2020年, 第27卷, 第9期　
刊出日期：2020-09-28

  

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综合评述
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  汽车轮毂轴承轴端铆合工艺研究进展

  王友, 熊伟, 梅松, 刘德政, 李江全

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 1-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.001

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  第3代汽车轮毂轴承铆合装配涉及内圈-内法兰过盈装配和内法兰轴端铆合装配过程，对轴向卡紧力和轴承游隙控制十分重要，直接决定着轮毂轴承的使用性能。为进一步探索轴向卡紧力的形成机理及精确控制方法，结合现有研究成果，以时间为线索简要介绍了轮毂轴承轴端铆合设备构成、工艺特点及主要性能参数，梳理了轴端铆合装配数值模拟过程及其关键模拟技术，重点综述了轴端铆合工艺参数对轴向卡紧力、内圈变形量、疲劳寿命等结构和性能关键指标的影响，以及有限元分析和智能算法在轮毂轴承设计及优化中的应用，最后对轮毂轴承轴端铆合装配的研究方向进行了展望。
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  小型汽车桥壳液压胀形加工方法的研究现状

  吴娜, 刘超, 王晓迪

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 12-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.002

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  液压胀形是实现汽车零部件整体成形和轻量化的新兴技术，桥壳是汽车上重要的承载件之一。为了推广与研究汽车桥壳液压胀形技术，结合目前小型汽车桥壳液压胀形技术研究进展，对液压胀形技术在小型汽车桥壳制造方向的研究现状进行了分析与总结。首先，分析了采用传统液压胀形方法制造小型汽车桥壳存在的问题；然后，介绍了胀压成形汽车桥壳新工艺，给出了桥壳管件和预成形管坯的设计方法；最后，通过对比胀压成形样件与传统液压胀形样件，阐述了胀压成形是小型汽车桥壳液压胀形技术的发展趋势。通过对目前小型汽车桥壳液压胀形研究的分析与总结，为液压胀形桥壳的研究提供了参考。
塑性成形技术与工艺
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  风电轴承材料超声滚挤压表面粗糙度数值模拟及参数优化

  王晓强, 刘鑫, 姚国林, 尹丹青

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 20-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.003

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  基于DEFORM有限元分析软件建立风电轴承材料42CrMo工件的超声滚挤压过程数值模拟模型，研究工件转速、进给速度、振幅及静压力对工件表面粗糙度的影响。采用响应曲面法中的BBD（Box-Benhnken）进行试验设计，对模拟结果进行了回归分析，并对工艺参数进行优化。结果表明，超声滚挤压工件表面粗糙度随工件转速与进给速度的增加而增大，随振幅与静压力的增加而减小，当振幅和静压力分别超过约13 μm和350 N时，表面粗糙度随振幅与静压力的继续增加而增大；获得了最优工艺参数组合：工件转速306 r·min^-1、进给速度18 mm·min^-1、振幅13 μm、静压力301 N，基于最优参数组合获得表面粗糙度预测值为0.451 μm，试验值为0.419 μm，预测值与试验值具有良好的一致性。优化后的表面粗糙度与优化前相比降低了50.12%。
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  内螺纹冷挤压成形过程仿真及试验研究

  陈鑫, 侯红玲, 王艳茹, 赵永强

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 27-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.004

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  为了获得较好的内螺纹冷挤压成形质量，对内螺纹冷挤压工艺进行研究，寻求内螺纹冷挤压最优的工艺参数组合。建立了内螺纹冷挤压三维模型，采用有限元模拟和试验相结合的方法研究了内螺纹底孔直径、挤压速度和摩擦系数与成形质量及工作扭矩之间的关系。通过数值模拟得到内螺纹底孔直径与牙高率的关系，获得了4种不同挤压速度下挤压扭矩和挤压温度的对比曲线，以及摩擦系数对挤压扭矩和挤压温度的影响规律。仿真和试验结果表明：挤压M8 mm×1.25 mm的内螺纹时，预制底孔直径为Φ7.37~Φ7.42 mm，挤压速度为15~30 r·min^-1，挤压成形的内螺纹的牙形饱满，连接强度好；此外，挤压过程中采用矿物油润滑，可以降低挤压扭矩，且挤压成形的内螺纹表面质量好。
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  槽式爪极锥形孔成形中的模具失效分析及工艺优化

  吴丹萍, 叶能永, 王蕾, 尤国金, 徐顺永, 黄霞

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 35-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.005

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  针对"爪极+锥形孔"一体化高效成形工艺中的成形问题，采用Deform-3D有限元仿真软件对槽式爪极锥形孔成形（挤小孔）过程中的模具失效问题进行了分析，并对成形工艺进行了优化，提出改进措施。结果表明：爪极挤小孔时模具失效的主要原因是在热精锻过程中存在严重的金属侧向流动，导致冲头受侧向力作用而产生弯曲，最终在冲头根部折断；采用冷整形挤小孔的工艺可有效解决冲头折断问题，优化后爪极的成形工艺为"下料—粗锻—热精锻—切边—抛丸—冷整形（挤小孔）—挤槽缩孔（挤大孔）—热处理"。
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  双杆连续挤压铝合金板材数值模拟与组织性能分析

  赵颖, 裴久杨, 郭丽丽, 李冰, 闫志勇

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 40-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.006

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  基于Deform6.1有限元模拟软件研究了6063铝合金板材连续挤压过程中的温度、应力和应变的分布规律，通过连续挤压实验，研究了挤压过程中的晶粒演变过程以及产品的组织和性能特点。结果表明，铝合金连续挤压变形过程中最大温度梯度、最高等效应力、等效应变和等效应变速率值均出现在直角弯曲区，金属在直角弯曲区发生再结晶，在进入模腔前，再结晶晶粒尺寸为36 μm。金属在模腔中发生扩展变形，沿宽度方向，挤压速度和等效应变速率分布不均匀，与腔体进料口相对应位置的金属具有较高的挤压速度和较低的等效应变速率。挤压后的产品横截面组织可分为焊缝区、过渡区和基体区，焊缝区包含由于氧化物钉扎而未长大的细小晶粒，过渡区包含尺寸300 μm的超大晶粒，基体区的晶粒尺寸在97~170 μm，其中腔体进料口处的晶粒尺寸最小，产品横截面硬度分布主要受晶粒尺寸的影响。
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  模具预热温度及冲头工作速度对辊式成形筒体质量的影响

  胡缤, 张宝红, 魏椿雨, 张治民

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 47-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.007

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  利用Pro-Engineer 3D构建辊式成形模型，采用Deform-3D软件对辊式成形40Cr坯料在不同模具预热温度和不同冲头工作速度下的变形行为进行有限元数值模拟。设置模具预热温度为20、200、400和600 ℃，冲头工作速度为10、20、30、40和50 mm·s^-1。结果表明，随着模具预热温度的升高，冲头与辊轮的载荷逐渐减小，最后趋于稳定，坯料口部"凸台"高度逐渐减小，且预热温度每升高200 ℃，"凸台"高度下降0.6 mm左右；随着冲头工作速度的增大，冲头与辊轮的载荷逐渐减小，最后趋于稳定，坯料口部"凸台"高度先减小后增大，冲头工作速度为40 mm·s^-1时高度最低。实际生产情况表明，当模具预热温度为20 ℃时，冲头工作速度为40 mm·s^-1时，成形质量最好。
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  汽车防撞梁端头压扁成形仿真与分析

  郭亚琼, 高亚南, 刘东海, 吴玉慧, 李月, 刘帅

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.008

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  针对汽车防撞梁端部在压扁成形过程中很可能出现起皱和压裂等缺陷的问题，通过数值模拟不断调整工艺参数以确定实验方案，并通过实验进行验证。仿真分析结果表明，压扁过程必须进行预压，否则防撞梁端头两侧不能按照既定趋势发展，从而导致压溃；预压区两侧受力必须均衡，否则会导致防撞梁底部弓起；在压扁完成后，预压区外侧完好，内侧产生颈缩（橘皮）。实验结果与仿真结果吻合，说明防撞梁端头两侧必须预压，且预压区内侧产生的橘皮并不影响零件的使用。与应力-应变曲线相比，成形极限曲线分析的仿真结果与实际结果更为贴近，同时也验证了仿真结果具有一定的可靠性。
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  板材磁流变液软模成形中磁场条件对Al1060成形极限的影响

  王朋义, 王忠金

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 59-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.009

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  针对0.19 mm厚的Al1060板材在4种外加磁场条件下进行椭圆凹模胀形实验，研究不同磁场条件对板材成形极限的影响。结果表明，Al1060板材的成形极限受到磁性粒子含量与外加磁场条件的综合影响。当磁流变液中磁性粒子含量较小（20%）时，磁场强度对板材成形极限的影响很小。当磁性粒子含量增加至30%时，随着磁场强度的增大，Al1060板材的成形极限明显提高。当磁性粒子含量较大（43%）时，随着磁场强度的增大，成形极限呈现先增大后减小的趋势。当磁场强度为0.07 T时，平面应变状态下的极限应变值FLD₀较未施加磁场时提高了7.12%；当磁场强度增加至0.20 T时，FLD₀值则比未施加磁场时降低了4.90%。当磁性粒子含量分别为30%和43%时，4种磁场强度中最有利于Al1060板材成形性提升的分别为0.20和0.07 T。
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  基于灰色系统理论的排气歧管隔热罩多目标优化研究

  颜伏伍, 李良栋, 刘志恩

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 64-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.010

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  针对汽油机的排气歧管隔热罩在实际工作中经常出现辐射噪声过大和疲劳断裂的问题，基于灰色系统理论对隔热罩的辐射噪声和热疲劳问题进行多目标优化。分别建立了辐射噪声计算模型和热疲劳计算模型，探讨了隔热罩材料、结构、厚度以及加强筋高度对目标函数的影响，计算了各因素各水平的关联系数及关联度，将多目标优化问题转换为单目标优化问题，得到了最优参数组合方案。通过方案验证，优化方案较原方案在辐射噪声及热疲劳性能方面均有明显改善。
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  侧围外板浅拉延成形工艺数值模拟

  蒋磊, 龚剑, 王龙, 王大鹏, 雷鸣, 陈天铎

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 73-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.011

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  针对汽车侧围外板传统拉延工艺材料利用率低、生产成本高等问题，提出一种可提升材料利用率的浅拉延工艺方案。以东风本田某款SUV车型侧围外板为例，通过将侧围外板侧翻边法兰展开作为压料面，降低拉延深度，减少拉延工艺补充面来减小坯料尺寸，并利用AutoForm有限元分析软件，对浅拉延成形工艺可能会出现的滑移线和成形不充分等潜在缺陷展开数值模拟。通过产品结构改良设计和拉延工艺补充优化调整，解决了侧围外板浅拉延的工业化应用的品质问题，并根据分析结果设计了三维D/L图，使浅拉延成形工艺在该SUV车型侧围外板上得到成功应用，最终量产实际材料利用率达到47%。
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  复杂异形件热弯曲成形关键工艺参数影响及优化

  金飞翔, 谷曼, 周林

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 82-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.012

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  为研究复杂异形铰链热弯曲成形工艺参数对成形质量的影响，以不等厚异形曲面的铰链件作为研究对象，以坯料温度、成形速度和模具预热温度为关键工艺因素，设计了以头部高度差、斜面尺寸差和产品长度差为评价指标的正交试验方案，使用DEFORM-3D软件进行产品热弯曲成形工艺模拟仿真，通过正交试验对比分析不同工艺参数对成形结果的影响规律。研究发现：坯料温度对热弯曲成形质量的影响最明显，模具温度对热弯曲成形质量的影响程度最小，通过模拟结果极差分析获得优化工艺参数组合，坯料温度为800 ℃，成形速度为25 mm·s^-1，模具预热温度为175 ℃。采用优化的参数组合再次进行了数值模拟，并进行了对应的热弯曲成形工艺试验。结果表明，试制产品合格且与数值模拟结果基本吻合，验证了优化后模拟结果的正确性。
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  汽车尾灯支架单点渐进成形工艺参数多目标优化

  潘爱琼, 张辉

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 87-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.013

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  为解决等间距单点渐进成形缺陷，提出了不等间距单点渐进成形工艺并对该工艺进行了工艺参数优化，通过中心复合试验设计出了模拟方案，然后通过数值模拟技术获得优化的指标数据。使用克里金模型构建了优化变量与优化目标之间的非线性关系，并采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对克里金模型进行全局寻优，得到了Pareto front解集，分析了解集的特性并选出了一组较合理的最优解。最后进行试验试制出了最优工艺参数下的汽车尾灯支架零件。结果表明，提出的优化策略对不等间距单点渐进成形的工艺优化效果显著，消除了原始工艺的板料破裂曲线，并且最大减薄率控制在50%左右。
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  侧弧棱U形截面梁的截面角度回弹分析

  吕琳, 文杰, 邓明

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 94-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.014

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  采用理论分析、数值模拟和实验对比的方式，分析了侧弧棱U型截面梁成形时变形区的应力应变特点，指出截面角度回弹的形成原因是4个圆角部分类似弯曲变形，处于弹-塑性状态，卸载后，大小不均的切向残余应力导致角度回弹，翼板对回弹有约束作用。中间截面4个圆角的回弹大小为：外侧底角>外侧翼板角>内侧翼板角>内侧底角。从中心截面沿侧弧棱到两端截面回弹量逐渐增大。随着棱线曲率半径和截面圆角半径的增加，截面角度回弹均增加；随着翼板宽度和压边力的增加，截面角度回弹减小。
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  工艺参数对楔横轧大断面多台阶轴拉细缩颈的影响

  闫华军, 张超, 路红岩, 张双杰, 张军改, 马世博, 石小猛

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 100-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.015

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  针对在大断面多台阶轴轧制过程中容易出现拉细缩颈的问题，以实际生产中的复杂大断面多台阶轴为研究对象，研究轧制工艺方案和轧件拉细缩颈缺陷。根据成形角α和展宽角β这两个工艺参数与金属流动速度的制约关系，采用有限元模拟和轧制实验相结合的方法，研究了两个工艺参数对轧件轧制应力和内部疏松程度的影响规律。通过寻找两个工艺参数对应的轧件轧制应力转折点和内部疏松转折点，最终界定了断面收缩率为81.22%时两个工艺参数的合理取值范围：成形角α为31°~32.4°、展宽角β为8.2°~9°。采用优化后的工艺参数进行轧制成形，缩短了模具设计周期。
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  热轧带钢侧弯缺陷机理分析及攻关措施

  昝现亮, 郭薇, 王凤琴, 李飞, 刘子英, 高智慧

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 108-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.016

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  首先对侧弯缺陷进行机理研究，阐述凸度、比例凸度和板形之间关系，对浪形的显性与隐性现状开展分析，发现热精轧存在目标凸度被人为修改的现象，带钢实际凸度值大于目标凸度设定值，因凸度和平直度存在耦合关系，故而影响板形；为分析不同凸度来料经过平整后的应力重新分布情况，对平整机进行三维建模并开展有限元分析，结果表明，来料凸度为40 μm时应力分布的均匀性更好，同时，平整改变了带钢横向应力分布。基于上述分析结果，实施"小凸度+空过平整"工艺优化措施，方差分析验证该措施对侧弯缺陷有极显著影响，侧弯缺陷平均值由15.2 mm减少至4.97 mm，满足客户要求，侧弯缺陷标准差由4.23 mm减少到1.53 mm。
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  连续陶瓷SiC纤维增强Ti基复合材料热制造工艺

  张国庆, 原梅妮, 侯红亮, 曲海涛, 赵冰, 李殊霞

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 117-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.017

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  以连续陶瓷SiC纤维和TA2箔材为原材料，采用箔-纤维-箔方法，通过真空热制造技术制备了不同参数的连续陶瓷SiC纤维增强Ti基复合材料。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析仪对制备态复合材料微观组织和元素分布进行了分析。结果表明，当真空热制造工艺参数为900 ℃/30 min/45 MPa时，复合材料增强体陶瓷SiC纤维与韧性基体Ti实现了理想冶金结合，SiC纤维以层状形式等距均匀分布于基体材料中，纤维轴向间距为200 μm，复合材料体积分数为36.82%，陶瓷SiC纤维与基体Ti金属界面层厚度为0.8 μm，界面处C元素呈抛物线分布，Si元素和Ti元素分别呈单向递减和单向递增分布。
材料性能与变形理论
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  6061铝合金热拉深成形研究

  仇建桐, 邓沛然, 邵威, 宣守强, 杨瑾

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 124-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.018

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  基于模内加热的方法，以6061铝合金为研究对象，研究了铝合金材料在不同温度和不同工艺条件下的拉深成形性能，得出了最佳实验结果。结果表明，随着温度的上升，铝合金的成形能力显著提升，当温度低于300 ℃时，材料的成形能力变化不大，当温度在300 ℃以上时，材料的极限拉深比明显提升，尤其在温度到达400 ℃以上时，极限拉深比显著提高，达到2.62，极限拉深尺寸达到最大值，比室温下提高了57.1%。压边力和拉深速度对材料的成形能力均具有显著影响，材料的成形能力随着压边力和拉深速度的增大而逐渐下降。
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  Ti-4Al-2.5V-1.5Fe合金多道次热变形行为及微观组织演变

  胡亚美, 黄海广, 郑必举, 史亚鸣, 张玉勤, 蒋业华

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 132-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.019

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  利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-4Al-2.5V-1.5Fe钛合金进行总变形量为50%的多道次热压缩模拟实验，研究合金在变形温度为850~1000 ℃和应变速率为0.01~1 s^-1条件下多道次压缩过程中的热变形行为及微观组织演变规律。结果表明：合金流变应力随变形温度升高和应变速率降低而逐渐降低；不同变形温度下，随应变速率降低，合金软化率均呈现逐渐升高趋势，且软化率随变形温度的升高趋于稳定；各道次间隔时间内由于回复与再结晶，合金均出现不同程度的静态软化现象；在变形温度950~1000 ℃、应变速率0.01~0.1 s^-1范围内，合金组织得到不同程度的细化和均匀化，并发生回复与再结晶现象，此时合金的热加工性能稳定，有利于热塑性变形，适宜进行热轧成形。
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  基于PSO-LSSVM的Ni-Cr-W-Mo合金本构关系研究

  蔡改贫, 罗茜茜, 刘鑫

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 140-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.020

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  针对热成形金属材料变形本构关系的多因素、高度非线性的特点，利用Gleeble-3500型热模拟试验机对Ni-Cr-W-Mo镍基高温合金开展变形温度和应变速率分别为950~1200 ℃和0.01~10 s^-1的平面应变热压缩实验。建立材料本构关系的LSSVM模型，并采用粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）对LSSVM模型的惩罚因子c和核宽度δ进行寻优，构造了基于PSO-LSSVM的Ni-Cr-W-Mo镍基高温合金本构模型。将实验数据与模型预测值进行对比，结果表明，所建本构模型预测值与实验值间的平均相对误差仅为1.98%，模型预测精度高、泛化能力强，能够准确预测Ni-Cr-W-Mo镍基高温合金的高温流动应力。
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  汽车发动机用铸造铝合金热压缩变形行为及唯象本构方程

  解文龙, 蒋为豪, 邓偲瀛, 夏亮亮, 宋鸿武, 张士宏

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 147-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.021

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  为研究发动机缸盖和缸体用两种铸造铝合金材料在高温下的塑性变形行为，采用Gleeble-3800热/力模拟试验机进行等温热压缩实验，获得了两种材料在变形温度为室温~250 ℃、应变速率为0.01~1 s^-1条件下的流动应力曲线。结果表明，用于缸盖和缸体的两种铝合金材料均为温度敏感性材料，但对应变速率不敏感。基于流动应力曲线，提出一种建立材料高温塑性成形过程的唯象本构关系的方法，以更准确地预测实验材料高温塑性变形过程中的热变形行为。建立的铝合金热变形本构方程可为后续疲劳寿命预测提供可靠的材料模型。
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  新型快速BHR型7A75铝合金热变形本构模型研究

  宗海明, 孔德斌, 郝鑫弟, 王军庆, 李辉, 王家毅

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 153-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.022

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  研究了一种新型快速时效响应7A75铝合金的热变形本构模型及其热变形过程中的微观组织演变规律。通过Gleeble-3500热模拟试验机进行了单道次热压缩实验，利用金相显微镜和透射电镜观察进行了合金的微观组织表征。结果表明，铸态7A75铝合金的平均晶粒尺寸约为165 μm，均匀化处理后，基体平均晶粒尺寸约为220 μm。同一变形温度下，流变应力随应变速率的增大而增大；同一应变速率下，流变应力随变形温度的增加而降低。由构建的全应变本构模型获得的流变应力预测值与实验值的相关系数为0.993，相对误差为2.85%，一致性良好。高的应变速率和低的变形温度抑制了再结晶的发生和再结晶晶粒的长大。在应变速率为0.01 s^-1，变形温度为390和430 ℃时，通过形变诱导析出机制，析出部分尺寸为100~200 nm的第二相粒子，有效地钉扎了晶界。
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  车身用新型Al-Zn-Mg铝合金热变形本构方程及热加工图

  曲世永, 李民, 吕正风, 房洪杰

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 161-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.023

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  设计了一种汽车车身结构件用Al-Zn-Mg中强铝合金，利用Gleeble-3500热模拟试验机测试了该合金在不同热变形条件下的应力-应变曲线，构建了峰值应力本构方程，绘制了不同应变量下合金的热加工图。结果表明：Al-Zn-Mg铝合金热变形过程呈现正的应变速率敏感性和负的温度敏感性；建立的以Z参数表示的Arrhenius本构方程所预测的峰值应力与实验值平均相对误差为8.4%，线性相关系数为0.987，说明拟合情况良好；根据不同应变量下的热加工图，发现流变失稳区及功率耗散低谷区均集中在高温高应变速率区和低温低应变速率区，且随着应变量的增大均逐渐缩小，最佳热变形工艺参数范围为350~500 ℃，0.01~0.1 s^-1。
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  预挤压态Mg-4Zn合金热变形本构方程及加工图研究

  骆晓东, 孙亚伟, 李南南, 韦源源, 赵玲玉, 金朝阳

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 167-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.024

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  为了确定Mg-4Zn合金高温塑性变形过程中的最优可加工区间，应用Gleeble-3800热力模拟试验机获得了Mg-4Zn合金在变形温度200~350 ℃、应变速率0.001~1 s^-1范围内的流动应力曲线，利用实验数据建立了Mg-4Zn合金热变形过程的本构方程和基于Murty失稳准则的加工图。结果表明：Mg-4Zn合金的热压缩本构方程可以用双曲正弦函数描述，其变形激活能为113.087 kJ·mol^-1，模型计算的应力值与实验值之间的相关性系数为0.975，平均相对误差为7.5%，说明所建立的模型能够较好地预测峰值应力；加工图上存在3个失稳区和3个可加工区，结合本构方程、加工图和微观组织分析，可加工区间I（280~350 ℃，0.25~1 s^-1）具有动态再结晶充分、晶粒尺寸均匀细小、变形抗力低和加工效率高的特点，是Mg-4Zn合金的最优可加工区间。
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  GH4169高温合金的动态再结晶行为及微观组织演变研究

  何文武, 杨春鹏, 闫霄霞, 焦永星, 李飞, 陈慧琴

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 174-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.025

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  借助Gleeble-1500D热模拟试验机，对GH4169高温合金进行等温热压缩试验，变形温度为1173~1373 K，应变速率为0.001~1 s^-1。并借助光学显微镜对不同热变形工艺条件下压缩后的试样进行微观组织观察，结果表明，变形温度和应变速率对合金动态再结晶的体积分数与晶粒尺寸都有影响。在应变速率为0.001 s^-1，温度为1173 K时，动态再结晶开始发生，温度增加到1273 K时，动态再结晶基本完成，同时动态再结晶平均晶粒尺寸由11 μm增加到39 μm。通过试验数据分析，建立了GH4169合金的双曲正弦本构方程，对流变应力曲线进行二次求导，获得了动态再结晶的临界应变，基于Sellars-Tegart本构方程建立了GH4169高温合金的动态再结晶动力学模型，并根据试验结果建立了动态再结晶晶粒尺寸模型，为优化GH4169高温合金高温条件下的变形工艺参数提供了理论依据。
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  热冲压钢Al-Si镀层形貌动态演化及形变开裂特征

  王凯, 朱彬, 王义林, 张宜生, 李世其

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 181-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.026

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  对热冲压钢Al-Si镀层在加热和高温拉伸阶段的表面形貌动态演化过程进行了观测，分析了形变条件下Al-Si镀层的裂纹形貌与开裂特征。结果表明，在奥氏体化加热过程中，不同熔点的合金相在镀层内逐步形成，使镀层经历了从固态到液态最终再到固态的转变过程，并导致镀层表面形貌的改变。加热后的Al-Si镀层内以Fe₂Al₅相为主，导致镀层表现为整体脆性，其开裂行为对拉伸变形极其敏感。在形变过程中，镀层内产生多条垂直于拉伸方向的裂纹，且裂纹宽度随应变量的增加持续增大，最终产生的界面裂纹导致镀层与基体的剥离。
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  Ti-7Al和TiC界面拉伸断裂机制的分子动力学模拟

  刘亚洲, 王文焱, 武莹莹, 杨康, 谢敬佩

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 186-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.027

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  采用分子动力学与EAM势函数结合的方法研究了α-Ti中Al原子不同固溶取代模型对其能量和力学性能的影响，并通过混合势函数探究了Ti-7Al与TiC界面原子尺度的拉伸变形过程和断裂机制。结果表明：当Al原子取代α-Ti中能量较低的原子时，其单晶屈服强度增加较大；当Al原子取代能量较高的原子时，单晶屈服强度增加较小，同时在α-Ti（Al）拉伸变形过程中发现了孪晶变形。在Ti-7Al和TiC界面处进行拉伸变形的过程中，随着应变的增加，α-Ti（Al）中产生大量1/3<11-00>位错线，并表现出一定取向性，然后扩展、增殖并聚集，直至界面断裂，断裂位置在Ti-7Al与TiC界面的Ti-7Al一侧，说明Ti-7Al和TiC界面结合强度较好。
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  考虑强度差效应的非对称Drucker屈服模型及实验验证

  王中美, 刘纪源, 唐炳涛, 冯莹莹, 郭宁, 戈海龙

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 194-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.028

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  基于对称Drucker屈服函数，提出一种非对称屈服模型。依据经典的对称屈服函数非对称化理论，将方向系数引入Cauchy应力张量的第一不变量，通过加权应力项分析拉伸应力与压缩应力之比对屈服轨迹及各向异性的影响。基于薄板成形的平面应力状态假定，得到由两个方向系数以及8个各向异性参数组成的Drucker屈服模型。给出了几种与轧制方向成不同角度的平面拉伸/压缩试样的屈服极限，利用MATLAB优化算法实现了屈服模型方向系数及各向异性参数的标定，并与实验结果进行比对。引入的Drucker屈服模型用来描述金属锆板面内压缩和厚向压缩时的屈服曲面，通过与粘塑性自洽（Visco-Plastic Self-Consistent， VPSC）多晶体模型计算结果进行对比，验证了所提出的模型的有效性。Hill'48，Yld2004-18p及所提出的Drucker屈服模型通过ABAQUS VUMAT子程序实现，并分别用于模拟某圆筒件拉深成形过程，通过对比3种屈服模型的模拟结果与实验结果发现，所提出的Drucker屈服函数能够较好地描述金属的强度差效应。
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  风载作用下重载列车过盈配合面的力学和微动特性分析

  董永刚, 宋剑锋, 黄鑫磊, 仪帅, 骆国玲, 李树林

  塑性工程学报. 2020, 27(9): 204-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2020.09.029

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  为研究风载作用下列车轮轴过盈配合面间的力学及微动特性，根据高速重载列车轮对尺寸以及轮轨尺寸，基于Abaqus有限元软件建立了高速重载列车轮轨运行模型，模拟了风载作用下轮对在轮轨上运行1周的过程，并结合Matlab数据分析软件以及Excel分析了高速重载列车运行过程中风载对过盈配合面上的应力分布状态的影响，分别得到了过盈配合面上的Mises应力、径向应力和切向应力三维分布图，同时对过盈配合面轴向微动滑移和周向滑移分布进行了分析，基于仿真结果得到过盈配合面上节点的三维微动滑移轨迹图。分析力学和滑移轨迹分布图得出轮轴过盈配合面上Mises应力、径向应力，切向应力以及滑移量在不同节点位置处的力学和滑移特性。