2019年, 第26卷, 第4期　
刊出日期：2019-08-28
  

  • 全选
    |
    综合评述
  • 板材柔性拉伸成形研究进展与展望
    王友, 刘德政, 李锐
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.001
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    传统横向拉伸成形和纵向拉伸成形过程中，均存在夹持机构运动与过渡区板材变形不协调现象，进而诱发板材与模具不贴合、变形不均匀、起皱甚至拉裂问题。为降低零件制造成本、提高板材贴模度和零件成形精度，开展板材柔性拉伸成形研究极具学术研究价值和工程应用前景。综述了板材柔性拉伸成形模具柔性化和加载机构柔性化的研究进展，重点阐述了多辊下压式和多夹钳式柔性拉伸成形原理、装备构成及成形特点，分析了过渡区长度、板材加载路径等主要工艺参数对零件成形质量的影响，简述了力/位移加载分布式柔性拉伸成形方法，最后展望了板材柔性拉伸成形的发展方向。
  • 轻量化车身用AlMgSi合金时效工艺及强化相析出行为研究进展
    徐从昌, 孙朝蓉, 于婉玉, 张龙, 李落星, 何洪
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 9-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.002
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    综述了轻量化合金用AlMgSi合金的时效析出特征、强化机理、织构演化、工艺参数对强化相组织形态及其强化作用的影响等相关研究进展。重点讨论了强化相本身的结构及组织特点、预时效/预变形对强化相析出行为的影响、热处理工艺对性能的影响，总结了强化相析出动力学及强化模型等相关的理论研究进展，介绍了透射电子显微镜、热分析法、电阻测试等在AlMgSi合金中强化析出行为方面表征的最新发展及其在本领域的贡献，探讨了时效温度及时间、变形量及变形缺陷对强化相析出动力学的影响机理。结合近期的研究进展，提出了本领域的研究难点和需进一步研究的重点方向。
    • 塑性成形技术与工艺
  • 整体式挂车支承桥主轴精确成形过程缺陷控制
    李攀, 罗建国, 康宁, 马连伟, 单中雨
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 19-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.003
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    阐述了某型13 t整体式挂车支承桥主轴变温挤压成形过程中加热区失稳、阶梯棱贴合间隙及轴向长度不足缺陷的产生机理，并基于正交设计和数理统计方法，采用数值模拟手段研究了初挤压模具行程、加热段温度场梯度、管坯端部起始温度和挤压速率对测试部位壁厚和轴向长度的影响规律。研究结果表明：初挤压行程和加热段的温度场梯度对成形质量的影响高度显著，端部起始温度对成形质量有显著的影响，而挤压速率对成形质量的影响不明显。采用优选的工艺参数组合进行了数值模拟和工艺试验，试验结果与数值模拟结果基本吻合，试制产品成形质量良好，验证了缺陷机理分析和数值模拟的正确性以及优化的成效，可为整体式支承桥主轴产品的无缺陷成形提供参考。
  • 管坯镦挤成形工艺成形极限的上限法分析
    丁泰然, 胡成亮, 赵震, 龚爱军, 施卫兵
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 28-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.004
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    根据管坯中部镦挤成形特点，考虑到成形过程中内壁会形成凹陷、折叠等缺陷，建立了带凹陷的平行速度场。求解了各个区域的应变速率分量以及等效应变速率，并且计算了各个区域的塑性变形功率消耗、速度间断面上剪切功率消耗与接触面上摩擦功率消耗，从而获得了变形总功率和单位变形力；借助上限法对管坯镦挤成形过程进行解析，分析了凹陷对单位变形力的影响，推导出了凹陷判别式；结合实际工艺条件，绘制出管坯镦挤的成形极限图，获得了相应的工艺安全区和危险区，并在此基础上探讨了相对法兰外径、坯料内外径比、相对法兰高度等对成形极限的影响。
  • 基于响应面法的枝杈类锻件挤压成形折叠缺陷参数化研究
    赵德颖, 宋培育, 张连东
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 34-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.005
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以枝杈类锻件挤压成形过程中枝杈根部产生的折叠缺陷为研究对象，采用数值模拟、响应面法及试验相结合的方法进行研究，将影响折叠缺陷程度最大的3个参数，即挤压速度v、冲头底锥相对直径d/D和模具圆弧外端与冲头环形平面距离h作为设计变量，建立了枝杈根部最大折叠长度Llap的目标函数关系式。研究结果表明，增大挤压速度v、模具圆弧外端与冲头环形平面距离h以及减小冲头底锥相对直径d/D均可减小折叠长度，并且对最大折叠长度Llap影响的主次顺序为d/D > h > v。试验结果与数值模拟结果均验证了Llap函数表达式的正确性，3种方法所得最大折叠长度误差为5.44%~15.02%。
  • 工艺参数对AZ31镁合金等通道转角挤压过程中挤压力的影响
    沙磊, 高雷雷
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 40-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.006
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    建立了等通道转角挤压有限元分析模型，对不同模具内角、外角半径以及不同摩擦系数条件下的等通道转角挤压过程进行了模拟，分析了模具内角、外角半径以及不同摩擦系数变化对挤压过程中挤压力变化和各阶段挤压力峰值的影响，并以AZ31镁合金为试验对象进行了挤压试验，获得挤压力变化曲线，对模拟分析结果进行了验证。结果表明：模具内角对挤压力大小有较大影响，各挤压阶段内挤压力峰值随内角增加而显著减小，而模具外角半径增加仅减小TA段内挤压力峰值，对TB和TC挤压力影响较小；摩擦系数对挤压力大小影响明显，随着摩擦系数的增加，挤压力不断增加，TA和TB段内挤压力峰值呈线性增加。
  • 2A12铝合金截止阀阀体成形过程模拟研究
    石尚, 董洪波, 唐予松, 刘浪, 刘伟利
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 48-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.007
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以2A12铝合金替代截止阀阀体材料铅黄铜，采用热挤压的方法对铝合金截止阀阀体进行成形，并通过实验和FORGE有限元软件模拟对挤压过程进行了深入的对比研究，并对实验过程进行了优化处理。模拟结果显示在挤压结束之后并没有出现挤压力突增的现象，但在阀体的脚部出现了充填不饱满，同时安装气门嘴帽处发现了少量的缺陷；通过挤压实验得到的结果与数值模拟结果一致，安装气门嘴帽部位出现了裂纹，但外观上铝合金截止阀的成形质量较好，这与2A12铝合金的成形流动性有较大关联。通过改进工艺：将阀体的脚部圆角从2 mm增大到了2.5 mm，并适当的将2A12铝合金的成形温度提高到455℃，有效地提高了铝合金阀体的成形性。
  • 基于仿真金属流线的冷锻表面粗糙带预测及改进
    宋寅哲, 金城旭, 任靖日, 赵海龙
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 55-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.008
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用仿真金属流线的形态特征解释了某螺栓的法兰平面产生粗糙带的原因，通过理论分析，提出了一种改善粗糙度的预成形设计方法。仿真结果表明，仿真金属流线可以预测冷锻件表面的粗糙位置，相比于法兰平面与模具接触面间产生的剪切应力，金属流线的局部凸起对表面粗糙度影响较大。依据改进后的方法进行了试验，结果表明，试验结果与仿真结果基本一致，改进后的金属流线细密，法兰平面周围组织呈颗粒状均匀分布。法兰量产结果表明，改进后的设计方法不仅消除了粗糙带，同时提高了模具的使用寿命。
  • 管坯形状对5052铝合金三通管液压成形金属流动及壁厚均匀性的影响
    华如雨, 徐雪峰, 邱泽宇, 肖尧, 戴龙飞, 袁聪聪, 熊光利
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 61-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.009
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用Dynaform有限元软件建立三通管液压成形CAE分析模型，研究液压成形过程中的金属流动规律，发现管端两侧金属材料运动最为剧烈，含支管侧上半部管坯材料轴向运动位移较大，离管件中心越近直管底部材料轴向运动位移越小。针对液压成形中三通管壁厚不均问题，提出利用几何映射设计并优化的斜口管坯，采用有限元模拟及实验验证方法对尺寸为Φ45 mm×28 mm，厚为1.5 mm的5052铝合金管材成形性进行验证。结果表明：与传统管坯设计相比，优化的斜口管坯由于接触面积减小，从而使摩擦减小，改善了材料的流动性，使得成形件最大增厚率由40%降低到26%，壁厚均匀性明显提高。
  • 径向锻造GH1016合金圆棒晶粒不均匀的改善方法
    肖强, 朱宁芳, 李俊洪, 刘序江, 罗许
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 69-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.010
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对现场径向锻造直径为Φ235 mm的GH1016合金圆棒横截面组织不均匀的问题，提出了优化的径锻工艺，基于DEFORM-3D有限元软件平台，建立了仿真计算模型，得到各道次横截面温度和等效应变分布，结合GH1016合金动态再结晶状态图，分析了各道次横截面不同位置晶粒动态再结晶发生情况。结果表明：采用优化的径锻工艺进行锻造，坯料的心部和表面的最大温升分别为6和48℃；在锻造过程中第1、第2和第3道次晶粒主要发生加工硬化和部分动态再结晶，第4道次只发生部分动态再结晶，而第5道次只发生加工硬化。对GH1016合金现场取样检检金相结果显示，晶粒度级差为1级，心部平均晶粒尺寸为31 μm。优化工艺解决了GH1016合金横截面组织不均的问题，可为其他大规格高温合金的径锻工艺制定提供参考。
  • 三维稳态板轧制过程快速无网格伽辽金法模拟
    王森, 张勃洋, 张立元, 张清东
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 78-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.011
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对采用无网格伽辽金法（EFGM）求解板带轧制过程塑性变形时计算效率低的问题，在保留EFGM的基本求解思想与框架基础上，利用边界条件和已知条件等限制某些离散节点的自由度从而减少未知数个数，提出了快速无网格伽辽金求解方法（REFGM）。采用该方法模拟了三维稳态板轧制过程，并通过改变节点分布和节点数目对轧制过程分别进行计算。发现求解结果相近，证明了REFGM具有良好的收敛性；此外，发现仿真计算结果与实验值之间的最大误差在8%以内，证明了仿真模型的准确性；对比REFGM与EFGM求解的轧制压力、带钢宽向位移以及前滑系数的计算结果，两者计算结果接近，但REFGM相比于EFGM大大提高了计算效率。采用REFGM仿真分析了三维稳态板轧制过程轧制区内速度场分布以及轧制压力分布，定量获得轧制过程中轧制区内金属的塑性流动规律。
  • 极薄带轧制板形解析模型与实验研究
    韩建超, 侯洁, 郭雄伟, 张斌, 任忠凯
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 85-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.012
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在极薄带轧制理论的基础上，利用能量法建立了极薄带变形区出口处金属横向位移分布新模型，然后建立了考虑金属横向流动的张力模型。以二十辊轧机为研究对象，通过耦合轧制力模型、金属塑性变形模型、张力模型及辊系弹性变形模型，建立了二十辊轧机板形解析模型。利用实验室二十辊轧机进行了不同张力、第一中间辊锥长和第一中间辊锥度的极薄带轧制实验研究。针对每种实验工况利用上述解析模型进行了理论分析，理论分析结果与实验结果一致，结果表明第一中间辊锥长及锥度对极薄带板形调节效果比较明显，张力大小对微小的板形缺陷有调节效果，从而证明了解析模型的准确性。
  • 异步轧制铜/铝复合板界面结合强度研究
    吕震宇
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 93-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.013
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    对不同异步速比条件下铜/铝复合板界面结合强度和剥离形貌进行了研究，分析了轧制变形区界面正应力、剪切应力以及等效应变对复合板结合强度的影响机制。结果表明：随异步速比的增加，铜/铝复合板界面的剥离强度先增大后减小，且在异步速比为1.15时达到最大值34.2 N·mm-1。从剥离形貌来看，异步速比为1.15时复合板剥离界面上黏着的铝脊数量和面积达到最大，且异步速比大于1.15时，剥离面黏着的铝屑明显增加。模拟结果分析发现：随着异步速比的增加，界面处的等效应变和剪切应力均逐渐增大，可有效促进金属间的结合效果。当异步速比大于1.15时，轧制变形区出口侧的剪切应力急剧上升，对结合界面造成一定的破坏作用，因此复合板的剥离强度随异步速比的增加，呈先上升后迅速下降的变化趋势。
  • 基于弹塑性力学的厚壁钢板弯曲成形预测与试验验证
    杨延华
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 98-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.014
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究高钢级厚壁钢板弯曲成形弹塑性变形行为，基于高钢级管线钢X80板材拉伸变形行为，建立了以比例极限为分界的X80钢板弹塑性应力-应变模型。当应变ε不超过比例极限εp时，应力与应变呈比例关系，而当应变ε超过比例极限εp时，应力与应变呈幂函数关系。结合弯曲成形参数，推导出高钢级厚壁板材弯曲成形残余应变以及残余变形的理论预测模型，并进行了弯曲试验验证。结果表明：3组间距（2l=200、260及320 mm）3组下压量（d=10、20和30 mm）共9组验证试验测得的残余应变和残余变形与理论预测模型结果较为接近，平均相对误差分别为14%和9.3%，验证了厚壁钢板弯曲变形理论预测模型的准确性。
  • 基于弯曲角度分配函数的辊弯成形研究
    孙达, 杨龙允, 苏春建
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 107-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.015
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对辊弯成形过程中因弯曲角度分配不合理出现的应变集中，从而引起扭曲、角部褶皱、边角裂纹和撕裂等缺陷，提出优化弯曲角度分配函数的辊弯成形工艺技术，即依据压型板的截面形状选择优化函数参数及确定成形道次。量化型材断面立边端部水平面的投影轨迹三次曲线，利用曲线函数对弯曲角度合理分配，研究板材在成形道次间的最大等效应变，同时研究了不同板材材料对辊弯产品的影响。通过理论模拟和实验验证最优弯曲角度分配函数。板材厚度为1.0 mm时，6061铝合金成形道次间等效应变最大值比Q235钢低0.04%，说明板材材料性能对辊弯成形过程有着重要影响。
  • 基于Dynaform的SUV汽车B柱热冲压成形仿真分析与工艺研究
    陈泽中, 李响, 刘欢, 李文传, 李鑫
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 113-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.016
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    研究了采用B1500HS钢制成的某款SUV汽车B柱加强板的热冲压变形过程，利用中心差分法得到热冲压硼钢变形时单元体的温度公式，通过有限元模拟软件Dynaform建立B柱热-力-相耦合模型，研究B柱典型U形截面受力情况和温度场分布，同时分析B柱厚度、减薄率、屈服应力、硬度变化情况。有限元分析表明，B柱热冲压变形时，凸模圆角区和直壁区受到较大的拉应力及厚压应变的作用，易发生减薄。进行了B柱热冲压成形试验，结果表明，热冲压B柱的微观组织均为板条状马氏体，维氏硬度达到457 HV以上，屈服强度达到1200 MPa以上，满足热冲压零件淬火强化性能要求，验证了热冲压数值模拟的可靠性。
  • 二次胀形工艺对核主泵转子屏蔽套上环状鼓包的治理能力分析
    崔岩, 张立文, 张驰, 李飞, 申文飞
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.017
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    提出了采用二次胀形的办法解决焊接后屏蔽套上存在环缺陷这一问题。采用有限元软件MSC.Marc建立了核主泵转子屏蔽套二次胀形过程的二维轴对称有限元模型，利用上述模型模拟了带有环状鼓包的转子屏蔽套二次胀形过程，计算了带有环状鼓包的转子屏蔽套在第1次胀形和第2次胀形后的位移场和应力场分布，预测了第1次胀形及第2次胀形后带有鼓包的屏蔽套的半径分布，并与单次胀形工艺对相同屏蔽套的治理结果进行了对比，结果表明二次胀形工艺可以有效治理屏蔽套上的环状鼓包，且二次胀形对环状鼓包的治理能力优于单次胀形工艺。
  • 20钢花键冷滚打成形表层物理力学性能优化
    刘鑫, 王晓强, 崔凤奎, 苏涌翔, 姚国林, 刘东亚
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 125-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.018
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了实现对20钢花键冷滚打成形表层物理力学性能的合理控制，以冷滚打转速、进给量和滚打轮圆角半径为试验参数，进行了冷滚打成形正交试验，分别测量花键分度圆处的表层加工硬化程度和残余应力，采用田口理论信噪比权衡各加工参数对花键表层物理力学性能的影响程度；运用熵权理论与田口过程能力指数设置各评价指标的权重，建立花键表层物理力学性能的改进田口过程能力指数优化模型，使用广义简约梯度法对模型进行优化，将得到的最优加工工艺参数组合通过冷滚打成形试验进行验证，并对其表层微观组织形貌进行观察和分析。结果表明：进给量对冷滚打花键表层物理力学性能影响程度最大，滚打轮圆角半径次之，冷滚打转速最小；花键表层物理力学性能最优加工参数组合为冷滚打转速1581 r·mm-1，进给量42 mm·min-1，滚打轮圆角半径2 mm；所对应的花键表层物理力学性能最优值为：表层加工硬化程度148.92%，表层残余应力-85.83 MPa。
  • 板料组合方式对铝/钢异种金属板自冲铆接头性能的影响
    吕枫, 邓将华, 陈如明, 范治松
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 134-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.019
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用数值模拟与试验研究相结合的方法，研究了在铝/钢异种金属板自冲铆接中不同的板料组合方式下材料受力及变形情况，并通过拉伸-剪切试验测试了铆接接头性能。研究结果表明：数值模拟中铆钉腿尾部及与之相接触的下板区域应力应变较大，更容易发生失效；在板料放置顺序上，厚板应作为下连接板以获得较佳的结构特征参数，数值模拟与工艺试验的成形接头结构特征参数基本一致；采用接头特征参数评价自冲铆接性能是可行的，接头自锁强度与自锁量和底部剩余厚度成正相关，接头自锁量和底部剩余厚度越大，其自锁强度越高；在足够高的自锁强度下，适当增大板料厚度可提升成形接头的拉剪性能。
  • 基于形貌优化的高耐撞性电动汽车一体式电池箱设计
    谢晖, 楚博, 王杭燕, 陈佳求, 周诗琦, 孙延, 常灯祥
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 142-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.020
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了提高纯电动车电池箱体的整体结构性能，针对某款一体式电池箱进行了结构优化设计，利用有限元方法对其在跌落过程中所受的应力和变形情况进行了分析；同时对其进行了模态分析。根据分析结果，以一阶模态振动频率为约束条件，以质量最小为目标函数，对一体式电池箱上盖进行了形貌优化；将优化后的模型重新做了对比分析，结果表明，优化后电动汽车电池箱的性能得到了显著地提高，在质量基本不变的情况下，最大应力降低了10.65%，最大变形降低了32.34%，一阶模态提高了107.26%，避开了路面及驱动电机的主要振动频率，证明了形貌优化方法的有效性。
  • 基于侧面碰撞特性的B柱总成轻量化设计分析
    张伟
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 150-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.021
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于侧面碰撞吸能特点，对B柱总成进行轻量化设计。从材料、工艺、结构等方面入手，对原B柱外板和加强板进行轻量化设计，采用热成形材料替换、增加补丁板和激光拼焊等3种方案进行设计，采用侧面碰撞仿真分析对方案进行可行性验证，并将设计方案综合应用到实际车型中对方案进行检验。结果表明：3种方案均可实现轻量化设计；热成形材料替换方案的最大侵入量和侵入速度最优，材料的碰撞安全性最高；在满足碰撞安全性的前提下，激光拼焊方案和热成形材料替换方案的轻量化效果基本相当，所研究的案例轻量化效果达到减重16%左右；综合应用分析方案，在满足碰撞安全性法规的前提下，实现减重20%，同时仿真与试验误差控制在15%以内，表明研究结果可以应用于实际车型设计。
    • 材料性能与变形理论
  • 复杂应变率敏感性铝合金流变行为的表征
    张勇, 张氢, 孙远韬, 李思洪
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 159-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.022
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以NUMISHEET 2016 BM3中5系铝合金AA5086-H111为研究对象，建立其准静态温拉伸流变应力的本构模型。该材料在室温状态下的流变应力表现为负应变率敏感性；150℃时，随着应变率增加，由负应变率敏感性变为正应变率敏感性；240℃时为正应变率敏感性。针对传统指数型应变率相关项是一种单调函数，构成的本构模型一般用来描述正应变率敏感性的流变行为，很难表征这种复杂应变率敏感性流变行为的问题，给出了一种新的应变率相关项，并称其值为健壮系数。在不同应变率范围内，健壮系数可以表现出不同的单调性。结果表明，耦合新应变率相关项的本构模型可以较好地表征AA5086-H111在不同温度、不同应变率下的流变行为。
  • 冷变形对Cu-Cr-Ti合金性能和组织的影响及其织构转变
    袁继慧, 陈清香, 陈辉明, 谢伟滨, 杨斌, 汪航
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 164-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.023
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用大气熔炼-铁模浇铸的方法制备了Cu-Cr-Ti合金铸锭，通过热轧-固溶-时效-冷轧工艺制备了带材。采用配备电子背散射衍射系统（EBSD）的扫描电子显微镜（SEM）以及透射电子显微镜（TEM）等检测手段对冷轧后的Cu-Cr-Ti合金的组织与性能进行观测分析。结果表明，随着冷轧加工率增加，晶粒尺寸减小，位错密度增大，合金显微硬度升高；同时，变形中合金织构发生转变，随着冷轧的进行，{001}<110>旋转立方型织构减弱趋于消失，{112}<111>铜型织构先增强后减弱，{123}<634>S型织构体积分数一直增加，当加工率达到90%后，S型织构成为主要织构类型。
  • 先进高强DP980钢动态再结晶行为
    仲维锋, 庄利珍, 滕敦波
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 171-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.024
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在Gleeble 3500多功能热模拟试验机上，对高强DP980钢进行了单道次压缩实验，研究了该钢在1323~1423 K和0.05~10 s-1变形条件下的热变形行为，分析了变形温度和变形速率对流变应力曲线的影响，揭示了变形软化机制，分析了在热变形过程中微观组织的演变规律，分阶段建立了热压缩变形抗力本构模型。结果表明：流变应力对变形温度和应变速率都很敏感，随变形温度的增加和变形速率的减小而减小，低应变速率下呈动态再结晶型软化机制；应变速率ε>0.1 s-1时，呈动态回复型软化机制。同一变形温度下，低应变速率易于该钢中奥氏体再结晶的启动；同一变形速率下，变形温度越高，奥氏体再结晶现象越明显。分阶段所建立的本构模型预测值与实验值的相关系数达到0.9978，平均相对误差绝对值为2.67%，证明此模型具有较高精度。
  • 316LN钢高温流变行为研究
    赵恒良, 翟月雯, 周乐育, 芦建邦
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 176-181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.025
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    利用Gleeble-3800热模拟试验机对核电主管道锻造专用钢316LN钢进行等温热压缩实验，研究了应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s-1，变形温度为900、1000、1100、1200和1240℃，压缩变形量为60%条件下的316LN钢的高温流变行为。实验结果表明，高温流变应力在一定变形条件下，呈现出典型的单峰型动态再结晶的应力-应变曲线特征，随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低。采用Arrhenius双曲正弦关系描述316LN钢的高温流变行为，确定其热变形激活能Q=411.46 kJ·mol-1，建立316LN钢的流变应力本构方程，其结果可为核电主管道锻造工艺的数值模拟和工艺参数的确定提供参考。
  • 基于热加工图的7A55合金热变形控制及微观组织演变
    张秋道, 朱海琴, 李辉
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 182-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.026
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在Gleeble3500热模拟试验机上通过单道次热压缩实验，研究了7A55铝合金热变形过程中的高温流变行为，构建了热加工图。利用光学显微镜和透射电镜表征观测了变形后的微观组织演变规律。实验结果表明：7A55铝合金在热变形过程中具有动态软化趋势，应变速率敏感性高。随应变速率的增加，峰值应力和应变均提高；随变形温度的提高，峰值应力和应变均减小。在400~450℃温度区间，应变速率在0.01 s-1左右时，功率耗散效率均在35%以上，具有最优的热加工性。在较高的温度和较低的应变速率下易发生动态再结晶行为。较低温度和较高的应变速率缩短了变形时间，限制了位错的运动，抑制了动态回复和动态再结晶的进行。
  • 48MnV非调质钢热成形流动应力模型
    鞠晓辉, 申昱, 胡俊, 张杰, 于沪平
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 187-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.027
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过对48MnV非调质钢试样进行高温压缩试验，得到不同温度和应变速率下的流动应力曲线，分析了应力随应变的变化以及温度和应变速率对应力的影响规律，基于Zener-Hollomon参数建立了高温流动应力模型和动态再结晶体积分数模型。采用未参与模型建立的实验数据对所建立的流动应力模型和动态再结晶体积分数模型进行了验证。结果表明，所建模型与实验数据的符合程度较高，具有较好的可靠性。同时对微观组织进行了观察，随着应变速率的增加，同一温度下晶粒的尺寸逐渐变小。
  • 界面摩擦对5A02/SUS304覆层板胀形性能影响的理论及有限元分析
    高铁军, 王硕, 王晓康, 姚永杰
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 194-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.028
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对成形板与覆板之间的界面摩擦对成形过程的影响，采用理论分析和有限元方法对不同润滑条件下5A02/SUS304覆层板胀形过程进行了分析。得到了不同界面摩擦条件下胀形试件的经向拉应力和等效应力的变化规律。研究结果表明，胀形试件高度低于单层成形板极限胀形高度时，由于成形板与覆板的变形规律相似，界面摩擦对成形板的影响较小；胀形试件高度大于单层成形板极限胀形高度时，由于成形板与覆板变形规律相差较大，界面摩擦对成形板的影响较大；较大的界面摩擦系数有助于成形板经向拉应力的降低和胀形性能的提高。
  • 挤压比对7N01铝合金应力腐蚀性能的影响
    徐忠宣, 姜海昌, 王昀立, 张舵, 胡小锋, 戎利建
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 200-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.029
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    选取3种不同的挤压比10、22和35，研究了挤压比对7N01铝合金微观组织、力学性能以及应力腐蚀性能的影响规律。研究结果表明：随着挤压比的增加，合金的晶粒尺寸变小，挤压条带宽度变窄，合金的时效响应速度加快，合金的强度显著提升。同时，在挤压温升和冷却速度的双重作用下，随着挤压比的增大，合金中过饱和固溶原子的数量增加，晶界析出相的连续性发生改变，形成不连续-略连续（细小）-不连续（粗大）的变化过程，由此导致合金的应力腐蚀指数随着挤压比的增大呈现先增加后减小的趋势，因此在实际生产时，应避开挤压比为22以内的范围。
  • TA1铆焊复合接头与自冲铆接头力学性能对比
    魏文杰, 何晓聪, 易金权, 刘佳沐, 卢嘉伟
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 207-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.030
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用铆焊复合连接技术（对TA1进行自冲铆接后，再对其进行电阻点焊）对TA1钛板进行了连接，通过分析TA1铆焊复合接头与自冲铆接头的载荷-位移曲线和宏观失效形式，比较了TA1铆焊复合接头与自冲铆接头在静力学性能、截面成形、失效机理、能量吸收值等方面的不同。结果表明：铆焊复合接头的平均静失效载荷大于自冲铆接头的平均静失效载荷；与自冲铆接头相比，铆焊复合接头中铆钉与板材、板材与板材之间接触更致密；铆焊复合接头的失效形式为铆钉腿被切断，同时伴随下板撕裂，自冲铆接接头的失效形式为铆钉腿被切断；在能量吸收值方面，铆焊复合接头相比自冲铆接头更大。
  • 预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定
    吉喆, 高二庆, 沈承金, 宋庆雷, 徐杰, 郭涛
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 213-219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.031
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为通过锥形压痕代表应变和约束因子反求钛合金的应力-应变曲线，建立了预加载条件下的压痕变形有限元模型，使用预加载压痕实验的载荷-位移曲线验证了模型的可靠性。通过有限元模型研究了Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si（TC11）合金力学性能与代表应变和约束因子的关系。结果表明，TC11合金硬度与强度系数比值的自然对数与预应变和代表应变之和的自然对数呈线性关系。TC11合金代表应变范围为0.035~0.05，对应的约束因子的变化范围为3.08~3.42。代表应变和约束因子的值随合金性能变化而变化，并不存在固定的值。代表应变随着压痕塑性变形区平均应变增加而增加。由本方法确定的压痕代表应变和约束因子计算的代表应力与TC11合金应力-应变曲线重合良好。
  • 轮毂单元轴铆塑性成形应力应变和力学分析
    舒伟才, 杨建国, 徐立培, 郭权, 高增梁
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 220-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.032
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对轴铆成形装配存在内圈滚道变形以及预紧力过大或不足的问题，采用有限元方法模拟了轴铆成形过程，分析了轴铆成形后轮毂轴大变形区的应力应变特点。研究了进给位移和轮毂轴回火温度对铆压成形的影响，基于应力应变和作用力分析探讨其原因和机理。结果表明：轮毂轴轴铆成形属于压缩类变形，以剪应变为主。剪应变引起形状变化，证明了轴铆工艺轴铆力小的工艺优点；当进给位移小于一定值时，轴铆力最大值不变。仅当进给位移大于一定值时，轴铆力最大值和预紧力随着进给位移的增加而增加；随着轮毂轴回火温度降低，轴铆力最大值增加，剪应变增加，预紧力降低。
  • 热轧无缝矩形钢管截面轮廓理论模型分析
    王兴东, 黄志久, 徐福军, 李震
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 228-233. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.033
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为优化轧机孔型参数，降低热轧无缝矩形钢管开发成本，提出一种横向截面轮廓预测理论模型。基于四辊式轧机工作原理和孔型结构特点，提出了钢管截面面积及中性层长度不变等假设条件，并在此基础上抽象出了钢管截面1/4中性层几何模型。基于几何学及数学原理，构建了钢管截面轮廓理论模型。以外径Φ123.42 mm、壁厚4.54 mm的圆管轧制为80 mm×120 mm矩形管的过程为研究对象，基于上述理论模型对截面轮廓参数进行了计算；利用有限元技术，对该矩形管的热轧过程进行了仿真。对比分析结果表明，理论模型在一定程度上能够预测钢管截面轮廓形状，二者圆角半径的误差为13.23%。且轧机数量越多，预测结果越准确。
  • 基于修正Johnson-Cook模型的C5191-H磷青铜高速冲裁本构关系
    胡道春, 王蕾, 王红军
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 234-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.034
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对高速冲裁过程中材料的应变硬化、应变速率强化、热软化效应数据难以获取，无法建立物理仿真动态模型的问题，利用Gleeble-3500热模拟试验机和分离式Hopkinson拉杆装置对C5191-H磷青铜分别进行应变速率为1、500、1000和1500 s-1、温度为20~400℃的拉伸试验，利用试验数据拟合并修正了经典的Johnson-Cook动态方程，并在高速冲裁数值模拟中验证了修正后的本构方程的有效性。结果表明：C5191-H磷青铜拉伸变形时呈现出明显的应变硬化和应变速率敏感性；利用试验数据拟合并修正应变强化项的Johnson-Cook动态本构模型，此模型具有较高的大应变、高速率、热效应本构关系描述精度，并能较好地描述该材料的高速冲裁物理仿真过程。
  • 材料循环软化性能对安定极限载荷的影响
    郭宝峰, 韩舒婷, 邹宗园, 金淼, 赵石岩, 李群
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 241-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.035
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对材料的循环软化性能对结构安定极限载荷的影响展开研究。以机械结构中常用的具有循环软化性能的Q235材料为研究对象，通过拉伸试验和循环加载试验进行相应的力学性能测试，进而以安定性分析研究中带中心圆孔方板这一典型结构为例，基于上述试验所测定的材料性能参数，对其受均布拉伸载荷循环作用情况下的安定极限载荷进行了有限元分析，并对方板进行了安定极限载荷的物理试验测试。结果显示，通过拉伸试验及循环加载试验所测得的Q235的屈服强度分别为293.1和251.3 MPa，采用以循环加载试验测定的屈服强度得到的方板的安定极限载荷，较采用拉伸试验的减小约14.1%，且更接近试验测试结果。
  • Ti-Al层状复合板Ⅱ型层间断裂关键参量研究
    王锟, 皇涛, 陈拂晓, 詹梅, 郭俊卿, 李艳阳, 裴彦博
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 248-253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.036
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用端边切口三点弯曲试验（3ENF）方法，分析了试样宽度、试样长度、预制裂纹长度和弯曲模式对载荷-位移变化的影响规律；优化了3ENF合理的试样尺寸，具体参数为长70 mm，宽5 mm，预裂纹长度25 mm，钛层在弯曲外侧；获得了合理试样尺寸下Ti-Al层状复合板3ENF的力-位移曲线；基于优化的试样尺寸获得了Ti-Al层状复合板界面切向应力最大值τmax和界面开裂特征位移δt两个关键参数的合理值，分别为124.1 MPa和10.9 mm。研究结果为后续采用有限元方法研究Ti-Al层状复合板冷塑性成形过程中界面分层损伤失效行为提供了重要数据支撑。
  • 引入相组成的L-H断裂准则在热冲压硼钢剪切仿真中的应用
    岳览, 李永丰, 罗爱辉, 徐伟力, 李淑慧
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 254-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对热冲压硼钢的相组成特点，通过不同的热处理工艺获取了6种相组成的B1500HS板料，设计了3种拉伸试样，利用数字图像相关技术（Digital Image Correlation，DIC）测量了试样的断裂应变与断裂带的应变比并计算得到了应力三轴度和洛德角参数。基于L-H断裂模型，计算得到了适用于每种相组成的断裂准则并将马氏体相体积分数引入其中。通过ABAQUS/Explicit仿真平台，对考虑相组成与不考虑相组成的材料进行了剪切仿真。结果表明，相比于不考虑相组成的仿真，考虑相组成的仿真模型得到的断面形貌与试验结果吻合较好，验证了断裂模型的准确性以及在热冲压剪切中考虑相组成的必要性。
  • 基于均匀设计的喷丸指标响应面模型建立及应用
    田硕, 尚建勤
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 260-267. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.038
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对2024-T351铝合金试验件，利用直径Φ3.18 mm大尺寸弹丸，选取喷丸气压、进给速度及弹丸流量3个重要喷丸工艺参数，通过设计均匀试验并运用MATLAB软件对喷丸试验结果进行逐步回归分析，建立弹坑直径、弹丸速度和覆盖率3项喷丸指标与喷丸工艺参数间的二阶响应面模型。利用该模型并结合多弹丸撞击有限元模型获得相应喷丸工艺参数下的平均诱导应力场，从而实现喷丸成形应力场法数值模拟。模拟变形结果与试验变形结果对比表明模拟值均小于相应试验值，最大误差14.8%，平均误差9%，二者符合较好，表明基于喷丸指标响应面模型的应力场法数值模拟方法完全可以应用于喷丸成形数值模拟分析。
  • 基于CPRVE模型的304不锈钢极薄箔材参数标定
    范婉婉, 王涛, 侯洁, 韩建超, 郭雄伟, 张斌, 任忠凯
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 268-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.039
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于晶体塑性有限元方法（CPFEM）结合形状因子与临界距离控制生成的三维晶体塑性代表体积单元（CPRVE）模型，模拟了304不锈钢极薄箔材的单轴拉伸过程。将代表性体积单元（RVE）模型的单轴拉伸结果与拉伸实验结果进行匹配，标定了304不锈钢极薄箔材的晶体塑性参数，分析了晶粒个数和晶粒内单元数对RVE模型的影响。结果表明，包含512个随机取向的晶粒，每个晶粒内约有125个单元的RVE模型可以准确地体现304不锈钢极薄箔材的宏观力学性能。使用标定的晶体塑性参数模拟单轴拉伸应变为0.54时的织构演化，模拟结果与EBSD测得的织构演化结果相吻合，证明了标定的晶体塑性参数的准确性。
  • 多层金属平板模具热-力载荷分析方法的对比研究
    王华君, 饶润胤, 刘维, 靳湾湾, 朱春东
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 274-279. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.040
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在功能梯度材料板结构理论及均质热锻模热-力载荷解析计算方法的基础上，根据多金属平板模具各覆层材料的物性参数沿厚度方向规律，结合热锻过程中多层金属平板模具与金属坯料之间存在热传递现象，建立了多层金属平板模具热-力载荷的解析计算模型，获得了多层金属平板模具温度及应力的解析值。建立了多层金属平板镦粗模具的热-力耦合有限元模型，获得了多层金属平板模具在热态镦锻下的应力分布。在多层金属平板模具上完成了圆柱体镦粗试验，获得了模具关键位置温度变化的实测值。在以上研究的基础上，将解析值、模拟值和实测值进行了对比，验证了多层金属平板模具热-力载荷分析方法的正确性。
  • 双曲面扁壳类汽车覆盖件刚度的影响因素权重分析
    赵立红, 于海平, 雷呈喜, 吴滨
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 280-286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.041
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于汽车覆盖件成形特点，建立了研究刚度问题的双曲面扁壳试验研究模型和有限元模拟模型，试验验证了数值模拟对覆盖件刚度的分析与预测的可靠性。采用数值模拟和试验相结合的方法研究探讨了各影响因素，即板材几何形状、成形工艺因素及材料性能参数对刚度的影响规律，分析各因素间对刚度的影响权重，揭示双曲面扁壳类覆盖件刚度的影响机制。在减重节能背景下，在不增加板料厚度的情况下，改变汽车的流线设计，选择合适的材料以及调整成形时的工艺参数将有助于提高汽车覆盖件的刚度。
  • RTTS封隔器卡瓦咬伤套管裂纹塑性扩展分析
    曹银萍, 索红娟, 窦益华, 仝少凯
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 287-292. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.042
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了解RTTS封隔器卡瓦处套管的咬伤裂纹在内压作用下的塑性扩展规律，避免此处套管在后续工况中发生疲劳断裂，运用断裂力学理论建立了RTTS封隔器卡瓦处套管二维裂纹与三维裂纹扩展模型，分析了套管二维裂纹和三维裂纹失稳扩展塑性区尺寸。结果表明，卡瓦处套管径向裂纹的塑性扩展显著降低了套管的抗内压强度；内压产生的环向应力是导致卡瓦处套管径向裂纹失稳扩展的主要根源；卡瓦处套管径向裂纹扩展的塑性区尺寸随套管内压的增大而非线性增大。研究可为优选套管管材和控制施工套压提供参考。
  • 型材结构搅拌摩擦焊全热力耦合仿真分析
    韩锐, 刘其鹏, 高月华, 潘杨, 杨鑫华
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 293-299. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.043
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于DEFORM-3D软件建立三维全热力耦合有限元模型，对轨道车辆中典型的型材结构搅拌摩擦焊接过程进行仿真研究。分析了型材搅拌摩擦焊接过程中型材的温度场分布和材料变形情况，同时采用点追踪的方法研究前进侧和返回侧相应位置材料的流动特征，进一步讨论了搅拌头转速、焊速以及下压量变化对焊接温度和等效应变的影响。研究结果表明：温度场分布和等效应变分布与型材接头的结构特征相关；前进侧和返回侧材料变形和流动差异显著；焊接温度和等效应变随转速升高而升高，随焊速升高而降低；焊接温度随下压量增大而升高，等效应变对下压量变化不敏感。
    • 成形装备与智能制造
  • 连退机组快冷段带钢振动模型及其影响因素研究
    白振华, 王志龙, 赵圳, 刘亚星, 郭丽涛
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 300-306. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.044
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对连退机组快冷段内部运行带钢的振动缺陷问题，充分考虑到连退机组快冷段的设备与工艺特点，在分析了快冷段带钢振动产生机理的基础上，采用分段离散法，将带钢均匀离散化为微小单元，通过对单元与单元间连接部分作弹簧振子处理的手段，研究了单元间的作用力及其向振幅的转化过程，进一步建立了一套适合于连退机组快冷段带钢振动预报模型，实现了带钢振幅大小的函数表达及带钢振动的定量预报。随后，定量分析了带钢加速度、风机转速、风箱与带钢之间的距离、张力等因素对带钢振动的影响规律，带钢加速度、风机转速、风箱与带钢间距和带钢的振幅呈正相关，而张力和带钢的振幅呈负相关。该模型被推广应用到某1420连退机组的生产实践，取得了良好的效果。
  • 二次冷轧过程DOS油涂油量对乳化液油膜析出效率的影响
    李小峰, 崔亚亚, 张立更, 白振华
    塑性工程学报. 2019, 26(4): 307-312. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.04.045
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对以往现场对于二次冷轧机组带DOS油轧制对轧前带钢表面乳化液油膜析出效率没有理论模型，影响润滑控制的问题，结合二次冷轧机组直喷系统的设备与工艺特点，在引入直喷系统乳化液撞击带钢形成油膜析出率和直喷系统乳化液润湿性影响系数概念的基础上，建立了一套适合于二次冷轧带DOS油轧制轧前带钢表面乳化液油膜析出效率模型。选择典型规格产品定量分析了DOS油涂油量、乳化液析出距离和带钢入口轧制速度对乳化液油膜析出效率的影响，并将其应用到某1220二次冷轧机组的生产实践，编制出了相应的模型计算软件，使用效果良好。
塑性工程学报
Journal of Plasticity Engineering
ISSN 1007-2012
CN 11-3449/TG

版权所有：中国机械工程学会版权所有,未经同意请勿转载
技术支持：北京玛格泰克科技发展有限公司