯曲研究

马晓彬, 张杰, 李洪波, 胡伟东, 周一中, 张中伟

塑性工程学报. 2018, 25(6): 118-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.018

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通过建立高强钢板考虑包辛格效应的本构模型，分析了其在矫直过程中的截面弯曲特性，得到了高强钢板在矫直过程中任意道次的弯矩-曲率关系。对矫直区间内板材按照曲率差值等分离散，根据该区间的弯矩-曲率关系求解曲率变化量的积分值，建立考虑包辛格效应的曲率积分解析模型。使用该模型解析交变三点弯曲过程，得到采用不同本构模型的仿真数据，并将仿真数据与三点弯曲试验数据对比。结果表明：受包辛格效应影响的板材在交变弯曲的过程中，由于截面发生弹塑性弯曲，使得板材截面的弯曲特性发生变化，对板材后续弯曲过程产生一定影响；建立辊式矫直过程曲率积分解析模型时充分考虑包辛格效应对材料后继屈服过程应力应变关系的影响可以保证模型的准确性。

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铝合金板材同步/异步轧制变形行为有限元分析

马存强, 侯陇刚, 庄林忠, 张济山, 姜枫, 马彦东

塑性工程学报. 2018, 25(6): 125-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.019

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铝合金异步轧制过程中应变演化历程以及该工艺引进的强烈附加剪切应变在轧制变形区内的变化规律细节研究还不充分。建立了不同异速比i下的铝合金板材轧制有限元模型，基于轧板在异步轧制变形区内应变历程计算，对剪切应变、沿轧制方向应变及等效应变进行了分析。结果表明，附加剪切应变在中性点前后存在正负剪切效应，异步轧制引进的总剪切应变γ是正剪切γ⁺和负剪切γ^-的绝对值之和；另外，得到了异速比（同步轧制i=1）对轧板搓轧区宽度、剪切应变历程和等效应变沿厚度分布趋势的影响规律。

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滚轧轮运动方式对T2蜗杆件齿形和硬度的影响

苑文婧, 张琦, 田浩彬

塑性工程学报. 2018, 25(6): 133-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.020

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针对T2蜗杆件的滚轧成形过程进行了数值模拟与实验研究，滚轧方式采用轴向平行的两滚轧轮结构，在滚轧轮自转的同时保证径向位移。分析了滚轧轮的两种运动方式（单向旋转和往复旋转）对蜗杆件齿形、硬度、应变分布和流线分布的影响规律，结果表明：数值模拟中往复滚轧工件的齿形按照齿的中轴线对称，工件无轴线位移；实验中往复滚轧工件的齿形两侧硬度分布比单向滚轧成形工件均匀，流线分布更加均匀且对称，数值模拟结果中的应变变化趋势与实验测得的硬度变化、流线变化趋势一致。说明往复滚轧对提升蜗杆件的强度和硬度有实质性的帮助。同时对比分析了模拟件和实验件的齿形参数，最大误差为1.46%，数值模拟的精度较高。

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酸洗材料对轮辐成形质量的影响

胡开广, 李涛, 郭子峰, 韩龙帅, 杨建炜, 冯军

塑性工程学报. 2018, 25(6): 140-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.021

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为避免钢制轮辐在拉深和反拉深过程中易出现拉裂或局部减薄等缺陷的问题，以某酸洗材料不同成分体系的两种原材料为试验材料，以材料的力学性能为基础，基于Autoform软件对以上两种材料进行仿真分析，从主次应变和厚度减薄对比研究两种材料的成形性，比较应变硬化指数n值和塑性应变比r值对成形质量的影响。对比轮辐实际生产中成形状态，得出塑性应变比r值较大时在厚度减薄上有利于零件的成形，3个方向的r差值应尽量较小，且保证3个r值在0.8左右；当n值大于或等于0.13时主应变量较小，破裂风险较低，有利于成形，组织均匀且伸长率更高的产品成形性优异。

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20Cr₂Ni₄A钢高温变形行为及物理基参数本构模型

王伟, 马世博, 张双杰, 周明博, 马瑞

塑性工程学报. 2018, 25(6): 147-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.022

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采用Gleeble-3500热模拟试验机，在变形温度1073.15~1273.15 K，应变速率0.001~1 s^-1下进行了20Cr₂Ni₄A钢的等温压缩试验。结果表明，20Cr₂Ni₄A钢的流变应力随变形速率的增加或变形温度的降低而增加。基于峰值应力，分别采用表征参数和物理基参数构建了20Cr₂Ni₄A钢的Arrhenius型本构模型。结果表明，两种本构模型对峰值应力均具有良好的预测精度。通过对比分析考虑应变影响的两种本构模型，研究了两种本构模型在整个应变范围的预测能力。结果表明，在低应变区，表征参数本构模型的预测值更接近实测值。达到峰值应变后，物理基参数本构模型的预测值与表征参数本构模型的预测值十分接近，均能提供较高的预测精度。

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超超临界火电用奥氏体耐热钢的热变形行为

王稳, 罗锐, 苗现华, 桂香, 杨雨童, 陈乐利, 王威

塑性工程学报. 2018, 25(6): 154-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.023

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利用Gleeble-3500热力模拟试验机研究了奥氏体耐热钢Super304H在变形参数950~1100℃、0.01~1 s^-1条件下的热加工性能。根据流变应力曲线，推导出Super304H奥氏体耐热钢的Arrhenius型本构模型并构建了耦合应变量因素的改进型本构模型。基于动态材料模型（DMM）构建了Super304H的热加工图，给出材料的建议热加工参数区间。结果表明：较低应变速率、较高温度对应的流变应力值较小，流变应力曲线的动态再结晶特征也更为明显。依据所构建的本构模型，得到材料在实验参数条件下的流变应力预测值与实验值的相关系数R为0.99306，平均相对误差δ为3.046%，说明所构建耦合应变量因素的本构模型具有良好的预测能力。Super304H奥氏体耐热钢的可加工区间为：1060~1100℃、0.01~1.8 s^-1。

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DP590钢动态变形行为及本构方程研究

董伊康, 吝章国, 孙力, 熊自柳, 罗扬, 王健

塑性工程学报. 2018, 25(6): 161-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.024

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采用ZWICK HTM16020高速拉伸试验机测定了DP590钢在应变速率0.003~700 s^-1范围内的真应力-应变曲线，讨论了应变速率对DP590钢力学行为的影响，并结合数字图像相关法（DIC）和扫描电镜（SEM）对DP590钢的断裂行为进行了研究。结果表明：DP590钢具有明显的应变速率敏感性，随着应变速率的提高，材料强度持续增加，应变速率由准静态（0.003 s^-1）增加到中应变速率（200 s^-1）时，材料的屈服强度和抗拉强度增幅最为明显，较准静态下分别增加49.8%和17.9%；材料塑性随应变速率增加则呈现先增大后减小的趋势；随着应变速率的提高，试样的宏观拉伸断面形貌由杯锥状向剪切型转变。基于实验结果，为表征DP590钢的动态力学相关特性，采用修正的Johnson-Cook模型建立了描述DP590钢应变速率特性的本构方程。

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超临界水冷堆包壳材料用C-276合金的热拉伸行为研究

高佩, 程晓农, 陈正宗, 李冬升, 罗锐, 刘瑜

塑性工程学报. 2018, 25(6): 168-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.025

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采用Gleeble-3500热模拟试验机，利用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段，研究了不同温度对C-276合金热拉伸行为的影响。结果表明：该合金在1050~1250℃具有良好的塑性，断面收缩率均大于70%，且在1200℃时最大；在950~1250℃热拉伸试样断口处均有颈缩现象，为沿原始晶界开裂，且韧窝随温度的上升而增多、变深，塑性越来越好，当温度超过1200℃时断口韧窝数量开始缓慢减少，塑性缓慢下降；随着温度的上升，合金的动态再结晶百分比增大，且再结晶晶粒开始缓慢增粗，在1150~1250℃时发生完全动态再结晶。对于C-276合金，当应变速率为1 s^-1时，最佳的热加工温度范围为1150~1250℃。

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合金化对Mg-Al-Cu系镁合金挤压板显微组织和时效硬化的影响

国宏伟, 朱小成, 闫洞旭, 文璐, 江豪杰, 丁汉林

塑性工程学报. 2018, 25(6): 174-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.026

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采用合金化方法开发了系列Mg-Al-Cu系镁合金，并采用热挤压方式制备了4 mm厚镁合金挤压板材，通过组织观察、时效处理和显微硬度测试，研究了Ca、Mn、Zn等元素添加及Al含量变化对Mg-Al-Cu系镁合金形变组织和时效硬化的影响。结果表明：添加0.1%的Ca元素有利于Mg-Al-Cu合金动态再结晶的发生并有效细化晶粒，挤压板和时效处理板材的显微硬度均高于无Ca添加镁合金；随着Al含量由1.0%增加至2.0%，挤压板再结晶晶粒尺寸逐渐减小、硬度增加，并表现出一定的时效硬化效果；与添加0.3% Zn元素相比，添加0.3% Mn元素更有利于再结晶晶粒细化和硬度提升，但添加0.3% Zn挤压板的再结晶分数较大，且时效硬化效果更为明显。

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AA1100铝合金渐进成形的微观组织与力学性能分析

王泓宇, 李细锋, 陈军

塑性工程学报. 2018, 25(6): 180-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.027

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利用单点和双点渐进成形技术（SPIF/TPIF）制作了AA1100铝合金金字塔台形工件，通过阳极覆膜、背散射电子衍射技术和透射电镜观察渐进变形前后的微观组织。在台形件的两个成形平面上进行取样，进行室温拉伸实验和维氏硬度测试。实验结果表明：渐进成形后多晶体组织呈现（220）取向。渐进成形时板料表面层晶粒细化机理为位错分割细化，晶粒从原始尺寸11.5 μm细化到1.5 μm，细化后的晶粒多为细小亚晶，渐进成形后材料的屈服强度提高15 MPa以上，材料呈现明显的加工硬化，工具头接触面的硬度提高35%以上。通过比较板材轧制织构与工具头不同运行方向的平面，发现试样横向平面在轧制方向的伸长率明显高于轧向平面的伸长率。相比于单点渐进成形，双点渐进成形后的微观组织更加均匀，加工硬化效果更明显，两者拉伸强度接近。

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卷取温度对热轧高扩孔钢FB590组织及性能的影响

郭子峰, 张(龙天), 李秋寒, 郭佳, 冯军, 李玉鹏, 杨业

塑性工程学报. 2018, 25(6): 189-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.028

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通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等设备，研究了卷取温度对首钢热轧高扩孔钢FB590组织、拉伸性能、扩孔率的影响。结果表明，卷取温度可显著改变高扩孔钢FB590基体组织类型、铁素体晶粒尺寸及强化相NbC形态。随着卷取温度的降低，屈服强度及扩孔率升高。通过组织观察发现，较高的卷取温度促进了珠光体生成。低温卷取时基体组织为铁素体和粒状贝氏体双相组织，铁素体晶粒尺寸较小，且强化相NbC细小弥散分布，铁素体基体屈服强度显著提高，缩小了铁素体相与贝氏体相间的硬度差进而提高了扩孔率。

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DP780双相钢动态再结晶动力学研究

王志蒙, 王宇璞, 尹起, 李辉

塑性工程学报. 2018, 25(6): 194-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.029

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利用Gleeble-3500热模拟试验机对DP780双相钢进行单道次热压缩试验，研究其在变形温度950~1150℃、应变速率0.05~10 s^-1下的再结晶动力学行为，建立了修正的Stewart动力学模型，并分析了不同变形条件对材料显微组织演变的影响规律。结果表明：应变速率对试验钢热变形行为影响较大，在变形温度950~1150℃，应变速率0.05~0.1 s^-1时，材料发生了明显的动态再结晶现象；试验钢动态再结晶显微组织演变过程为锯齿状晶界（ε_c）-项链组织（ε_m）-等轴晶（ε_ss）。相比于Kim模型与Sellars模型，修正的Stewart模型能更好的描述试验钢的再结晶动力学行为，计算值与试验值的最大相对误差与平均相对误差均降低40%以上，相关系数R为0.988。

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镁单晶沿不同取向压缩的变形机制分子动力学研究

刘钊, 李亨, 周恒, 徐圆义, 石文超

塑性工程学报. 2018, 25(6): 202-207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.030

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基于分子动力学理论，建立沿C轴以及<1010>（垂直C轴）方向进行单轴压缩的模型，结合两种模型的应力-应变曲线，分析镁单晶沿不同取向压缩的微观变形机制。结果表明，沿C轴压缩时模型的压缩弹性模量较大，说明该取向难变形。且该模型先发生基面不全位错滑移（柏氏矢量b₁→=1/3<1010>）以及锥面位错滑移（柏氏矢量b₂→=1/6<0223>），其次在位错畸变区形核产生{1011}孪晶。此外，在晶体内部观察到两种不同类型的{1011}孪晶变体。沿垂直C轴方向压缩过程中，首先会形成大量的紊乱点，为位错以及孪晶的产生提供形核点。进一步加载时，会出现{1012}孪生过程，且{1012}孪晶迅速吞噬基体，模型变为沿C轴方向压缩变形，最后在位错堆积的畸变区形核生成{1011}二次孪晶。

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316LN混晶组织微区塑性变形全场晶体塑性模拟研究

李子洋, 章海明, 刘娟, 崔振山

塑性工程学报. 2018, 25(6): 208-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.031

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采用全场晶体塑性模拟研究了不同取向粗晶对316LN不锈钢混晶组织微区不均匀塑性变形的影响。通过Monte-Carlo法模拟生成4种不同取向粗大晶粒的混晶组织代表体元模型，并对其施加单向拉伸的周期边界条件。定量分析了混晶组织在拉伸变形过程中的应力和应变分布的宏微观特征。研究结果表明，所有的混晶组织在晶粒层面上均显示出明显的塑性变形不均匀性，并且粗晶内部的应力和应变均低于其周围细晶组织，硬取向粗晶周围的细晶组织承受更大塑性应变，且具有更高的应力，而软取向粗晶周围的细晶组织则承受相对较小的塑性变形，具有更低的应力。

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超声辅助介观尺度纯钛塑性变形晶体塑性数值模拟

卢雪珂, 申昱, 徐道俊, 姜传民

塑性工程学报. 2018, 25(6): 216-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.032

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纯钛是以孪生为主要变形机制的密排六方金属，塑性变形时需要考虑到孪晶的影响。建立了考虑形变孪晶的晶体塑性有限元模型，模拟超声辅助下的介观尺度纯钛微镦粗时的变形规律。通过模拟结果与试验结果对比，证明了所建模型的合理有效。模拟结果发现随着超声振幅的增大，超声振动辅助介观尺度纯钛变形的应力下降值增大，而0~120 kHz内超声频率对变形影响不大。超声会使介观尺度材料的形变孪晶体积分数降低，随着超声振幅的增加，形变孪晶体积分数下降值增大。晶体塑性有限元模型比各向同性有限元模型能更合理地反映材料真实变形。

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17-4PH钢加热中的晶粒长大和高温铁素体的析出条件

陈波, 崔振山, 陈飞, 朱洪洋

塑性工程学报. 2018, 25(6): 223-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.033

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锻件加热时的晶粒演化和高温铁素体的析出情况决定了锻件的锻造性能。利用箱式真空电阻炉进行加热保温实验，通过设计一系列不同的加热温度和保温时间，研究17-4PH钢的晶粒长大行为，分析不同的加热温度和保温时间对17-4PH钢奥氏体晶粒尺寸的影响，建立晶粒长大模型；通过观察不同温度条件下高温铁素体的形成情况，确定高温铁素体的析出条件。综合晶粒尺寸和高温铁素体形成情况，确定了17-4PH钢的锻造温度。研究表明，从避免高温铁素体形成角度，始锻温度应不超过1200℃；从控制晶粒度角度，始锻温度不超过1175℃。

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基于二维离散位错动力学的颗粒强化机制建模

周可可, 刘娟, 章海明, 崔振山, 金浩

塑性工程学报. 2018, 25(6): 229-235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.034

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基于二维离散位错动力学方法，以含有L1₂型长程有序γ'沉淀相的镍基合金为研究对象，根据材料实际的晶体结构建立了相应的模型。研究了颗粒体积分数与平均半径对金属及合金强度的影响，实现了材料临界分切应力的预测。为了使有限元模型与实际Ostwald熟化晶体中的颗粒分布更为接近，模型考虑了颗粒的LSW分布规律。此模型中颗粒简化为球形，其在三维空间中的体积分数分别为5.5%、8%和10.5%，平均半径分别为16b、25b和36b（b为位错的柏氏矢量大小），位错与颗粒之间的交互作用基于位错切过机制。结果表明，欠时效状态下γ'沉淀相的体积分数或平均半径的增大都会导致镍基合金的临界分切应力增大。临界分切应力一定程度上体现了材料强度，临界分切应力越大，材料强度越高，因此可以通过增大颗粒体积分数和平均半径提高材料强度。

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Nimonic 80A高温合金静态再结晶行为元胞自动机模拟

徐倩虹, 张驰, 张立文, 申文飞, 唐晓乐

塑性工程学报. 2018, 25(6): 236-243. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.035

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为研究Nimonic 80A高温合金双道次热压缩变形过程中静态再结晶组织结构演变特征，基于热加工过程中加工硬化、动态回复、静态回复、静态再结晶等物理冶金学原理，建立了二维元胞自动机模型。模型给出了静态回复系数、孕育期、晶界迁移速率等参数的变化方程。为了确定各方程中的参数，进行了一系列双道次热压缩实验。模拟结果表明，随着间隙时间和温度的增加，静态再结晶晶粒尺寸和再结晶分数均显著增加。其中，随着间隙时间的增加，未再结晶部分的静态回复作用增强，新晶粒的长大驱动力逐渐减小，静态再结晶分数增加的速率缓慢降低直至趋于0。实验结果证实，该元胞自动机模型能有效预测Nimonic 80A高温合金热变形过程中的静态再结晶行为。

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基于PSO-BP算法的Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金本构关系研究

万鹏, 王克鲁, 鲁世强, 汪雨佳

塑性工程学报. 2018, 25(6): 244-249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.036

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采用Gleeble-3500型热模拟试验机，对Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金进行等温恒应变速率压缩实验，研究其在变形温度943~1093 K，应变速率0.001~10 s^-1范围内的热变形行为，并构建一个层数为3×15×10×1的PSO-BP神经网络结构形式的本构关系模型。结果表明，合金的流变应力对变形温度和应变速率较为敏感，变形温度升高和应变速率减小都会使流变应力降低；在高温和低应变速率条件下，流变曲线大多呈现稳态流动特征，但在应变速率为10 s^-1时，流动应力随应变增加呈下降趋势，软化现象较为显著；采用PSO-BP神经网络建立Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金本构模型，经过误差计算得出，该模型的相关系数和平均相对误差分别为0.9892和2.48%，预测值偏差在10%以内的数据点占91.59%，具有良好的精度。

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应用人工神经网络模型构造TC21合金加工图

于雪梅, 周舸, 刘波, 刘丽荣

塑性工程学报. 2018, 25(6): 250-256. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.037

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采用Gleeble-3500热压缩模拟试验机对TC21合金进行了不同温度、不同应变速率、不同变形量下的单道次热压缩模拟实验。以实验数据为基础，建立了以热变形温度、应变速率、变形量为输入变量，流变应力为输出变量的3层BP人工神经网络模型，较为准确的预测了该合金不同热成形工艺区间内流变应力与热变形工艺参数之间的定量关系，平均预测误差为0.264%。应用动态DMM热加工图理论，绘制了该合金基于Prasad失稳判据下热加工图。结合TC21合金热变形过程中的微观组织演变，对其热成形性能及变形机理进行了分析，结果表明：在温度为820~890℃，应变速率为5×10^-4~4×10^-3 s^-1范围内该合金功率耗散率为62%，此时该合金在变形过程中发生了动态再结晶及α→β相转变现象，具有良好的热加工成形性能。

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考虑摩擦的球面法向接触阻尼计算修正模型

陈奇, 王亚东, 李浩, 宋晖, 尹延国

塑性工程学报. 2018, 25(6): 257-263. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.038

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基于M-B分形接触模型，通过引入球面岛屿密度分布函数，从而获得球形接触面接触载荷与真实接触面积之间的函数关系，并推导出单微凸体弹塑性应变能计算公式，结合阻尼损耗因子模型，最终建立考虑摩擦的球面法向接触阻尼计算模型。通过MATLAB对主要参数进行分析仿真可得到：球面法向接触阻尼随着法向载荷的增加逐渐增大；摩擦系数取值对球面法向接触阻尼的影响较为明显，当摩擦系数大于0.4时，法向接触阻尼斜率上升较为显著；随着分形维数的增大，法向接触阻尼变化较为复杂，当分形维数在1.6左右时，法向接触阻尼斜率最大；另外，粗糙度幅值参数的变大会导致法向接触阻尼增长更加迅速；相同载荷下，外接触比内接触能够获得更大的法向接触阻尼。

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考虑摩擦因素的粗糙曲面弹塑性分形接触修正模型研究

李浩, 陈奇, 张彦, 王亚东

塑性工程学报. 2018, 25(6): 264-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.039

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为了建立更为准确的接触分形模型，以传统的M-B模型为基础，通过引入接触比例系数，考虑摩擦情况下的临界接触面积式，并基于修正的曲面接触面积密度分布函数，推导考虑摩擦的粗糙曲面弹塑性分形接触修正模型。并以两圆柱接触体为例，建立两圆柱体实际接触面积与法向载荷之间的分形模型，研究影响该分形接触模型的相关参数的变化规律。通过在MATLAB中的仿真分析结果表明：当载荷一定时，随着分形维数的增加，真实接触面积呈现先上升后下降的趋势；增大摩擦系数或材料特性参数，有利于提高接触承载能力；粗糙度幅值参数对接触承载能力的影响不是线性关系，而是存在一个最优值，高于或低于此值都会导致接触承载能力下降。该分形模型提供了更为准确的实际接触面积与法向载荷之间的数值关系，为改善粗糙表面的承载能力提供理论参考。

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金属板材分切圆盘刀磨损过程仿真建模

曾军, 阎秋生, 路家斌, 张晓伟

塑性工程学报. 2018, 25(6): 274-280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.040

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基于金属板材纵剪分切加工圆盘刀磨损实验和ARCHARD磨损模型，应用有限元仿真软件DEFORM-2D建立了圆盘刀刃口磨损模型，圆盘刀刃口磨损仿真轮廓与实际磨损轮廓具有良好的一致性。研究发现圆盘刀刃口各点的磨损率不同，在一个分切周期中，从圆盘刀刃口圆弧的圆柱面边界点到侧面边界点，磨损值先逐渐增大后快速减小，形成从初始圆弧变化为磨损后的椭圆弧的刃口过渡圆弧。仿真计算了圆盘刀稳定磨损阶段的刃口磨损量3D云图，呈现为向圆盘刀侧边倾斜的山丘状，分析了刃口锋利度与圆盘刀刃口磨损分布的关系，刃口越锋利磨损率越高，随着圆盘刀刃口锋利度减小，磨损峰值和不均匀性减小。

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基于感应加热的中碳钢温度控制实验与模拟研究

朱正明, 王涵, 金浩, 赵刚, 章海明, 刘娟, 崔振山

塑性工程学报. 2018, 25(6): 281-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.041

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为了实现金属的快速加热和保温，以实现快速局部等温成形工艺，基于中频感应加热技术，研究了金属的局部快速升温和保温过程的加热制度。以45钢棒料为例，进行了多次感应加热实验，采用多段加热，通过调整不同阶段的加热功率和加热时间，使试样温度快速上升到指定温度并保温，从而得到了使试样局部快速升温并保温的感应加热工艺。为了验证加热过程中试样的温度分布均匀性，利用MSC.Marc有限元软件对该工艺进行模拟，结果表明：模拟与测试结果一致，且通过该工艺得到的试样局部温度分布均匀，因而此快速加热方法可用于中小零件的局部等温成形。

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以滑移线场计算立轧轧制力

张宇峰, 张浩宇, 陈立佳, 赵德文, 张殿华

塑性工程学报. 2018, 25(6): 288-291. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.042

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提出采用滑移线场计算粗轧过程立轧轧制力的方法。基于立辊轧制的变形特点，将轧制宽度方向上的轧制终止点移向边部，使用滑移线场对轧件的塑性区进行切分，并根据Hencky应力方程推导出了立轧时轧制力的解析解，求解出轧制力矩和轧制功率，并且确定了狗骨变形区的最大深度与平均高度。将基于滑移线场预测的轧制功率数值与现场实测数据进行比较，误差在8%以内，并给出了形状参数预测值与实测值的比较，误差在0.45%以内。提出的采用滑移线法求解立轧轧制力的精度良好。

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钛合金体育器材的低周疲劳行为研究

薛海涛, 梁乐杰, 杜威, 杨朔

塑性工程学报. 2018, 25(6): 292-297. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.043

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对比分析了热轧态和不同时效态Ti-6Al-4V合金的显微组织和疲劳性能。结果表明，相同时效时间下，试验合金在时效温度为500℃时取得硬度最大值；500℃时效态合金中出现了次生α相，且时效12 h后合金中次生α相数量更多、分布更加均匀；在相同的循环周次下，时效态合金的循环应力幅值都要明显高于热轧态，且时效12 h时的循环应力幅值最高；当外加总应变幅增加至1.0%~1.4%时，时效态合金的疲劳变形初期的循环应变软化速率要低于热轧态；在外加总应变幅为0.4%~1.4%时，时效态合金的疲劳寿命都要高于热轧态；时效态试验合金的疲劳强度系数、疲劳强度指数、疲劳延性系数、疲劳延性指数都高于热轧态，且在500℃/12 h时取得最大值，这主要与时效处理后合金中析出了数量较多且弥散分布的次生α相有关。

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不同复合比7系多层铝合金摆锤冲击有限元模拟

张春丽, 李龙, 夏承东, 严安, 吕金明, 周德敬

塑性工程学报. 2018, 25(6): 298-305. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.06.044

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为了研究不同层组元复合比的7系多层铝合金复合材料在低速冲击载荷下的性能，利用ABAQUS对复合材料的冲击断裂行为进行了数值模拟。对单一705、706铝合金和不同复合比（706分别占705/706复合板的0.25、0.50、0.75和0.85）的7层铝合金进行摆锤冲击有限元模拟。结果表明：7层铝合金的断裂过程为韧-脆混合断裂，完全断裂需要的时间长于单一705、706铝合金；7层铝合金的冲击能量比706铝合金提高了42.44%~107.65%；7层铝合金中706所占的比例越大，可以抵抗的裂纹形成力越大，达到裂纹形成力的时间也越短；选取705、706和复合比为0.85的7层铝合金进行摆锤冲击实验，冲击能量与实验结果非常吻合，模拟和实验的宏观断口形貌基本一致，所建立的模型可以用来预测7系多层铝合金的摆锤冲击断裂行为。

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2018年, 第25卷, 第6期　
刊出日期：2018-12-28

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