2020年, 第27卷, 第8期　
刊出日期：2020-08-28

  

• 全选
  |

综合评述
• Select
  钛合金多向锻造工艺研究进展

  张志雄, 王涛, 林鹏, 王旭东, 韩建超, 贾燚, 赵敬伟

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  多向锻造是一种制备大尺寸块体超细晶材料的大塑性变形工艺，能够有效改善材料的组织和力学性能，特别在难变形材料塑性加工方面有着广泛的应用前景。综合评述了钛合金、TiAl基合金、Ti₂AlNb基合金以及钛基复合材料多向锻造工艺最新研究进展，主要包括多向锻造工艺的原理及特点，钛合金、TiAl基合金、Ti₂AlNb基合金以及钛基复合材料在多向锻造过程中的组织演变特点，锻造后合金的力学性能强化和低温超塑性以及超细晶组织的形成过程，重点对微观组织、热加工以及低温超塑性变形等方面进行了评述，分析了目前钛基材料多向锻造加工中存在的主要问题，并展望了未来应该深入研究的方向。
塑性成形技术与工艺
• Select
  驱动桥壳阶梯轴内壁精密整形工艺设计及理论解析

  李攀, 罗建国, 陈彬, 陈梦, 王野驰, 吕闯

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 10-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  根据驱动桥壳端部阶梯轴的形状结构特点，提出了适用于驱动桥壳一体化制造的阶梯轴内壁精密整形新工艺。设计了次序抽芯整形过程的动可容速度场，并基于上限法理论推导了抽芯整形载荷的上限解公式。以13 t卡车驱动桥壳为研究对象，确定了抽芯整形速度和整形芯的半锥角对抽芯整形载荷的影响规律，并结合安全系数划分了抽芯整形速度和整形芯的半锥角取值的允许范围和失效范围。基于有限元软件DEFORM-3D对驱动桥壳阶梯轴缩径及内壁整形过程进行了数值模拟，对首序抽芯整形和次序抽芯整形过程进行了比较，并将数值模拟载荷值与载荷的上限解进行了对比。结果表明：当抽芯整形速度确定时，抽芯整形载荷随整形芯半锥角的增加而升高；当整形芯半锥角确定时，抽芯整形载荷随抽芯整形速度的增加呈升高的趋势。次序抽芯整形比首序抽芯整形进行的时长更长，且抽芯整形载荷的峰值更高。次序抽芯整形数值模拟得到的最大载荷小于上限解但相差不大，验证了所推导的抽芯整形载荷上限解公式的正确性和所提出新工艺的可行性。
• Select
  芯轴拔长过程中翻转组合对变形均匀性的影响

  李新生, 王广春, 丁明琦, 田晨晟, 谷国超, 吕宇鹏

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 18-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过有限元数值模拟，分析了芯轴拔长单步下压时变形区域形状特征，给出了下压量对大变形区形态特征的影响规律，获得了单圈芯轴拔长过程中翻转角度及其下压量对整体截面变形分布的影响规律，分析给出了芯轴拔长过程中周向变形不均匀的成因。在上述研究基础上，研究了不同组合方式的圈次间翻转方案对变形分布的影响，模拟结果表明，圈次间对称翻转方案较其它方案的变形均匀性得到明显提高。进行了45°与60°翻转缩比铅试样芯轴拔长变形的实验研究，顺序翻转过程中的实际下压量与模拟获得的压下量无论从趋势上还是数值上都具有较高的一致性，验证了通过数值模拟给出的圈次间对称翻转方案可有效提高芯轴拔长变形均匀性结论的可信性。
• Select
  7075铝合金筒形件强力热反旋扩径的预测与控制

  仵龙涛, 赵刚要, 张冉阳, 郭正华

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 25-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用有限元仿真方法并结合实验研究了工艺参数对7075铝合金筒形件强力热反旋过程中扩径度的影响，实现了对扩径度的预测。基于正交实验法，分析了工艺参数对扩径度影响的显著性。结果表明：第1道次参数对扩径度影响的显著性顺序为：工件与芯轴间摩擦>旋轮与工件间摩擦>芯轴转速>减薄量>工件预热温度>进给速度；第2道次为：工件与芯轴间摩擦>旋轮与工件间摩擦>芯轴转速>进给速度>减薄量>工件预热温度；第3道次为：旋轮与工件间摩擦>工件与芯轴间摩擦>进给速度>芯轴转速>减薄量>工件预热温度；第4道次为：工件与芯轴间摩擦>旋轮与工件间摩擦>工件预热温度>进给速度>减薄量>芯轴转速。获得了各道次最佳工艺参数组合，提出了控制扩径的有效方法。
• Select
  双辊柔性滚弯成形过程三维有限元分析

  杨昆瑛, 方刚, 曾攀, 雷丽萍, 张从发

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 31-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于ABAQUS平台，针对3J21弹簧钢带材双辊柔性滚弯成形的特点，进行了合理简化和假设，建立了有限元模型，实现了对双辊柔性滚弯成形过程的模拟。对建模过程中几何模型与材料模型的建立、约束与接触的定义、边界条件与分析步的设定等关键过程进行了详细介绍，并利用能量平衡方法验证了模拟过程为准静态模拟。在此基础上，设计了一部小型双辊滚弯机，对0.15 mm厚的3J21弹簧钢带材开展了滚弯成形实验。结果表明：在不同压下量时，实验与模拟结果的相对误差在10%以内，说明所建立的有限元模型能够准确计算带材在滚弯和回弹后的成形。
• Select
  基于脉冲电磁力作用的铝合金板材成形试验研究

  方春平, 尤洁, 凌丽, 周翔, 王文平

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 39-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了解决小曲率、大尺寸航空航天结构件的成形问题，结合柔性多点模具，基于电磁成形原理，提出一种直接将电磁脉冲载荷渐进式局部加载在板料上实现铝合金板材整体成形的工艺方法。基于2524-T3铝合金板进行试验研究，使用抛物线对脉冲电磁力作用下板材的曲率形状进行拟合分析，研究了加载间距和电压对工件变形曲率的影响规律。结果表明：脉冲电磁力成形工艺可以实现抛物面形工件的成形；工件变形曲率随电磁力加载间距的减小而增大，加载间距减小至20 mm时，工件曲率趋于饱和，1.6 mm厚工件的极限曲率半径约为2200 mm，工件的极限曲率随电压的增大而增大。
• Select
  超声振动对半固态ZL101合金成形微凸台微观组织的影响

  张钧铭, 于沪平, 乔云

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 44-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在将半固态成形技术应用于板料镦挤成形工艺的基础上，提出超声振动辅助板料镦挤微触变成形复合工艺，并且基于微凸台特征搭建了超声振动辅助板料体积微触变实验装置。通过与无超声振动实验进行对比，研究了超声振动对微凸台微观组织的影响。实验结果表明，施加超声振动会打散固相颗粒的连接，导致在成形过程中变形机制发生变化。同时超声振动可以明显改善凸台顶部的液相偏析缺陷。结合圆环镦粗理论认为微凸台触变成形过程中板料存在分流区，挤压流动占优阶段施加超声振动会导致分流区的范围减小，进而降低微凸台的成形高度。
• Select
  大膨胀率薄壁管复合内高压成形工艺研究

  黄丽容, 张池, 刘文, 王春鸽, 罗开臣, 叶鑫宇, 于艳东, 林立, 赵军

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 52-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对大膨胀率空心薄壁件难加工、壁厚减薄严重和零件贴模不到位等问题，以某型号汽车消音器外管为研究对象，拟定了直接胀形和复合内高压成形两种加工工艺。基于数值模拟分析，对零件的成形过程进行研究，确定复合内高压成形为较优方案，并分析了补料量、成形压力和加载路径对成形后管件质量的影响。根据数值模拟确定的工艺参数，进行复合内高压成形试验，测量了零件截面的壁厚分布，并将其与模拟结果进行比较。结果表明，模拟结果和试验结果基本吻合，均在补料量为12 mm、成形压力为90 MPa、加载路径为B时成形出合格零件，两者的壁厚分布整体变化趋势一致，验证了新工艺的可行性和数值模型的可靠性。
• Select
  基于高冲压速度的板材胀形性能试验研究

  聂昕, 郭文峰, 吕浩, 顾成波

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 60-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用自主设计研发的模具结构对高强钢进行高冲压速度的钢模胀形试验，得到高强钢在实际工程环境下的胀形高度。通过对比不同牌号、钢种、厚度和润滑处理下的材料胀形高度，研究不同润滑处理下的板料开裂位置，得到材料的胀形高度及开裂部位的变化规律。结果表明：材料的强度和厚度对胀形性能均有较大影响，胀形高度随加工硬化指数n值与平均塑性应变比r值的增大而增大，同强度等级的双相钢胀形性能优于低合金高强钢；不同润滑处理对材料的胀形性能与开裂位置均有影响，润滑效果越好，胀形高度越大，开裂位置越靠近球形中部；唐钢与宝钢生产的DP590材料的胀形性能相差不大。
• Select
  基于BP神经网络的激光弯曲成形工艺参数优化

  张雅晶, 董文彬, 杨拓宇, 陈丰

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 66-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用MATLAB软件构建了用于预测激光弯曲成形过程中激光扫描速度和激光功率的3层BP神经网络，其中，输入层、隐含层和输出层节点数分别为2、12和1。将实验获得的15组样本数据进行归一化处理后对所构建的BP神经网络进行训练和验证，并将扫描速度的预测误差控制在8%以下，激光功率的预测误差控制在6%以下。利用训练后的BP神经网络对获得0.1°~0.5°板材弯曲角所需的激光扫描速度和激光功率进行预测，得到30组工况下的预测数据。计算每种工况下的线能量大小并进行比较，以最小线能量原则筛选出获得每种板材弯曲角所需的最佳工艺参数组合。
• Select
  高钢级厚壁钢板JCO弯曲成形研究

  杨延华

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 72-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究高钢级厚壁钢板JCO弯曲成形弹塑性变形行为，采用有限元方法模拟不同间距（200、260和320 mm）和下压量（10、20和30 mm）下钢板的弯曲变形，并进行了试验验证。结果表明：模拟所得最大等效应力、最大等效应变以及最大残余变形均位于试样外弧侧下表面中心，并且同一间距下，随下压量增加，三者均相应增加；同一下压量时，随间距增加，三者都随之降低。试验验证结果与有限元模拟结果吻合，应力的试验值与模拟值平均相对误差为8.7%，并且试验结果与模拟结果表明，间距为200 mm时，下压量为20和30 mm的试样以及间距为260 mm时，下压量为30 mm试样发生模具压痕变形；并以此给出Ф1219 mm×33 mm X80钢管在间距为300 mm，下压量为21.4 mm的成形工艺，并通过工艺验证试验验证了厚壁钢板JCO弯曲变形有限元模拟预测模型、弯曲成形以及弯曲工艺的准确性。
• Select
  叠层紫铜母排冲裁成形研究

  叶成, 樊瑜瑾, 蒋崇健, 郑淮河, 唐军, 吴家喜

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 84-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为提高叠层母排的加工质量，研究了多层无粘接薄紫铜母排的叠层冲裁成形过程和叠层母排的冲裁断裂机理。采用冲裁实验装置对6层紫铜母排进行实验，研究其在冲裁成形过程中的变形及断裂情况。利用ABAQUS有限元软件对叠层母排冲裁过程进行仿真分析，进一步揭示其冲裁过程的变化以及韧性断裂机理。结果表明：在冲裁初期，靠近冲裁模具的母排最先断裂，并且靠近凸模的母排比靠近凹模的母排先断裂；在冲裁中期，除了中间层母排发生颈缩现象外，其余母排均完成冲裁断裂；在冲裁后期，发生颈缩的中间层母排所受拉伸应力增大进而发生拉伸断裂，至此所有母排均完成断裂。叠层母排冲裁断裂完成后，第6层母排的冲裁质量最高，塑性形变小，冲裁质量好；而中间层母排塑性形变大，冲裁质量差。实验与分析表明：叠层母排的冲裁断裂是较为复杂的过程，各层母排受到剪切断裂和拉伸断裂的共同作用，其中靠近冲裁模具的母排以剪切型韧性断裂为主，远离冲裁凸模的中间层母排以拉伸型韧性断裂为主。
• Select
  首道次压下量对430带钢冷轧过程和表面质量影响

  王军伟, 黎红恒, 蒋妍彦, 李辉

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 92-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  分析了首道次压下量对430带钢轧制稳定性的影响，并对比研究了不同道次规程下的轧制力、粗糙度和表面形貌。结果表明，黏着摩擦和机械咬合作用同时影响摩擦系数。随着首道次压下量的增加，单位轧制压力增加，带钢的表面凸起和机械咬合程度减小，摩擦系数、中性角和前滑值减小，首道次压下量约为0.7 mm时达到最小值，随后单位轧制压力随首道次压下量的进一步增加而减小，摩擦系数增加，轧制稳定性提高。热轧带钢表面的微小凸起在首道次轧制就能被大幅消除，首道次压下量越大，粗糙度降低效果越明显，在后续道次轧制过程中带钢粗糙度趋于稳定，直到与轧辊粗糙度保持一致。随着道次数减少，润滑条件由混合润滑向边界润滑转变，有助于消除带钢的原始粗糙。
• Select
  工业纯钛涡旋挤压模具改进数值模拟

  周飞飞, 陈泽中

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 98-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用ZWICK 100 kN高温拉伸试验机在变形温度为750℃，应变速率为0.1 s^-1下对工业纯钛进行高温拉伸试验。将试验数据导入DEFORM-3D中拟合得到J-C本构模型。对已有的涡旋挤压模具进行改进，基于拟合的J-C本构模型进行数值模拟，研究改进模具的晶粒细化效率及可行性。结果表明：挤出后，坯料轴向截面和径向截面等效应变均呈梯度分布，轴向截面最高等效应变值约为10.6，径向截面最高等效应变值约为14.5。整个挤出过程中，坯料扭曲部分等效应变累积量最高，外侧部分晶粒细化效率远高于心部。坯料挤出端平均等效应变大幅提高，采用改进的模具晶粒细化效率更高。在改进的模具中，坯料流动性较好，最大载荷显著降低，说明改进的坯料用于强化工业纯钛是可行的。
材料性能与变形理论
• Select
  预变形对铝锂合金蠕变时效行为及微观组织演变的影响

  段炼, 湛利华, 徐永谦, 黄明辉

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 106-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过室温拉伸、透射电子显微镜（TEM）等手段研究预变形对2195铝锂合金蠕变时效行为、力学性能和微观组织演变的影响。结果表明：预变形引入后，合金蠕变量有所提升。相比于没有预变形的合金，其蠕变阶段由典型的双阶段蠕变变为具有双初级蠕变阶段的四阶段蠕变。预变形带来的大量位错加速了T₁相和θ'相的析出，并对T₁相有明显的细化作用，使得合金的析出相强化作用大大加强。因此，时效后的屈服强度和抗拉强度较没有预变形的合金均有明显提升，伸长率降低；同时，预变形的引入加快了时效进程，有利于提高铝锂合金蠕变时效成形成性效率。
• Select
  AZ31镁合金晶粒大小对变形孪晶形核与长大影响的统计分析

  王帅, 蓝永庭, 陆大敏, 任一方, 孙有平

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 116-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了揭示晶粒大小与孪晶形核数量、孪晶厚度以及孪晶交叉等微观结构的相关性，开展了应变量分别为1%、3%、5%、7%和10%的挤压态镁合金AZ31压缩加载试验研究及其微结构统计分析。力学试验结果表明，孪生变形使压缩应力-应变曲线呈现出明显的S形特征。微观结构统计分析表明，晶粒大小、孪晶厚度等微观结构分布基本符合高斯概率分布特征；晶粒大小对孪晶长大的影响较小；孪晶形核数随着应变的增加而增加，且在不同应变量下，孪晶形核数随晶粒大小的增加也出现递增现象，但不存在绝对的对应关系；然而晶粒单位面积的形核数随晶粒面积的增加而呈现递减现象；大晶粒相对容易发生孪晶交叉现象，且孪晶交叉的出现在一定程度上阻碍了孪晶的长大。
• Select
  Incoloy800合金轧制变形的数值模拟及组织与性能研究

  江鸿, 杭燕, 黄波, 王凯雄

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 128-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用Deform软件建立了Incoloy800合金双辊轧机轧制的三维有限元模型，分析了Incoloy800合金在不同轧制温度下多道次轧制过程中的金属变形流动规律、应力应变场和轧制力的分布和特点，同时研究了不同温度轧制处理的Incoloy800合金大变形后的微观组织演变和力学性能。结果表明，在热轧过程中Incoloy800合金表面与轧辊接触区域的等效应力较大，并且从塑性变形区中间位置向两边呈逐渐减小趋势。随着轧制道次增加，稳定变形阶段载荷增大且变形更加均匀。与铸态和固溶态相比，大变形热轧处理后Incoloy800合金的强度明显提升，但伸长率降低明显，塑性变形能力下降。不同温度轧制后，Incoloy800合金的微观组织呈现沿轧制方向的纤维状轧制变形带组织；随着变形温度升高，晶粒长大，晶内析出相增多，当增加到800℃时发生动态再结晶。
• Select
  基于RVE汽车用TRIP钢变形过程亚稳组织演变分析

  刘建辉, 王少英

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 136-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对TRIP钢变形过程中亚稳组织演变进行模拟分析，根据单向拉伸、双相拉伸和平面应变等试验的特点，采用ABAQUS建立有限元模型，基于代表性体积元研究不同变形过程中的应力应变分布、宏观变形行为以及残余奥氏体转变对微观力学行为的影响。结果表明：残余奥氏体转变在双轴拉伸下快于平面应变状态，平面应变状态快于单轴拉伸应变状态；各种应变状态下在小变形区域应力主要集中在初始"硬相"贝氏体上，而随着变形的继续，残余奥氏体将逐渐转变为马氏体；单轴拉伸状态下"软相"铁素体在前期的塑性应变较高，而随着应变量的增大，铁素体发生明显的加工硬化，与贝氏体的强度差减小，应变集中程度降低；双轴拉伸状态下该现象更加明显，没有出现明显的应变集中。
• Select
  新型冷成形弹体钢变形及回火后组织分析

  王芬, 袁书强, 张向军, 王芳, 陈炯, 周春华, 李亚哲

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 146-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用C、Mn、Al、Ni和Cr等元素制备了新型冷成形弹体钢。测试了奥氏体区和奥氏体+马氏体区的维氏硬度，观察了新型冷成形弹体钢不同变形量低温回火和相同变形量不同温度回火后的组织，计算了不同工艺处理后试样中的奥氏体体积分数，研究了变形量和回火温度对组织分布的影响。结果表明：形变诱导马氏体含量随压缩变形量的增大而增加，压缩后晶面间距有减小趋势。回火前后组织内都有孪晶分布。马氏体含量随回火温度升高而减少，使马氏体含量快速减少的回火温度在400℃以上。中温回火后材料硬度异常增大，高温回火后材料微观形貌发生显著变化，且组织内位错密度下降。
• Select
  基于应变补偿的Al-Zn-Mg合金热变形行为及全应变本构模型

  于春鹏, 汤贞涛, 李辉, 陈丽丽

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 153-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用Gleeble-3500热模拟试验机对Al-Zn-Mg合金进行单道次热压缩试验，获得其在变形温度350~500℃、应变速率0.01~10 s^-1下的应力-应变曲线。对热变形曲线进行摩擦修正，并基于Arrhenius方程建立全应变本构模型，以预测热变形力学行为。结果表明，变形温度及应变速率对热变形力学行为有重要影响，流变应力随变形温度的降低及应变速率的升高而显著升高。位错运动主导的动态回复软化及材料内部晶粒动态再结晶主导的再结晶软化的启动，是抵消加工硬化的主要机制。所建立的全应变本构模型的流变应力预测值与试验值吻合较好，平均相对误差为3.75%，相关系数为0.99。
• Select
  7075铝合金热变形的组织演化及本构方程研究

  刘克威, 谭安平

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 159-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在变形温度为300~450℃，应变速率为0.01~10 s^-1、压缩变形量为60%的条件下，利用Gleeble-1500热模拟机进行热压缩模拟实验，研究了7075铝合金的流变行为。通过微观组织观察，分析了平均晶粒尺寸随变形温度和应变速率的变化规律；根据应力-应变曲线，建立了周纪华流变应力本构方程，并进行优化和验证。结果表明，当变形温度为300℃时，平均晶粒尺寸随应变速率的增加而减小；当应变速率为0.1 s^-1时，平均晶粒尺寸随变形温度的增加先减小后增加；优化后的7075铝合金流变应力本构方程具有较高的精度，在应变ε≥0.1的情况下，拟合相关系数R为0.9862，平均相对误差AARE为5.54%。
• Select
  绝热升温与摩擦效应对合金热压缩变形流动应力的影响

  万志鹏, 王涛, 李钊, 李佩桓, 张勇, 孙宇, 胡连喜

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 166-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对GH4720Li镍基沉淀强化型合金进行热压缩实验，并对不同工艺参数下的流动应力进行摩擦与绝热温度修正，分析热变形过程中绝热升温效应和模具与试样间摩擦作用对材料流动应力的影响。结果表明：摩擦修正系数与热变形温度及应变速率有关，且试样在1120℃变形时，摩擦修正系数在各应变速率下均较低。绝热温度修正系数与热变形应变速率及应变有关，当热变形速率低于1 s^-1时，材料的绝热升温效应可忽略不计。通过分析经摩擦与温度修正后的流动应力可知，降低应变速率及升高变形温度，材料的流动软化应力σ_p/-σ_0.8（σ_p/为峰值应力，σ_0.8为应变为0.8时的应力）逐渐降低。
• Select
  基于双流函数的立轧力能参数研究

  刘元铭, 王涛, 王振华, 郝平菊, 和东平

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 172-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  根据体积不变条件，建立了三次函数模型描述立轧板坯的三维狗骨形状，然后提出了基于双流函数的变形区金属三维流动的运动许可速度场。根据刚塑性第一变分原理，获得变形区的内部塑性变形功率、剪切功率和摩擦功率，然后得到了轧制力能和狗骨形状参数的计算模型。将本模型预测的轧制力数据与现场的实测值对比，狗骨形状预测值和其他模型计算值对比，预测精度良好。此外，基于模型计算结果研究了不同减宽率、板坯厚度、摩擦因子和立辊半径等轧制工艺参数对应力状态影响系数的影响规律。
• Select
  基于有限元的棒材矫直过程中中性层弧状偏移研究

  杜宇康, 马立东, 马立峰, 刘子健, 刘佩钰

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 179-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对棒材矫直过程中中性层的偏移进行了研究，通过ABAQUS软件模拟了不同屈服强度、直径和弯曲半径棒材的弯曲过程。结果表明，棒材中性层偏移量随屈服强度及弯曲半径的增大而减小，随棒材直径的增大而增大。并通过数值分析研究发现其中性层偏移并非简单的平面偏移，而是一种弧状偏移，即由棒材径向截面的边界向原点中性层的偏移量逐渐增大。针对这一现象，运用传统的板材中性层偏移量公式推导出棒材理论中性层偏移量公式。同时利用大量数值分析数据拟合出新的棒材中性层偏移量公式，通过该公式得出不同屈服强度、直径和弯曲半径下棒材中性层的偏移量，并且得出垂直于弯曲平面任意径向位置的中性层偏移量。对比分析了基于新的棒材中性层偏移量公式所获得的数据与有限元数值分析数据，结果表明所拟合出的棒材中性层偏移量公式具有较高的可靠性。
• Select
  滑动轴承二道次错距旋压过程中残余应力的研究

  贾岩峰, 樊文欣, 魏悦, 秦新锋, 宋学文

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 186-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.025

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以QSn7-0.2锡青铜为研究对象，基于Simufact软件建立二道次错距旋压有限元仿真模型。采用正交试验法设计试验，研究不同因素水平下减薄率、道次分配比、第1道次进给比和第2道次进给比对滑动轴承轴向、径向和切向3个方向残余应力的影响规律，对仿真结果进行分析，得到各工艺参数对滑动轴承3个方向残余应力的影响显著程度顺序及滑动轴承二道次错距旋压工艺参数最优组合，即减薄率为34%，道次分配比为2∶8，第1道次进给比为0.8 mm，第2道次进给比为1 mm，并通过试验加以验证，使用优化后的工艺参数能有效地改善滑动轴承残余应力。
• Select
  碳纤维复合材料粘铆异质接头力学性能研究

  王世鹏, 何晓聪, 魏文杰, 宋承裕

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 193-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.026

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）和不同金属粘铆复合接头的力学性能，以CFRP为上板，分别以工业纯钛TAl、铜合金H62和高强钢DP780作为下板制备粘铆复合接头，对试件进行重复拉伸试验研究接头的静失效载荷、能量吸收值和失效模式。结果表明：粘接层对不同下板接头的抗拉强度提高不同，其中CFRP-H62接头的抗拉强度最大；铆钉拉伸过程中的倾斜程度随钉脚张开度减小而增大，抗拉强度随铆钉倾斜程度的增大而减小；在不发生拉脱失效的前提下，铆钉在拉伸过程中倾斜的程度越大，能量吸收值越大；当钉脚张开度足够大时，失效形式全部为上板撕裂，随着钉脚张开度的减小，撕裂失效程度加剧，同时出现拉脱失效试件，出现拉脱失效的概率随钉脚张开度的减小而增大。
• Select
  基于响应面法的铝合金自冲铆接头强度预测模型

  孙晓婷, 曾凯, 何晓聪, 邢保英, 易金权, 魏文杰

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 199-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.027

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用Box-Behnken Design试验设计方法，针对多种材料开展铝合金自冲铆接头的静力学试验研究。以接头的失效载荷作为目标量，被连接材料硬度、板材厚度、铆钉硬度以及各参数之间的交互作为影响目标量的因素，建立铝合金自冲铆接头强度预测的非线性多元回归模型。试验验证结果表明：建立的非线性多元回归模型具备高的显著性且拟合程度高，可实现对铝合金自冲铆接头强度的有效预测，模型预测结果与实际值的相对误差在7%以内，且方差分析表明，随着材料硬度增加，失效载荷先减小而后增大；板材厚度对接头失效载荷的影响呈正线性相关性；铆钉硬度对接头失效载荷的影响呈负线性相关性。
• Select
  预拉伸对船用气阀等离子堆焊残余应力影响的有限元分析

  杨兴林, 肖裕华, 丁国娣, 王方旋, 戴魏魏, 赵大忠

  塑性工程学报. 2020, 27(8): 205-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.08.028

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于ABAQUS有限元分析软件模拟了大型船用气阀在有预拉伸力和无预拉伸力情况下的等离子堆焊过程，通过二次开发热源模型，建立了多个生死单元分析步，实现焊料的逐步填充，考虑了不同材料性能参数随温度的变化。结果表明：预拉伸焊接法可以有效减小焊后残余应力，当预拉伸应力σ_p=20%σ_s时，效果最明显，焊缝区残余应力降低幅度达43%，同时，整个焊接件残余应力分布更为合理，应力梯度得到大幅改善，但是，在轴向焊缝处应力不减反增现象明显。最后对产生的缺陷进行分析，得到了优化的工艺参数，模拟结果与试验结果吻合较好。