2020年, 第27卷, 第12期　
刊出日期：2020-12-28

  

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综合评述
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  低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术

  赵升吨, 任芋见, 杨昌群, 董渊哲, 王永飞, 王伟

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.001

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  金属棒、管料下料工艺被广泛应用于装备制造业、汽车工业、航天工业和轴承工业。传统棒、管料下料技术存在生产效率低、材料利用率低和断面质量差等缺点。为实现"既平又快"的精密下料，提出低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术。总结了低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术的原理，针对应用该技术的6种相关工艺在工作原理、装备设计、下料效率、断面质量、适用范围及工艺优缺点等方面进行了探讨。最后总结出低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术适用于直径为Φ2~Φ70 mm的棒、管料下料。相比于传统下料技术，低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术下料效率高、断面倾斜度小、精度高。提出了该技术进一步研究的方向。
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  材料特性数据对成形仿真精度的影响(下)——实验方法的完善

  韩非, 连昌伟, 胡卫龙

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 9-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.002

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  仿真模型的预测能力与精度很大程度上取决于材料模型中所使用的实验数据的力学特性。不同的实验数据描述了材料不同的强化与塑性变形特性，也由此决定了仿真模型不同的预测特性。由于冲压件几何形状不同，产生的成形缺陷与成形极限判据也会有所不同，因此，需要针对成形件的受力特点选择最适合的仿真模型实验数据。但是，目前的实验方法不够完善，不能准确获得所需要的实验数据，或者所得的实验数据并不适用于仿真模型，也就是说，实验数据的匮乏制约了仿真模型的预测精度。根据冲压件的应力分布特点，讨论了可应用于仿真模型并能综合反映材料塑性变形特性的实验方法，在此基础上，进一步探讨了常用的简单加载实验方法的现状以及亟待解决与完善的问题，包括如何更好地获得完整的实验数据，进而通过仿真模型能够充分反映出材料在实验应力状态下与塑性变形相关的力学特性。
塑性成形技术与工艺
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  复合挤压在铝合金轮毂成形中的应用研究

  王强, 孟模, 房庆龄, 张治民

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.003

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  在正向-反向-径向复合挤压及其金属流动行为研究的基础上，围绕重型车辆传统钢制轮毂难以减重的问题，针对轮毂结构、服役要求以及复合挤压成形的特点，提出了铝合金轮毂正向-反向-径向复合挤压成形新方法，结合数值模拟和实验研究，分析了坯料尺寸、摩擦因子以及模具圆角半径等工艺参数对等效应变的影响。控制了金属的有序定向流动，提高了挤压变形均匀性，缩短了成形工艺流程，实现了某铝合金轮毂的挤压成形，相较传统钢制轮毂减重达60%，为重型车辆轻量化提供了新途径。
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  多向锻造对TC21钛合金α+β片层组织球化的影响

  蓝希鑫, 欧阳德来, 陈同彩, 崔霞, 鲁世强, 杜海明

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 24-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.004

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  采用空气锤设备对片层态TC21钛合金进行多向锻造实验，锻造温度为850~940℃，单道次变形量为30%~70%，研究了多向锻造对TC21钛合金α+β片层组织球化的影响。结果表明，TC21钛合金片层组织多向锻造时会发生球化现象，其热变形机制主要由片层组织球化支配。球化晶粒主要由α片剪切引起的动态再结晶和β相向α/α边界渗透机制而形成。随多向锻造温度升高，片层组织球化分数和球化晶粒尺寸增加。随变形量和锻造周期增加，片层组织球化分数增加，球化晶粒尺寸减小；TC21钛合金在锻造温度为910℃、单道次变形量为50%、锻造3周期时，锻造组织均匀细小，晶粒尺寸可达2 μm。
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  基于数值模拟和响应面法的CVT带轮轴终锻成形优化研究

  陈鑫, 王匀, 张太良, 张扣宝

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 30-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.005

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  针对汽车变速器带轮轴锻件多齿形、阶梯轴、带法兰等难成形的特点，在工艺分析基础上指出终锻是保证其成形精度和质量的关键。通过数值分析获得坯料在终锻工序中的应变场和模具应力场，并预测了终锻缺陷。基于响应面法、数值模拟和实验对终锻工艺参数进行了研究，通过线性加权和法建立了终锻成形质量的评价函数，得到了响应变量关于3个自变量的回归预测方程。研究结果表明，坯料温度对终锻成形质量影响最大，当优化工艺参数为坯料温度1070℃、摩擦系数0.22、凸模速度33 mm·s^-1时，终锻成形质量最好。实验验证了优化工艺参数下锻件齿形饱满，符合产品要求，为复杂带轮轴类锻件的热模锻成形提供了理论和工艺指导。
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  基于锻件基体的增材制造工艺参数对温度场的影响

  刘翔, 黄亮, 王亚辉, 李建军

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 37-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.006

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  为了研究激光功率、扫描速度和层间停留时间对增材制造（Additive Manufacturing，AM）温度场的影响，利用ANSYS有限元软件建立了在3种不同结构锻件基体（凸台、平台和凹槽）上增材制造的复合成形模型，揭示了增材制造工艺参数与温度分布之间的关联。结果表明，对于在不同结构锻件基体上增材制造的构件而言，当增材制造工艺参数改变时，其温度、温度振荡范围和熔池尺寸的变化规律一致。但是，不同构件上的温度和熔池尺寸不同，在凹槽锻件基体上增材制造时的温度最低而熔池尺寸最大。另外，当增材制造工艺参数（激光功率、扫描速度和层间停留时间）改变时，带凸台锻件基体构件的温度场所受的影响最为显著。
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  大锥度复杂异形环盘件轧旋成形新工艺初探

  李学潮, 郭良刚

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 46-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.007

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  以某火箭后接头用大锥度复杂截面环盘件成形为研究对象，针对该类构件环轧成形稳定性难控制以及传统切削成形材料利用率低等问题，提出了一种大锥度复杂异形环盘件轧旋成形新工艺，以期实现该类构件的高精度、高效、优质和低成本成形制造。阐明了大锥度复杂异形环盘件轧旋成形思路及工艺原理，总结了轧旋成形的特色与技术优势；基于ABAQUS/Explicit平台，建立了42CrMo大锥度复杂异形环盘件轧旋成形智能有限元模型；通过智能有限元仿真，从轧旋过程稳定性、成形环盘件圆度质量和截面变化方面，探讨了大锥度复杂异形环盘件轧旋成形新工艺的可行性，并对此研究进行了展望。
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  Φ11 m超大型2219铝环多工步轧制研究

  黄维鑫, 郭良刚

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 51-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.008

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  针对超大型铝环单工步轧制稳定性和温度难控制、变形难协调导致的环件圆度差和组织不均匀等问题，提出通过多次加热、分步变形的多工步轧制新思路。首先，基于实际生产中环坯的设计制造过程，提出了一种决定变形路径起点的多边形毛坯设计方法和适用于轧制工步划分的径轴向变形量分配技术；其次，根据环件轧制各个阶段的主要特点，设计了超大型铝环多工步轧制工艺方案；最后，建立了超大型铝环多工步轧制智能仿真模型。模拟结果表明，超大型铝环多工步轧制新工艺可行，轧制成形过程稳定，成形的铝环圆度好、等效塑性应变与温度分布均匀。
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  复合织构模具对筒形件成形影响的数值模拟及实验研究

  何梦虎, 符昊, 符永宏, 梁爽, 沈洁, 杨泽檀

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 58-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.009

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  采用凹体减摩形貌和凸体增摩形貌的复合织构主动调控模具/工件界面的摩擦特性，改善工件成形缺陷。模拟对比了复合织构模具和无织构模具拉深后成形件的最大减薄率和成形极限。同时，进行筒形件成形实验，分析了复合织构模具对筒形件成形的影响规律。仿真结果表明，相较于无织构模具，复合织构模具可以优化模具表面的摩擦特性，降低成形件底部圆角区域的减薄率。实验结果证实了凸起形貌可以增大摩擦，抑制材料流出，凹坑形貌则减小摩擦，促进材料流入，从而使成形件底部圆角区域的厚度增大，降低拉裂风险，与仿真结果一致。
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  波纹辊冷轧钛/铝复合板的组织和力学性能研究

  刘畅, 贾燚, 李莎, 韩建超, 王涛

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 66-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.010

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  采用一种新型波纹辊冷轧技术成功制备出结合良好的钛/铝复合板。对比平辊轧制工艺，对所制备的钛/铝复合板结合界面及其整体力学性能进行了分析研究。SEM和EDS分析结果表明，与传统平辊轧制相比，波纹辊轧制的临界压下率更小，同等工艺下形成的波纹状界面结合率更高。拉伸实验表明，波纹辊一道次轧制复合板的平均抗拉强度达到269 MPa，二道次轧制复合板平均抗拉强度达到376 MPa，远高于钛/铝复合板的理论抗拉强度。弯曲实验表明，弯曲角度达到150°时，界面仍结合良好，无分层现象，复合板背弯性能略优于正弯性能。
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  基于正交试验的工艺参数对门内板成形性的影响

  焦欣, 吴越武

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 73-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.011

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  针对车门内板成形过程中出现的局部开裂问题，通过综合应用试验法和AutoForm有限元仿真技术，基于正交试验法实现快速定位影响车门内板成形缺陷的主要工艺参数；分析了主要工艺参数对车门内板成形性的影响规律，以此为依据对车门内板冲压工艺参数进行调整，现场开展零件试制，获取零件应变情况。结果表明，影响车门内板危险区最大减薄率的主要因素为摩擦系数和压边力；随着摩擦系数和压边力的增大，破裂风险处的减薄率提高；当压边力控制在900~1100 kN范围内，摩擦系数控制在0.09~0.12时，成形结果较好；经过对车门内板进行冲压工艺参数调整，未出现开裂情况，原来开裂区域的安全裕度均大于10%，符合生产要求。
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  电塑性辅助铣削GH4169高温合金的实验研究

  黄波涛, 高延峰

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 82-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.012

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  针对GH4169高温合金切削加工过程中切削力大、切削温度高以及刀具磨损严重等问题，通过电塑性辅助铣削实验研究了脉冲电流对平均切削力、切削温度以及刀具磨损的影响规律。结果表明，脉冲电流可以有效降低铣削过程中的平均切削力，其中切削深度为0.2~0.4 mm时Z轴方向的平均切削力变化较为显著，当电流密度为4.08 A·mm^-2时，Z轴方向的平均切削力相比不通电状态下降低29.2%；一定的电流密度下，脉冲电流能有效降低铣削过程中的切削温度；脉冲电流能有效缓解刀具磨损的速度，当电流密度从4.08 A·mm^-2增加到17.13 A·mm^-2时，与不通电相比，后刀面平均磨损宽度分别减小15.5%和38.1%。
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  基于某款纯电动汽车的动力电池包结构设计及优化

  谢晖, 孙延, 王杭燕

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 88-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.013

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  首先针对某款纯电动汽车的高强钢电池包进行了结构改进设计和轻质合金材料替换，提高了结构在安全和散热方面的性能，且电池包体的轻便性也得以改善；然后采用有限元仿真分析方法检验了其静态性能，并在现有设计基础上进行了细节拓扑优化和全局尺寸优化，同时根据优化数值的分布趋势，引入载荷比概念，分析得到了不同设计件在参数化设计中的取值规律；最后基于仿真与试验分析，验证了新结构的强度和刚度性能。新设计在保证电池包最大变形小于1 mm的同时，完成了电池包结构12.3%的轻量化，整车续航里程进而提升11.1%。
材料性能与变形理论
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  单晶锗抛光过程中的材料变形和边缘效应研究

  杨晓京, 赵垒

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 97-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.014

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  为提高单晶锗片抛光的表面质量和面型精度，基于ABAQUS建立了Φ9 μm粒径的单晶金刚石磨粒与（111）晶向的单晶锗片作用的有限元模型，进行了变载仿真实验，分析了磨粒去除单晶锗片表面材料的机理，将单晶锗材料变形分为弹性变形、塑性变形、脆塑转变和脆性破坏4个阶段，并得到了各阶段对应的加载力范围。进行了18、24、30和36 mN这4组恒载仿真实验，分析了单晶锗片产生边缘效应的原因，结果表明：加载力越大，边缘效应越明显。进行了加载力为58.8、78.4、98.0和117.6 N的4组抛光实验，使用原子力显微镜观察抛光后的表面三维形貌，使用粗糙度测量仪测量抛光后的表面轮廓。最终形貌呈现的材料变形规律以及轮廓呈现的加载力对边缘效应的影响规律均与仿真结果一致，证明了仿真的有效性。
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  管材表面环状V型缺口几何参数对应力集中效应的影响

  赵仁峰, 杨明顺, 肖旭东, 王占军, 郭磊, 赵升吨

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 106-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.015

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  针对管材的精密分离问题，提出了偏心轮高速旋转弯曲疲劳加载的分离方法，为促使管材外表面环状V形缺口根部的疲劳裂纹快速萌生，对管材外表面环状V型缺口的应力集中效应进行了研究，得到了环状V型缺口的理论应力集中系数，确定了管材环状V型缺口根部应力场的3个主要参数分别为缺口张角、缺口深和缺口根部圆角半径，并通过ABAQUS数值计算得到了管材环状V型缺口张角、缺口深度和缺口根部圆角半径对应力集中效应的影响规律。根据提出的管材精密分离的工艺特点，获得了管材环状V型缺口几何参数的合理取值范围。在管材精密分离的验证实验中，分别选取了45钢、SUS304不锈钢和T2Y铜管3种管材，得到了比较良好的管材精密分离效果，验证了管材表面的环状V型缺口几何参数选取的合理性。
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  基于纳米压痕和晶体塑性有限元模拟的先进高强钢力学性能辨识

  郑红, 李杨齐, 徐栋恺, 章海明, 崔振山

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 113-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.016

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  针对双相钢DP980，采用纳米压痕实验、晶体塑性有限元模拟和基于遗传算法的反分析法，辨识其组成相铁素体和马氏体的细观力学性能。首先借助纳米压痕实验获得两相不同取向单晶的纳米压痕力学数据，通过EBSD和原子力显微镜获得单晶的取向和压痕形貌信息，提取形貌轮廓的特征数据。然后通过CPFEM模拟和反分析方法确定铁素体相和马氏体相<111>{110}和<111>{112}两个滑移系的加工硬化行为和材料参数。通过对比模拟和实验结果，验证了所辨识的滑移系硬化方程和材料参数的可靠性。研究方法亦可以用于其它金属材料的细观力学行为和材料参数的辨识。
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  电磁铆接加载电压对TA1铆钉绝热剪切变形的影响

  胡思思, 陈云鹤, 邓将华, 范治松

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 121-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.017

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  对TA1铆钉进行了电磁铆接工艺试验，利用光学显微镜和扫描电镜进行了微观组织结构观察，研究加载电压对TA1铆钉镦头变形的影响，分析绝热剪切带内微观组织演变以及带的萌生与扩展过程。结果表明，随着加载电压升高，铆钉变形量增加，晶粒变形越严重，剧烈塑性变形主要集中在剪切带。微裂纹萌生于剪切带中，而后沿剪切带两侧延伸，最终微裂纹相互连接导致镦头剪切破坏。当加载电压升至200 V时，镦头变形量为0.37，经标定，α和β相共存于剪切带，此时剪切带已发展为相变带。但是在带中大多数晶粒仍为初始相结构，仅有少部分发生相变。与α相相比，β相的取向分布显示出相对较弱的纹理强度。
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  不同应力状态下Ti-Al层状复合板各向异性行为研究

  宋卓, 皇涛, 陈拂晓, 郭俊卿, 裴彦博, 高琰, 钟时雨

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 128-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.018

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  为了探究不同应力状态下Ti-Al层状复合板力学性能各向异性的变化规律，通过0°、45°和90°方向复合板的单向拉伸实验研究了处于单向应力状态的未打孔复合板及平面应力状态的打孔复合板的力学性能随复合板角度的变化规律。发现未打孔复合板的断后伸长率及抗拉强度沿不同方向具有明显差异，表现为随复合板角度的增大而减小。而当引入圆孔缺陷后，沿不同方向复合板的断后伸长率及抗拉强度差异化程度显著下降。对断口形貌进行观察，发现未打孔Ti-Al层状复合板沿不同方向的钛层、铝层及结合层的断裂形貌差异较大，而打孔后的复合板沿不同方向的断裂形貌基本一致。结果表明，平面应力状态下Ti-Al层状复合板的力学性能各向异性较单向应力状态显著弱化。
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  冷拉拔变形量对铜银合金线材组织性能的影响

  孔令宝, 周延军, 宋克兴, 封存利, 曹军, 李周, 王强松, 解浩峰, 皇涛, 张朝民, 程楚, 李韶林

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 138-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.019

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  对热型水平连铸制备的Cu-0.52Ag-0.22Cr铸态杆坯进行拉拔塑性变形（Φ16.00 mm→Φ 6.00 mm）和时效热处理（450℃×2 h）后，进一步对Φ6 mm时效态试样进行了不同变形量（59.7%、75.0%、85.3%和95.3%）的拉拔塑性变形（Φ6.00 mm→Φ3.80 mm→Φ3.00 mm→Φ2.30 mm→Φ1.33 mm）。研究了不同拉拔变形量对时效态Cu-0.52Ag-0.22Cr合金微观组织、导电率和抗拉强度的影响规律。结果表明，Cu-0.52Ag-0.22Cr合金在冷变形过程中横截面组织由四周向内部产生不均匀变化，在纵截面上表现为沿轴向不断细化的条状纤维组织；随着变形量增大，合金导电率不断降低，抗拉强度先上升后降低；当冷变形量为75.0%时，合金导电率保持在较高水平87.3% IACS，同时，峰值抗拉强度达到559 MPa。在此情况下，合金力学性能的大幅提升主要取决于该过程中加工硬化效果显著。进一步增加总变形量，加工硬化效果下降，导致合金导电率和力学性能降低。
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  热变形参数对700 MPa级热轧高强钢变形抗力及显微组织的影响

  王恩睿, 陈子刚, 李红俊, 李斌, 刘天武

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 144-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.020

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  利用Gleeble-3800热模拟试验机对700 MPa级热轧高强钢在变形温度750~950℃、应变量≤0.40、应变速率0.5~25.0 s^-1条件下的轴向压缩过程以及变形后的微观组织进行了研究，建立了不同变形条件下的材料变形抗力模型，分析了不同测试条件下带钢组织转变特点，获得了实验钢种轧制过程动态再结晶临界工艺条件。结果表明，在给定的测试条件下，基体变形以加工硬化和动态回复为主，变形温度和应变速率达到特定值后，带钢的应力-应变曲线和组织分布表现出动态再结晶特征。所建立的变形抗力模型精度为±13.05 MPa，计算值与实测值匹配良好。变形温度为750℃时，基体组织中块状和针状铁素体优先在晶界处形核析出，变形温度＞850℃时，组织以低碳贝氏体为主。提高应变速率能够细化基体组织，促进实验条件下基体内中温转变组织的形成。
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  基于二维连续位错动力学模型的超声软化机制研究

  赵刚, 王阿蒙, 赵杰, 刘娟, 章海明, 隋大山, 崔振山

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 152-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.021

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  基于位错动力学理论，通过研究位错间的相互作用，建立了二维连续位错动力学模型。基于此模型，以纯铝400℃恒应变速率下的变形为研究对象，对位错密度、位错组态和流动应力随时间的演化进行了模拟，分析了变形过程中各种位错花样的形成原理。结果表明，较大的应变速率会增大材料流动应力和位错密度，强化位错墙结构，细化位错胞结构，通过与文献中的实验数据进行对比，验证了模型的可靠性。在此模型的基础上，考虑了施加超声振动外场的影响，通过模拟位错组态演化，对超声软化作用和晶粒细化现象进行了定量预测，结果表明，施加超声振动后，材料流动应力、位错密度和晶胞尺寸均降低。
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  等温条件下非等截面钛合金型材热拉弯材料流动仿真研究

  张晨, 李东升, 李小强

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 158-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.022

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  通过高温单向拉伸试验，获得了TC4钛合金挤压型材在700℃不同应变速率下的拉伸性能，并基于ABAQUS平台建立了带加强筋的U形截面钛合金热拉弯有限元仿真模型。研究了沿弧长方向挤压型材带筋和非带筋截面上的应力、应变变化规律和筋附近的材料流动行为。结果表明：挤压型材沿弧长方向由外侧向内侧应力逐渐减小，拉应力逐渐转变为压应力；加强筋处有较大的应力梯度，筋条顶部为压应力，底部为拉应力；在距离加强筋30 mm范围内应力有较大变化；仿真结果可为后续非等截面钛合金挤压型材精确拉弯成形、辅助加热装置设计和模具设计提供工艺指导。
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  基于GTN模型的5A06铝合金温成形损伤建模

  周芃, 朱荣宇, 石婵, 邓磊, 王新云, 陈天赋

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 164-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.023

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  为探究温成形条件下的铝合金的损伤演化，在4种温度（150、200、250和300℃）和3种应变速率（0.001、0.01和0.1 s^-1）下进行了温拉伸试验，获得了每种条件下的断裂位移和断裂载荷值。基于GTN细观损伤模型建立了5A06铝合金板材在温度为250℃、应变速率为0.01 s^-1下的温成形损伤模型，利用BP神经网络建立了损伤参数和断裂点的关系模型，并用遗传算法寻优得到最佳损伤参数组，用该参数组的损伤模型进行模拟，模拟结果和试验结果的一致性较好。基于所建立的损伤模型模拟了杯突成形过程，分析了杯突件的损伤演变过程。开展了杯突试验，零件的外观形貌、断裂位置和壁厚减薄规律同模拟结果一致，验证了该损伤模型的准确性。
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  超声振动辅助镁合金板拉伸力学行为及本构建模

  郑庭坚, 张丽霞, 廖娟

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 170-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.024

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  实施了不同振幅的超声振动辅助AZ31B镁合金板材拉伸试验研究材料的应力-应变关系，分析了超声振动对AZ31B板材力学性能的影响。结果表明，在不同的超声振幅下，超声振动同时具有软化效应和硬化效应。施加超声振动后，材料的流动应力瞬间出现不同程度的降低，当振幅增加到5.07 μm时，伸长率和抗拉强度增加；当振幅继续增大时，材料的伸长率和抗拉强度下降。基于描述材料微观变形行为的经典本构理论建立了一种混合模型，其预测的镁合金板材拉伸应力-应变曲线与试验结果具有良好的一致性。
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  MoNb合金高温变形行为及BP神经网络本构模型研究

  钟明君, 王克鲁, 鲁世强, 李鑫, 周璇, 冯瑞, 程静

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 177-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.025

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  利用Gleeble-3800热模拟试验机对锻态MoNb合金进行了等温恒应变速率压缩实验，研究了其在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.01~10 s^-1时的高温变形行为。结合实验数据和BP算法原理，建立了一个网络结构为3×3×5×1的BP神经网络本构模型。结果表明，MoNb合金的流动应力对变形温度和应变速率均较为敏感，流动应力随变形温度的升高而减小，随应变速率的增加而增大。误差分析表明，采用BP神经网络方法构建的MoNb合金本构模型具有较高的预测精度，其相关系数和平均相对误差分别为0.97和3.10%，预测值误差在10%以内的数据点占91.96%。流动应力预测值和实验值吻合良好。
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  基于应变补偿和BP神经网络的BT25钛合金本构关系研究

  冯瑞, 王克鲁, 鲁世强, 李鑫, 欧阳德来, 周璇, 钟明君

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 183-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.026

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  利用Gleeble-3500热模拟试验机对BT25钛合金在变形温度为950~1100℃，应变速率为0.001~1 s^-1和最大压下率为60%条件下进行热压缩实验，研究了BT25钛合金的热变形行为，并分别建立了α+β两相区和β单相区的基于应变补偿的Arrhenius本构模型，同时构建了基于BP神经网络的本构关系模型。结果表明，合金对变形温度和应变速率较为敏感，其流变应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增大。在α+β两相区，基于应变补偿的本构模型的相关系数R为0.981；在β单相区，其相关系数R为0.984；基于BP神经网络的本构模型相关系数R达到0.996，表明BP神经网络模型具有更高的精度，能更好地预测BT25钛合金的高温流变应力。
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  考虑物理参量的片层态TC21钛合金本构关系研究

  万兴才, 欧阳德来, 鲁世强, 朱慧安, 崔霞, 杜海明

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 191-197. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.027

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  对片层态TC21钛合金在Gleeble-3500型热模拟试验机上进行变形温度为830~920℃，应变速率为0.001~1 s^-1的等温恒应变速率压缩实验，分析了合金高温变形及其塑性流动行为，构建了引入物理参量（杨氏模量E和自扩散系数D）的本构模型。结果表明，流动应力随变形温度升高而减小，随应变速率增加而增大，且流动应力曲线呈现明显的动态软化特征。合金片层组织在热变形过程中发生球化现象，流动应力曲线出现的软化特征是由合金内部发生片状组织球化现象引起的。构建的TC21钛合金引入物理参量的本构模型预测精度较高，相关系数R达到0.996，平均相对误差ARE为6.18%。
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  基于安定性的压机下横梁弹塑性强度安全裕度分析

  邹宗园, 刘政磊, 韩舒婷, 李群, 赵石岩, 郭宝峰

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 198-202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.028

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  以某大型液压机下横梁为研究对象，通过分析不同载荷水平下的应力-应变分布，给出了随着载荷的增大局部高应力危险位置的分布及变化情况，并对卸载时相应危险位置的残余应力进行了研究。根据安定性理论判定了不同载荷水平下下横梁的安定性，并基于计算结果分析评估了其弹塑性安全裕度。结果表明，该下横梁在150 MN的锻造载荷下存在局部高应力位置，当锻造载荷达到170 MN时，局部高应力位置开始产生局部塑性变形，然而，计算可知在170~350 MN的载荷范围内均可达到安定状态，即虽然在初始加载状态下会产生局部塑性变形，但在后续加载过程中塑性变形不再产生，重新进入弹性响应状态，结构不会发生进一步的强度破坏。该下横梁的安定极限载荷大于350 MN，弹塑性强度安全裕度大于2.33，较为宽裕。
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  电控永磁技术的磁极单元设计及在塑性加工中的应用

  程啸, 李宪宾, 毛耀本, 杨乐, 秦泗吉

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 203-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.029

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  对电控永磁磁极单元充退磁过程进行了分析，确定了磁极单元的主要结构参数的优化步骤。选取永磁体高度和宽度、可逆磁体长度和高度及磁极块高度5个结构参数作为自变量，根据理论计算并结合实践经验确定了各结构参数的取值范围。基于有限元分析，进行了正交仿真实验，得到了充磁和退磁磁吸力的实验结果。分析了结果数据的相关性，选择合适的正交模型并建立了回归方程，最终得到自变量的最优参数组合。根据优化结果，设计制作了双磁极单元的电控永磁吸盘，实验结果表明，采用该优化方法可以达到吸盘的充退磁要求，吸盘达到的最大磁吸力与设计值接近。最后，简述了电控永磁技术在快速换模和成形过程中的主要应用。
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  冷连轧过程中以辊耗控制为目标的轧制规程优化技术

  程志彦, 崔熙颖, 刘云峰, 白振华, 杜江城

  塑性工程学报. 2020, 27(12): 211-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.12.030

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  为了避免冷轧机组轧制过程中容易出现的辊耗较大，甚至轧辊剥落和爆辊的现象，首先提出一个判断轧辊辊耗程度的辊耗综合判断指标。然后建立了轧制规程优化模型，通过该模型来优化轧制过程中的主要运行参数。最后结合现场生产实际，研究出一套适用于冷连轧过程的以辊耗控制为目标的轧制规程优化技术，在不影响板形质量的情况下，最大程度地降低了辊间压力分布的不均匀程度，削减了辊间压力分布的峰值，降低了辊耗和轧辊剥落缺陷发生的概率。将本研究应用到冷连轧机的生产实践，取得了良好的生产效果。