2020年, 第27卷, 第11期　
刊出日期：2020-11-28

  

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综合评述
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  材料特性数据对成形仿真精度的影响(上)——实验数据及其应用

  连昌伟, 吕超, 胡卫龙

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 1-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.001

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  板料成形的仿真精度主要取决于描述材料塑性变形特征的塑性本构关系。而塑性本构关系的预测能力则是由在不同应力状态下所获得的实验数据所定义。用于描述板材塑性变形特性的实验数据包括初始屈服、后续强化以及各向异性塑性变形参数等。为了应用不同的实验数据来恰当地表征仿真所用的材料模型，首先需要了解仿真成形零件的主要加载应力特性；其次需要合理应用由不同实验方法所获得的实验数据，使所定义的材料塑性本构模型能够充分反映出材料在整个均匀塑性变形过程中所表现出的材料强化与塑性变形特性，而非局部区域或者某一特定点处的实验特性。分析了应用不同实验数据定义仿真材料塑性本构关系对模拟结果所产生的不同影响。提出在应用材料的一些特殊实验结果时，除了需要考虑选择不同的流动准则，还需要考虑所涉及的塑性本构关系是否可以充分揭示出材料所对应的实验特性。
塑性成形技术与工艺
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  铝合金带筋板柔性多点模渐进压弯成形工艺仿真与实验

  郝永刚, 张志超, 祝全超, 刘伟

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 12-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.002

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  针对薄腹高筋壁板构件滚弯或压弯成形存在筋条失稳和开裂等成形难题，提出一种柔性多点模渐进压弯成形新工艺。研究了筋高比、相对弯曲半径和加载方式对柔性多点模渐进压弯成形过程的变形行为、应力应变和缺陷的影响。结果表明，该工艺与整体压弯相比，可使最大拉、压应力分别降低34.7%和37.2%，提高了带筋板条的变形稳定性。当最大筋高比为7.5、最小相对弯曲半径为150时，渐进加载方式成形件的最大等效应力为385.5 MPa，减小了3.65%，最大等效应变为2.8%，减小了14.3%，成形力29.9 kN，减小了7.7%，且相比于一次加载方式成形件的应力、应变分布更加均匀，显著提高了带筋板条的变形稳定性。
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  基于侧碰工况的某电动汽车B柱多目标变截面优化设计

  谢晖, 周诗琦, 王品健, 王杭燕, 唐泽皓, 楚博

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 18-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.003

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  以某型电动汽车为例，建立了整车以及台车有限元模型，经过整车侧碰分析后，通过设置合理的边界条件，对模型进行了简化。得到仅保留侧围的局部侧碰模型，能在保证仿真试验的结果准确可靠的同时提高计算效率。随后，基于简化侧碰模型，对变截面B柱进行多目标优化设计。根据分析结果得到B内外板A、B、C、D和E这5块区域厚度最优组合为0.8、1.2、0.8、1.3和1.2 mm。经过B柱的变截面设计并优化后，整车侧碰性能得到明显提升，B柱上测量点处碰撞中的峰值侵入量与峰值侵入速度均有所降低，保障了其安全性能，同时在质量上减轻了6.5%，达到轻量化设计的目的。
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  基于关键薄壁件成形历史的整车侧面碰撞仿真

  肖罡, 卜晓兵, 郭鹏程, 杨旭静, 冯江华

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 26-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.004

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  以某企业在研车型为研究对象，研究了关联车身侧面碰撞安全性能的关键薄壁件在冲压成形过程中的拉延减薄、残余应力及等效塑性应变等历史信息对整车侧面碰撞仿真精度及有效性的影响。结果表明：冲压成形所产生的应变强化大于因壁厚减薄所产生的弱化，引入冲压成形历史的侧面碰撞仿真结果在侵入量和侵入速度峰值方面较未考虑冲压成形历史时均更小，且侵入速度的仿真结果更接近于试验结果。导入冲压成形历史进行侧面碰撞仿真可以提高整车侧面碰撞仿真的精度，更好地指导汽车车身设计，防止过设计现象的产生，为企业节省研发时间和成本。
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  B形防撞梁热辊弯成形过程仿真和试验研究

  张骥超, 雷呈喜, 石磊

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 35-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.005

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  提出了一种适用于超高强度复杂截面管件类零件的热辊弯成形工艺。首先根据B形防撞梁热辊弯工艺过程建立了管件热辊弯多场耦合数值模拟整体流程，并采用ANSYS与ABAQUS/Explicit有限元仿真软件分别完成了电磁-热场耦合及热-力场耦合分析。在此基础上，根据感应加热温度场分布均匀性和成形后零件曲率半径要求，确定了感应线圈设计、弯曲进给速度及推弯速度等工艺参数。最后完成了实验装置开发和样件试制，并对样件截面显微硬度、金相以及零件弯曲曲率半径和整体尺寸精度进行了检测。结果表明：防撞梁热辊弯工艺样件截面典型位置抗拉强度大于1450 MPa，样件整体尺寸公差满足技术要求。
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  外载荷对激光弯曲成形边界效应的影响

  董文彬, 张雅晶, 缑瑞宾, 陈丰

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.006

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  为了探究外载荷对DP980钢板激光弯曲成形边界效应的影响，采用有限元分析手段对无外载荷、施加两个大小相等以及大小不等的外载荷3种情况进行数值模拟，并计算了每种情况下板材弯曲角的相对变化率，以此来评价边界效应的大小。结果表明，在钢板自由端的两端点处分别施加一个垂直于钢板且朝向激光束方向的外载荷可改善激光弯曲成形的边界效应现象，且当两个外载荷均达到40 N时，边界效应的改善效果最明显。同时，钢板的平均弯曲角也随着外载荷的增大而增大，这表明外载荷的施加有利于提高钢板激光弯曲成形的效率。
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  正挤压-弯曲剪切变形AZ31/6061复合板组织及性能研究

  卢立伟, 项瑶, 盛坤, 刘晓烨, 马旻, 吴志强, 蔡志华, 伏明珠, 罗俊辉, 张景怀

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 46-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.007

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  利用正挤压-弯曲剪切变形技术成功制备出AZ31/6061层状复合板。通过DEFORM-3D有限元模拟，分析了正挤压-弯曲剪切变形过程中复合坯料的变形行为；采用金相显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机等检测手段，研究了正挤压-弯曲剪切变形AZ31/6061复合板的微观组织及力学性能。研究结果表明：正挤压-弯曲剪切变形的对称性模具结构设计可有效协调复合坯料变形过程中的等效应变、应力以及金属流速。在380℃下挤压变形制备AZ31/6061复合板，镁合金发生完全动态再结晶，平均晶粒尺寸可细化至1~2 μm，铝合金晶粒沿着挤压方向被拉长。挤压后层状复合板力学性能优良，抗拉强度高达256 MPa，断裂伸长率为20.5%。
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  正挤压-弯曲剪切变形对AQ80镁合金组织及性能影响

  项瑶, 卢立伟, 盛坤, 刘晓烨, 马旻, 张景怀, 陈刚, 唐伦圆, 伏明珠, 马虎文

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.008

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  利用正挤压-弯曲剪切变形新工艺制备AQ80镁合金板材。采用金相显微镜和扫描电镜分析挤压过程中AQ80镁合金微观组织、晶粒尺寸和第二相的变化，通过X射线衍射仪和万能拉伸试验机等检测手段，研究了正挤压-弯曲剪切变形对AQ80镁合金织构及力学性能的影响。研究结果表明：正挤压-弯曲剪切变形使AQ80镁合金发生完全动态再结晶，最终形成了均匀细晶组织，平均晶粒尺寸约为2.5 μm。AQ80镁合金中析出相促进动态再结晶并抑制晶粒长大，且具有析出强化效果。挤压后AQ80镁合金的基面织构被削弱，综合力学性能优良，屈服强度高达259 MPa，抗拉强度高达370 MPa，相较于挤压前抗拉强度提高了13.8%，伸长率升高至18%。
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  考虑层间内聚力的纤维增强金属层板成形工艺优化

  绳斯佳, 郎利辉, 关世伟, 张猛

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 59-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.009

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  采用半固化充液成形技术成形纤维增强金属层板零件。提出一种评估层间内粘性聚力的试验方法，设计相关夹具以保证纤维增强金属层板在厚向载荷下层间可产生不协调变形，分析了层板在变形过程中层间粘性内聚力作用的规律，并探究了厚向载荷和相对变形速度对半固化层板变形的影响。结合层间树脂的变形特征及内聚力作用对半固化层板变形的影响规律，利用充液成形技术优化液室压力加载曲线，获得了质量良好的零件。结果表明，较小的成形速度、阶梯式的液室压力和压边力加载路径可使复合层板向深腔区进料多，层间应力松弛充分且层间粘性内聚力作用小，使层间发生有益的不协调变形，提高了层板的成形极限。
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  基于DKT12壳单元的板料冲压成形中重力加载变形模拟仿真

  宋云鹤, 秦雪娇, 鲍益东

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 65-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.010

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  运用虚功原理将DKT12壳单元应用于板料冲压成形仿真中，建立了高效率的适用于具有明显弯曲效应的重力加载变形的有限元仿真模型，集成了重力加载仿真模型于自主开发的QUICKFORM板料成形有限元求解器。在此基础上模拟了汽车引擎盖外板毛坯的重力加载变形，与实验结果和基于增量法的商业软件DYNAFORM的模拟结果进行比较。模拟了重力加载变形后的拉伸工序，并将成形件厚度与实验结果和DYNAFORM模拟结果进行了比较。研究表明，汽车引擎盖外板重力仿真结果与实验和商业软件模拟结果一致，QUICKFORM求解器准确预示出了成形件危险点位置和危险点厚度，验证了该仿真模型的有效性。
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  基于半监督深度网络的冷连轧轧制力预报

  魏立新, 翟博豪, 赵志伟, 刘建朋, 孙浩

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 70-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.011

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  针对冷连轧生产中难以建立准确的轧制力数学模型的问题，提出了基于半监督深度网络的轧制力预报模型。首先，使用堆叠去噪自编码器逐层提取输入数据的高阶特征表示。为提高特征提取的有效性，根据输入值与目标值的相关性程度，对其各维度特征损失函数施加不同比例，构成比例损失堆叠去噪自编码器。然后，使用比例损失堆叠去噪自编码器提取的高阶特征初始化深度网络，对目标值进行预测。仿真结果表明，该模型预测精度可控制在3%以内，实现了轧制力的高精度预测。
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  经济型双相不锈钢热轧板表面起皮缺陷成因及唯象模型

  赵洁, 邹德宁, 陈兴润, 钱张信

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 77-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.012

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  通过采用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪以及电子探针显微分析仪等手段，对热轧钢板表面缺陷进行了形貌观察和成分分析，对热轧板表面的氧化皮进行了电子探针检测。研究发现起皮缺陷中Fe、Cr、Mn和O的含量较高，为典型的氧化皮成分；指出微裂纹的形成是由轧制过程中奥氏体和铁素体塑性变形不协调导致的，轧制时裂纹扩展并将氧化皮卷入基体，酸洗后形成起皮缺陷。基于上述推断，建立了经济型双相不锈钢表面起皮缺陷形成过程的唯象模型。结果表明，减少氧化物的生成能有效避免表面缺陷的形成。
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  超声振动作用下介观尺度纯钛镦粗实验研究

  张家兴, 申昱, 于沪平, 董湘怀, 胡俊

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 85-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.013

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  利用自主设计的超声振动实验装置，在超声振动条件下对介观尺度纯钛TA1微圆柱进行了镦粗实验，研究了超声振动对介观尺度纯钛流动应力的影响。结果表明，随着超声振动功率的增大，真实应力下降的幅度增大。在试样尺寸不变条件下施加超声振动，随着晶粒尺寸的增大，真实应力下降的幅度减小；在晶粒尺寸不变条件下施加超声振动，随着试样尺寸的增大，真实应力下降的幅度减小。同时，随着超声振动功率的增大，材料的硬化指数增大。在试样尺寸不变条件下施加超声振动，随着晶粒尺寸的增大，材料的硬化指数逐渐增大；在晶粒尺寸不变条件下施加超声振动，随着试样尺寸的增大，材料的硬化指数逐渐增大。
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  航空发动机用薄壁细长轴旋锻校形工艺研究

  王聚存, 田天泰, 张以升, 彭谦之, 曹苗, 张琦

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 91-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.014

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  针对航空发动机用薄壁细长轴零件内孔直径超差问题，提出了一种旋转锻造校形工艺。以大深径比细长轴为研究对象，通过旋转锻造的方法对内孔直径超差的不合格零件进行校形。设计了细长轴旋转锻造工艺参数和流程。通过有限元模拟的方法确定了适合不合格零件的径缩量，研究了管料缩径过程中的金属流动规律。基于模拟获得的参数，对航空发动机用薄壁细长轴进行旋转锻造校形实验，得到能满足再次深孔加工要求的细长轴。模拟结果表明，航空发动机用薄壁细长轴的径缩量为1.5 mm时，内孔直径为Φ22.53 mm，满足设计要求；实验结果表明，径缩量为1.5 mm时，内孔直径为Φ22.68 mm，最大直线度误差为0.068 mm，满足零件的再制造要求，旋锻加工后硬度提升3.6%，不影响零件使用。
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  挤扭模通道倒圆角半径对铜合金塑性变形的影响

  李永志, 谢玉敏, 纪良波

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 97-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.015

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  基于Deform-3D体积成形软件，对CDA110铜合金挤扭成形进行数值模拟，研究挤扭模通道横截面的不同倒圆角半径R值对坯料等效应变、挤扭力及模具应力的影响规律及变形均匀性；采用自行设计的倒圆角半径R=1.5 mm的模具，对该合金进行室温挤扭实验并与模拟结果进行对比分析。结果表明：R越小，挤扭力越大，模具应力分布越不均匀，挤扭剪切塑变能力越强；R越大，挤扭剪切塑变能力越差，但变形均匀性越好；优选倒圆角半径R值为1.0~1.5 mm时（挤扭模通道横截面尺寸10 mm×10 mm），可保证坯料挤扭强剪切塑性变形量，且挤扭力和模具应力显著降低。实验结果证实，合适的倒圆角半径R能确保材料整体细晶化，且不同区域材料硬度分布差距减小，变形均匀性增强。
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  爪极预锻组合模具的过盈配合设计

  杨程, 许晨, 庄晓伟, 章建军, 王玲

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 103-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.016

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  为研究爪极预锻过程中过盈配合设计对组合模具应力的影响，利用有限元软件对不同模芯外径和过盈量的组合模具进行应力模拟。对预锻模具只受成形力或预紧力的两种受力情况进行了分析，论述了过盈量和模芯外径对模具应力的影响，对过盈量和模芯外径的参数组合进行了设计，结果表明：爪极预锻上模受成形力和预紧力作用时，将模芯外径和过盈量分别设计为Φ129和0.26 mm，可以使模芯的等效应力从1540 MPa降低为1260 MPa，同时保证预应力环的等效应力达到最低，且在安全范围内。对分析结果进行了实际生产验证，结果表明模芯的爪部两侧型腔和凸台圆角型腔未出现开裂。
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  金属波纹管热屈曲成形数值模拟研究

  丁子祈, 何乃辉, 韩先洪

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 109-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.017

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  研究了金属管材在高温软化和轴向压力作用下的局部屈曲变形行为，实现了304不锈钢波纹管的热屈曲成形。通过二次开发的DFLUX和FILM子程序在Abaqus软件上模拟了实验过程中的感应加热和喷气冷却作用，建立了金属波纹管热屈曲成形有限元模型。通过对比测温点温度及波纹高度的模拟值与实测值，验证了所建立的模型具有良好的计算精度。在此基础上，应用该模型计算了加热宽度对成形结果的影响，结果表明，随着加热宽度的增加，波纹管高度和壁厚分别有小幅度上升和下降，采用热屈曲技术成形的波纹管未出现减薄现象，且整个波纹轮廓上波峰位置处壁厚最大。
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  单道熔丝积材残余应力分布及锤击消除研究

  权国政, 赵江, 卢顺, 张建生, 董旭刚, 周杰

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 115-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.018

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  通过植入焊接移动热源程序于有限元软件中，建立了平板单道熔丝积材有限元模型；再将熔丝积材的有限元模拟结果作为初始条件输入接触锤击模型中建立了熔丝-锤击显隐式分步耦合有限元模型，模拟得到熔丝积材后温度场和残余应力场分布，以及锤击后的残余应力场分布。此外，重点分析了锤击速度和锤头形状对熔丝积材残余应力的消除效果，结果表明，适当增大锤击速度，选用小端面圆形锤头能获得更优的残余应力消除效果。通过自主研制的大型数控电弧熔丝积材原型设备开展积材-锤击实验，验证了有限元模型的有效性及锤击消除残余应力方法的可靠性。
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  干片式制动器加压机构塑性变形有限元模拟

  任毅如, 马新星, 杨玲玲, 杨士磊, 宁克焱

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 125-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.019

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  为了揭示高温和材料类型对制动器机构塑性变形的影响，采用有限元方法对38CrSi和GCr15等典型材料和高温条件下的加压机构塑性变形规律进行研究。建立了弹子加压机构的显式动力学有限元模型，给出了典型材料力学性能随温度的变化曲线。研究了典型载荷下的弹子等结构应力应变随时间的演化规律。对高温高压情况下的加压机构塑性变形规律进行研究，对比了1Cr13、40Cr、30CrMnSiA和38CrSi材料的加压机构弹塑性变形性能。结果表明，最大等效应力随着挤压载荷的增加而增加。当载荷从240 kN增加到480 kN时，转动盘由弹性变形转变到塑性变形状态。480 kN载荷情况下，转动盘在200和300℃时的塑性应变分别为100℃时的1.49倍和3.10倍。高温情况下，38CrSi在480 kN时出现了0.002的塑性应变，而1Cr13则在高达720 kN时才会产生塑性应变。
材料性能与变形理论
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  亚稳双相不锈钢中奥氏体相尺寸对TRIP效应的影响

  邹宗园, 王宏中, 陈雷, 李文权, 金淼

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 131-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.020

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  对一种亚稳双相不锈钢坯料进行不同变形量的轧制，然后采用相同的固溶热处理，得到了奥氏体相体积分数相同但尺寸特征不同的坯料。对其进行了拉伸试验，并利用X射线衍射仪对不同变形阶段的马氏体转变量进行了测量，以奥氏体相尺寸为特征参量分析了不同奥氏体相尺寸坯料的拉伸曲线及马氏体转变量随变形量的变化曲线。通过分析上述坯料的拉伸力学性能的差异、马氏体转变速率和加工硬化率的变化规律，探讨了奥氏体相尺寸、马氏体相变及应变硬化之间的关联关系，进而阐明了奥氏体相尺寸对TRIP效应的影响规律。
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  QP980钢相变及力学行为研究

  冯怡爽, 韩国丰, 牛超, 何霁, 陈新平, 李淑慧

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 137-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.021

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  进行了QP980钢在不同变形模式下的力学性能和相含量测试。结果表明：QP980钢的应变诱发马氏体相变行为强烈地依赖变形模式。不同变形模式下相变行为的不同造成了微观组织成分的差异，最终导致了硬化行为的不同。板材变形过程与其微观组织转变相关，而奥氏体转变过程又依赖于变形过程的加载方式，材料力学行为具有宏微观耦合的特点。用传统的Mises屈服方程及等向强化模型不能很好地描述QP980钢的屈服行为，产生这种现象的本质原因是不同变形模式下马氏体相变的速度不同。与Mises和Hill's 1948屈服轨迹相比，使用Verma屈服轨迹能更好地描述QP980钢在线性加载条件下的屈服轨迹演化规律。
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  含钛H13钢热变形行为及热加工图

  张彦敏, 王永健, 张帅帅, 韩文奎, 王要利, 宋克兴

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 144-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.022

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  在变形温度950~1150℃，应变速率0.01~10 s^-1，最大变形量为50%的条件下，对含钛H13钢进行高温热压缩实验。研究了含钛H13钢的高温热变形行为，得到了不同变形条件下的流变应力曲线，建立了含钛H13钢的高温热变形本构方程。基于动态材料模型建立了热加工图。结果表明：流变应力曲线呈现两个阶段，应变硬化急速上升阶段和稳定状态阶段，在高应变速率条件下存在断续再结晶行为；高温热变形本构方程与试验结果吻合较好，计算得到含钛H13钢的热变形激活能为560.49 kJ·mol^-1。推荐适合该材料的热加工工艺参数为变形温度1080~1150℃、应变速率0.01~1 s^-1。
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  57Ni-22Cr-14W-2Mo高温合金的高温本构模型及微观组织演化

  袁志钟, 崔树刚, 罗锐, 程晓农, 陈乐利, 曹赟, 高佩, 韩敏, 裴昌磊

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 151-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.023

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  利用Gleeble-3500热模拟试验机，结合光学显微镜和电子背向散射衍射等表征手段系统研究了57Ni-22Cr-14W-2Mo高温合金在变形温度为900~1100℃、应变速率为0.01~5 s^-1条件下的塑性变形行为。考虑应变量对57Ni-22Cr-14W-2Mo合金流动应力的影响，构建出耦合应变量的改进型本构模型，预测材料在变形过程中的流动应力，其预测值与实际值平均相对误差为6.9976%。基于动态材料模型推导出57Ni-22Cr-14W-2Mo合金的热加工图，并确定功率耗散峰值区域为：变形温度为1050~1100℃、应变速率为0.05~0.3 s^-1。结合该变形参数下的微观组织特征，可知等轴状的再结晶晶粒和极细的新生再结晶晶粒完全吞噬了原始晶粒，晶粒呈现随机取向。建议将功率耗散峰值区域作为57Ni-22Cr-14W-2Mo合金的最佳热加工区间。
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  300M钢热扭转变形条件下的变形行为研究

  赵明杰, 黄亮, 李建军, 章晓婷, 李蓬川

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 159-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.024

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  为了更好地揭示300M钢热锻成形过程中的变形机制，通过热扭转实验研究了300M钢在变形温度范围为900~1150℃、等效应变速率范围为0.0115~1.15 s^-1条件下的流动行为。根据300M钢热扭转变形的流动应力曲线，分别建立了300M钢的本构模型和临界应变模型。分别将300M钢在剪切应力和压应力状态下的特征应力和特征应变进行对比发现，300M钢的流动行为受到应力状态、变形温度及应变速率的耦合影响。当材料的变形抗力较高时，其流动行为明显受到应力状态的影响。当变形抗力较低时，其流动行为几乎与材料的受力状态无关。此外，300M钢动态再结晶过程发生的时刻对变形温度和应变速率的敏感性明显不同。
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  SUS304不锈钢Lemaitre损伤模型参数研究

  王治磊, 周杰, 杨波, 易力力, 董建鹏, 熊江茗

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 167-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.025

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  为了研究SUS304不锈钢材料的损伤和塑性断裂行为，利用有限元软件ABAQUS提供的二次接口，开发了基于Lemaitre本构模型的VUMAT用户材料子程序。然后在万能试验机上对标准试样进行加载卸载实验得到SUS304不锈钢的应力应变数据，并根据弹性模量变化法拟合得到SUS304不锈钢的损伤参数。通过有限元软件ABAQUS进行VUMAT子程序的单胞测试，验证了子程序的正确性。最后对标准试样进行有限元仿真模拟，结果显示Lemaitre模型比Johnson-Cook模型仿真得到的力-位移拟合曲线精度更高，断裂拟合位置也更接近实验值，验证了损伤参数的准确性和有效性；且通过Lemaitre模型子程序仿真输出的结果可以直接观测损伤值D的增长和分布规律。
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  汽车用6061铝合金热压缩变形行为研究

  张丽凤

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 174-181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.026

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  在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了均匀化态6061铝合金的热压缩变形，研究了变形温度为390~510℃、应变速率为1~20 s^-1时6061铝合金的热变形行为，建立了热变形本构方程和热加工图，分析了变形工艺参数对合金高温压缩行为的影响机制。结果表明，相同应变速率下，随着变形温度升高，6061铝合金的峰值应力逐渐减小；相同变形温度下，随着应变速率增加，6061铝合金的峰值应力逐渐增大。在变形温度为390~510℃、应变速率为1和20 s^-1时建立考虑应变补偿的流变应力本构方程可以较好地对6061铝合金的流变应力进行预测；6061铝合金在变形温度460~490℃、应变速率2~6.2 s^-1范围内不会发生流变失稳，且功率耗散因子较大，为适宜的热加工区域。
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  7A75铝合金热加工图及微观组织演变规律

  王萍, 金晓杰, 李辉, 吕正风

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 182-187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.027

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  采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了7A75铝合金的热变形行为，构建了热加工图，并借助EBSD和TEM表征了热变形后的微观组织。结果表明：在350℃/10 s^-1和490℃/0.01 s^-1条件下出现了功率耗散效率峰值，分别为0.30和0.37，表明其发生了明显的动态再结晶，热加工性能最佳。失稳区出现在350~390℃/0.01~0.1 s^-1和450~490℃/1~10 s^-1的变形区间，故热加工过程应避开此区域。在350℃/0.01 s^-1热变形条件下，变形晶粒内部存在高密度的位错，位错之间相互缠结；430℃较高的变形温度以及1 s^-1中等应变速率变形条件下，伴随着部分再结晶的发生，部分晶粒内部仍存在高密度的位错缠结；490℃更高的变形温度以及0.01 s^-1低的应变速率条件为再结晶提供了足够的驱动力和时间，发生了完全再结晶。
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  高应变速率下ZK61M镁合金动态压缩性能和微观组织各向异性

  姜丽红, 郭正华, 杨亮, 郦逸凡, 邹兰欣

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 188-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.028

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  为研究镁合金动态载荷条件下的各向异性，采用分离式Hopkinson压杆对不同取样方向的ZK61M镁合金圆柱形试样进行高应变速率动态压缩实验，得到不同应变速率下合金的应力-应变曲线，并用金相显微镜表征动态压缩后的微观组织。结果表明，对于0°和45°取样方向的试样，在应变速率为716~1500 s^-1范围内，随着应变速率的提高，组织中孪晶数量呈现增加的趋势，其应变硬化程度大，表现为正的应变强化效应。对于90°取样方向试样，在应变速率为739 s^-1时，变形模式以孪生为主，但随着应变速率提高，孪晶数量呈减少趋势。ZK61M镁合金板材动态压缩性能存在明显的各向异性，压缩方向与板材法向成45°方向试样剪切敏感性最强，90°方向试样剪切敏感性最弱。
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  退火温度对Ti-6Al-4V合金超塑性组织与性能的影响

  王鑫, 周舸, 刘超, 李鉴霖, 李锋, 陈立佳, 刘海建

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 195-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.029

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  采用退火工艺对Ti-6Al-4V合金进行了910~1000℃温度下的热处理试验，获得了该合金不同热处理温度下α和β的相比例、晶粒尺寸的变化规律。在AG 250KNE型拉伸试验机上对不同热处理状态下的试样进行超塑性拉伸试验，分别得到了该合金在温度为800℃，应变速率为5×10^-3、10^-3和5×10^-4 s^-1时的真应力-应变曲线，计算了该合金不同热处理工艺下的应变速率敏感性指数m值，揭示了α和β的相比例在超塑性变形过程中的调节作用。结果表明：该合金经过退火处理后，其伸长率显著提高。当α和β的相比例接近50%，晶粒尺寸约为19.35 μm时，其超塑性伸长率达到最大值，为867%。
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  微缺陷对Ti₂AlNb扩散连接层力学性能及塑性变形特征的影响

  王斌, 韩雅环, 朱冬妹, 刘太盈, 王瑞, 马向宇

  塑性工程学报. 2020, 27(11): 202-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.11.030

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  采用分子动力学方法建立了含有微缺陷的Ti₂AlNb自扩散连接层的纳米板模型，研究了微裂纹和微孔洞等缺陷对Ti₂AlNb扩散连接层力学性能及塑性变形特征的影响。结果表明：Ti₂AlNb在纳米尺度下会出现两次屈服，第1次屈服应变约为0.04，第2次屈服应变约为0.11。微缺陷对屈服应力和第1次屈服时的屈服应变有明显的影响，屈服应变和屈服应力随着缺陷数量的增加而降低。含有微裂纹的Ti₂AlNb的塑性变形机理为裂纹尖端钝化并转化为微孔洞，最终以孔洞长大的方式变形和失效。然而，在含有孔洞和微裂纹的Ti₂AlNb中，孔洞由于受到[100]方向压应力的作用而聚合，裂纹在竖直方向的拉应力和水平方向的压应力的作用下，逐渐钝化成圆形微孔洞失效。