2021年, 第28卷, 第3期　
刊出日期：2021-03-28
  

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    塑性成形技术与工艺
  • 复杂腔体直壁扇形筋板精密挤压成形缺陷控制
    胡福泰, 汪飞雪
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.001
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    通过对6063铝合金复杂腔体零件中高厚比大于20的高筋板精密挤压成形过程进行模拟分析，发现直壁扇形筋板材料的应变速率远大于周边材料的应变速率，形成了面内拉应力和角部应力的耦合。模拟结果显示，筋板两侧开裂严重。在斜面与直立面交棱处设置反向圆角连接，增大了材料流动阻力和凸模侧棱圆角半径，改善了材料流动不均衡的问题。模拟和实验结果表明，阻流槽可降低直壁部分的材料流动速率，增大凸模侧棱圆角半径，不仅有助于减轻角部的应力集中，还有利于侧壁的材料向直壁流动，使整体变形更加协调。根据模拟方案，实际生产出了合格腔体零件。
  • 等温循环镦粗挤压工艺对ZK60镁合金微观组织及力学性能的影响
    刘正然, 赵熹, 刘杰, 张治民
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 7-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.002
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    通过有限元模拟及一种新型变形均匀性评价方法，对循环镦挤成形模具结构与工艺参数进行了优化，在此基础上，针对ZK60镁合金开展了3道次循环镦粗挤压试验，并利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和拉伸试验等手段研究了变形过程中的组织演变及其力学性能响应。结果表明，变形温度为380℃、模具入口角为60°时，合金变形均匀性最佳；随着道次的增加，组织细化明显，边部和芯部的平均晶粒尺寸分别从68.2和78.8 μm （第1道次）细化至24.5和26.5 μm （第3道次），第二相尺寸随道次增加逐渐减小，3道次变形后，尺寸约为300~500 nm的细小析出相均匀分布在细晶区，材料各部位的抗拉强度均大于270 MPa，伸长率大于20%；变形均匀性调控效果明显，边部和芯部强度差从15.4 MPa （第1道次）减小至4.1 MPa （第3道次），塑性差从5%左右（第1道次）缩小到2%以内（第3道次）；合金初始态的断口断裂形式为以解理断裂为主的脆性断裂，变形后边部和芯部断口的断裂形式分别从脆性断裂和准解理断裂（第1道次）向以韧窝形式为主的韧性断裂（第3道次）逐渐统一。
  • 轧制差厚板盒形件充液拉深成形工艺参数研究
    张华伟, 王永喆, 吴佳璐
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 17-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.003
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    针对轧制差厚板成形过程中的破裂、起皱以及厚度过渡区移动缺陷，将充液拉深技术引入差厚板盒形件的成形过程，建立了差厚板盒形件有限元模型，进行了差厚板盒形件充液拉深成形仿真，推导了临界液池压力的解析公式。对比分析了压边力、液池压力以及液池压力加载路径对差厚板最大厚度减薄率以及厚度过渡区中心位移量的影响。结果表明，压边力和液池压力对差厚板零件的成形过程均有较大的影响，采用薄-厚侧压边力比为2，最高液池压力为3 MPa的递增型液池压力加载路径1对于提高差厚板的成形性能非常有利。
  • SAF2507 SDSS热冲压成形χ相和σ相对力学性能的影响
    张钰柱, 蓝剑锋, 莫茜, 胡珊
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 24-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.004
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    采用JMatPro软件模拟计算了SAF2507 SDSS的热力学平衡相图，并制定了热冲压成形工艺，对SAF2507 SDSS板材进行了650~1150℃的热冲压成形；通过OM、SEM和EDS研究了χ相和σ相的析出规律，运用万能试验机、硬度计和冲击机研究了材料的力学性能。结果表明，在650℃进行热冲压成形时，微观组织中无析出相；750~1050℃时，α/α晶界和α/γ相界处析出χ相和σ相，χ相和σ相的析出机理为αχ/σ＋γ2；在1050~1150℃时，γ相向α相转变；随着热冲压成形温度升高，材料抗拉强度和硬度先增加后减小再增加，伸长率、截面收缩率和冲击功先减小后增加再减小。拉伸试样断口断裂形式由韧窝断裂转变为解理断裂再转变为准解理断裂；热冲压成形温度为1050℃时，SAF2507 SDSS获得最佳微观组织和综合力学性能。
  • 不同材料模型和测量方法对冲压回弹预测精度的影响
    桂婉婷, 孙玲, 张民权, 余志友
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 34-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.005
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    针对回弹预测的精度问题，首先以帽形件为例，通过对3种材料模型：36#材料模型、37#材料模型、125#材料模型以及两种不同的测量方法：惯性释放法、节点约束法进行组合，对其回弹值进行预测。再与实际回弹值进行对比，试验得出了与实际回弹结果重合度最高的最优材料模型和测量方法的组合。将此组合应用到汽车车门外板零件的回弹模拟上，并将模拟值与实际生产的回弹值对比，对试验最优组合进行了验证。结果表明，选用125#材料模型时的回弹模拟结果更符合实测值，而使用惯性释放法和节点约束法对回弹值都具有较高的预测精度，两者偏差不大。
  • 5052铝合金T型三通管内高压成形规律研究
    李晓冬, 徐雪峰, 华如雨, 范玉斌, 张举, 肖洁
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 41-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.006
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    为探究5052铝合金T型三通管内高压成形规律，采用Dynaform模拟软件建立了内高压成形有限元模型，研究了模具过渡圆角半径、摩擦系数、内压力和轴向进给量加载方式对成形的影响。结果表明，模具过渡圆角半径较小时（R=4 mm），不利于支管的贴膜成形，采用半径为10 mm的圆角更有利于材料流动及支管贴膜成形；减小成形过程中的摩擦系数不仅可以使T型三通管壁厚分布更加均匀，亦可提高支管的高度；采用上凸式内压力加载曲线和滞后下凹式轴向进给量加载曲线可提高内压力的加载速度，避免由于管内压力不足导致进给的管料过多而产生支管起皱现象。最后，采用尺寸为Φ60 mm×1.5 mm的管材进行实验，实验结果与模拟结果基本一致，验证了模拟的准确性和可靠性。
  • 三元催化器端盖内高压成形仿真分析
    黄煜, 李健, 王荣耀, 张维烜, 杨小龙, 葛动元
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 50-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.007
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    为解决传统冲压生产三元催化器端盖过程中存在的成形工序繁杂、材料利用率低等问题，将内高压成形技术应用于三元催化器端盖，根据其结构特点，采用"一模两件"工艺，并借助非线性有限元软件DYNAFORM对汽车三元催化器端盖进行仿真，研究了端盖壁厚分布、起皱行为及非对称大膨胀比管件的成形规律。结果表明，在前期加载速率上升较快的路径下，成形截面壁厚值大幅度上升，壁厚减薄区域缩小；成形过程中管件起皱数目为3时，管件成形极限提高；当初始压力值为13.0 MPa时，截面壁厚分布较为均匀，成形质量最好。
  • 航空导管扩口成形快速模拟研究
    寸文渊, 钱文清, 舒阳, 陈晓豫, 鲍益东
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 58-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.008
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    针对增量法模拟导管扩口成形计算时间长和前处理操作相对繁琐的问题，基于一步成形法自主开发导管扩口成形快速模拟程序。该程序采用三角形单元划分管坯网格，提出法向投影法将管坯节点投影至预设的模面网格上获得扩口导管初始解，并通过网格光顺算法提高初始解精度。经塑性全量理论的迭代方法获取了扩口导管尺寸，并快速计算出了管件的厚度和应变分布，为管路前期设计提供了依据。选取一典型航空扩口导管，比较导管扩口成形快速模拟程序、商业化有限元软件LS-DYNA、ABAQUS/Explicit及冲压扩口成形试验这4种不同方法得到的成形管件厚度分布及应变分布情况。结果表明，该快速模拟程序计算精度高、计算速度快、操作便捷，可用于航空导管扩口成形快速模拟，缩短设计周期。
  • 弯曲参数对偏心TRB管成形质量的影响
    张渝, 张遥, 郭耀璘, 张德军
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 67-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.009
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    根据管材弯曲成形规律，设计了偏心TRB管，建立了偏心TRB管有芯弯曲模型，研究了偏心TRB管弯曲成形规律以及弯曲角度和弯曲半径对其弯曲成形质量的影响。结果表明，相比等厚弯管，偏心TRB管外凸侧管壁减薄率更低，适合于对弯管成形精度要求不高但是对成形性能要求较高的应用场景；弯曲角度对偏心TRB管成形质量影响不明显，增大弯曲半径有利于提高偏心TRB管的成形质量，但是随弯曲半径增大，减缓管壁起皱的效果逐渐减小；利用偏心TRB管稳定变形区壁厚预测公式计算得到的外凸侧壁厚值误差均低于5%，考虑到失稳起皱的影响，对公式调整后得到的内凹侧壁厚值误差为6%~7%。
  • 基于管坯径向挤压外壁凸台的成形极限研究
    郭世超, 王鑫, 赵海生, 张旭峰, 宋晓茜, 王强
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 77-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.010
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    为探究管坯径向挤压外壁凸台的成形极限，利用Deform-3D有限元模拟分析软件研究了成形过程中管坯内径d0、外径d1、管坯壁厚t、凸台型腔高度h以及宽度w等关键参数对成形质量的影响规律。结果表明，成形的初始阶段易产生管坯内壁凹陷和折叠等缺陷；管坯所能成形无缺陷凸台轴向截面积（w×h）的最大值与d0、d1和t有关。定义S=（h/t）×（w/t）表征成形的安全性，成形安全性极限值由Sd表示，Sd值仅由d0/d1决定；当S>Sd时，成形初始阶段会发生管坯内壁凹陷、折叠，反之不会出现内壁凹陷、折叠。研究得到管坯径向挤压外壁凸台成形初始阶段的成形极限图，确定了成形参数选择的安全区域与危险区域。经物理实验验证，成形极限图安全可靠。
  • 成形温度对镁合金温热渐进成形微观组织及断口形貌的影响
    张三, 唐桂华, 沈建冬, 李朕, 江祥奎
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 84-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.011
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    提出一种油浴加热辅助温热渐进成形技术，利用相关装置，通过实验的方法研究了成形温度对AZ31B镁合金成形性能、微观组织及断口形貌的主要影响并分析了原因。结果表明，AZ31B镁合金板材的成形温度越高，其最大成形角度越大，当成形温度达到200℃时，发生部分再结晶，导致晶粒细化，达到250℃时已经完全再结晶，晶粒显著细化，最大成形角度达到60°。但是过高的成形温度将增加能量消耗并提高AZ31B镁合金的氧化程度，并不是最经济的选择。在当前实验条件下，250℃左右的油浴加热温度是AZ31B镁合金比较理想的成形温度，非基面滑移系基本开动并参与材料的塑性变形，使AZ31B镁合金板材的成形性能得到显著改善。
  • ML10钢铆钉电磁铆接接头力学性能研究
    胡鑫, 谭圆安, 段超琪, 肖敏, 黄鑫宇, 张旭
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 92-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.012
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    对直径为Φ6 mm的ML10钢铆钉进行电磁铆接工艺试验及力学性能测试，通过金相组织观察分析了电磁铆接后铆钉镦头的成形质量，并采用威布尔分布模型分析了试件的抗剪切和抗拉脱性能，研究了钢铆钉电磁铆接接头的工艺稳定性和服役性能。结果表明，试件金相组织变形均匀，无微裂纹缺陷；铆钉电磁铆接接头可承载的最大剪切力和拉脱力分别为11.3和16.5 kN；剪切强度与拉脱强度的形状参数均大于1，强度寿命曲线均为失效率递增的老化失效形式，拉脱强度的尺寸参数较剪切强度大，失效率递增更快。电磁铆接接头具有较好的工艺稳定性，其力学性能符合铆接装配工艺和服役要求。
  • 卷取温度对钒氮微合金化热轧钢板组织与力学性能的影响
    刘建, 李月丽, 张金标
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 98-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.013
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    通过金相显微组织观察、第二相的析出形貌分析、拉伸和冲击试验研究了不同卷取温度对钒氮微合金化热轧钢板组织与力学性能的影响。试验结果表明，卷取温度为600℃时，钢的主要强化方式为细晶强化，组织分布均匀，晶粒最为细小，第二相析出物明显增多，获得了最佳的综合力学性能：铁素体晶粒尺寸为7.1 μm，屈服强度为497.5 MPa，抗拉强度为600 MPa，塑性未有明显降低，伸长率和断面收缩率分别为24%和65%，冲击韧性最好。卷取温度降低至560℃时，产生更多细小的第二相析出物，主要强化方式为析出强化，细晶强化减弱，使钢的强度增加，韧-塑性明显降低。
  • 全因子试验方法在薄带连续铸轧中的应用
    曹晓琳, 朱光明, 乔松, 岳博文, 徐绵广
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 103-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.014
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    为了探究薄带连续铸轧工艺的参数与Kiss点高度的关系方程，采用全因子试验方法与有限元数值模拟建立计算Kiss点高度的数学模型。从模型回归项的F值、P值、决定系数及残差分析等方面进行了显著性分析，得出的响应面模型具有显著性，能够较好地拟合试验数据。对拟合的试验数据进行三维响应面分析，并系统地研究了浇注速度、浇注温度和辊缝宽度对于熔池内Kiss点高度的影响。结果表明，通过全因子试验方法所得结果建立的数学模型具有真实性和可靠性。利用该数学模型得到结晶辊Kiss点高度沿轴向的变化规律，通过分析发现，由于辊形的变化，结晶辊中部和端部的Kiss点高度较其它位置偏高。
  • 6063铝合金焊接接头力学性能及韧性断裂失效仿真分析
    徐从昌, 李佳, 向瀚林, 张欣欣, 王冠, 何洪, 李落星
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 110-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.015
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    采用硬度测试、等效拉伸试验和有限元仿真方法，以汽车用6063铝合金焊接接头为研究对象，研究了T型焊接接头力学性能的不均匀性分布，对其韧性断裂行为开展了数值模拟研究。通过等效拉伸试验对接头各区域开展了拉伸试验和断裂失效仿真分析，求解了基材（Base Metal，BM）、热影响区（Heat Affected Zone，HAZ）和焊缝（Welded Zone，WZ）等在常温准静态拉伸变形下的Johnson-Cook本构模型参数A、B、n的值和Cockcroft-Latham韧性断裂准则中的断裂应变能Wc，并将其用于T型接头断裂行为的仿真预测。结果表明，硬度随距焊缝中心距离的增加而升高，BM的屈服强度和抗拉强度明显高于HAZ，但伸长率低于HAZ；采用等效拉伸试样可有效分析焊接接头各软化区域的力学行为；采用Johnson-Cook模型和Cockcroft-Latham韧性断裂准则预测得到的焊接接头断裂位置和载荷-位移曲线与试验结果吻合。
    • 材料性能与变形理论
  • 热作模具钢5CrNiMoV的亚动态再结晶行为研究
    王永善, 胡志强, 王开坤, 李亨
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 118-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.016
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    通过Gleeble-3800热模拟试验机进行了双道次热压缩试验，研究了热作模具钢5CrNiMoV在不同变形温度（1030、1130和1230℃）、应变速率（0.001、0.01和0.1 s-1）和道次间隔保温时间（1、5和12 s）下的亚动态再结晶行为。建立了5CrNiMoV钢的亚动态再结晶动力学模型，将模型预测值与试验值进行对比。研究结果表明，随着变形温度和应变速率的增加，亚动态再结晶体积分数逐渐增加，材料的软化程度不断增强；随着道次间隔时间的增加，第2次加载时的加工硬化现象更加明显，且应变速率对初始亚动态再结晶影响较大。5CrNiMoV钢的亚动态再结晶激活能约为123.928 kJ·mol-1；模型预测值和试验值吻合度较高，说明该模型具有较高的可靠性，可以为优化5CrNiMoV钢的热加工工艺提供理论指导。
  • 新型高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金热变形本构方程及热加工图研究
    高明, 赵熹, 刘杰, 张博循, 张治民
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 126-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.017
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    以新型高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象，借助Gleeble-3500热模拟机开展了热压缩试验，变形温度为310~470℃，应变速率为0.001~1 s-1，真应变为1.2。利用试验数据建立了该合金的本构方程和热加工图，采用SEM和EBSD对典型试样变形后的微观组织进行了观察，对热加工图的可靠性进行了验证。结果表明，该新型合金的真应力-真应变曲线表现出典型的动态回复特征，流变应力进入稳态阶段所需要的应变值较低，软化作用比较强；计算得到该合金的变形激活能为112.45 kJ·mol-1，其值较低，表明该种材料具备较好的成形能力；本构方程预测结果的平均准确率达到96.2%，表明本构方程能够对该合金的流变行为进行指导；通过选取热加工图中的高功率耗散区域并针对局部区域组织进行特征分析，最终确定了变形温度455~470℃，应变速率0.015~0.2 s-1为最佳的加工区域，采用获取的最佳工艺参数开展物理试验，合金抗拉强度达到了665 MPa，伸长率达到了15%。
  • GH2132高温合金热变形行为研究
    王桂花, 杨秋月, 吴珊珊, 罗慈慧, 宋玉欢, 谭元标
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 137-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.018
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    采用Gleeble-3500和Deform-3D有限元软件研究了GH2132高温合金在变形温度为950~1100℃和应变速率为0.001~10 s-1时的热变形行为。研究表明，在应变速率为1 s-1时，流变曲线与其他流变曲线明显不同，表现出显著的应力降现象。基于流变应力与变形温度和应变速率的关系，构建了GH2132高温合金的本构方程和热加工图。基于热加工图分析，GH2132高温合金可热加工的区域为1070~1100℃/10-3~0.13 s-1，较好的热加工参数为1100℃/10-2 s-1。采用Deform-3D有限元软件对GH2132高温合金在不同变形条件下的温度分布进行了模拟，随着变形温度的降低和应变速率的升高，热变形过程中试样表面和心部的温度差增大，温度分布不均匀程度增加。基于温度场的有限元模拟结果可知，变形条件为1100℃/10-2 s-1时，试样表面和心部温度分布非常均匀。真应变为0.7时，试样心部和表面的温度差仅为0.21℃。
  • 激光冲击强化对TA15钛合金残余应力和力学性能的影响
    焦清洋, 韩培培, 陆莹, 赵栋, 乔红超, 赵吉宾
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 146-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.019
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    通过对TA15钛合金进行激光冲击强化，研究了不同工艺参数对TA15钛合金残余应力和力学性能的影响。实验结果表明，激光冲击强化可以细化晶粒尺寸，有效提高材料表面显微硬度和残余压应力，且表面显微硬度和残余压应力随着激光能量和冲击次数的增加而增大。当激光能量为7 J，光斑直径为Φ2 mm，冲击3次时，激光冲击强化后表面显微硬度提高21.6%，强化层深度可达1 mm，表面残余压应力高达-730 MPa。激光冲击强化后经400℃热处理并保温5和10 h后，发现引入的残余压应力降低幅度较小，仅为8%，具有较高的热稳定性。当激光能量为5 J，光斑直径为Φ2 mm，冲击2次时，激光冲击强化后可以获得最优的疲劳性能，试样在650 MPa应力水平下的疲劳寿命大于106次，相对于未强化试样提高了3倍，这是由于激光冲击强化使疲劳源由试样表面转移到了次表面，可以有效抑制疲劳裂纹的萌生和扩展。
  • 复杂应力状态下车用高强钢断裂失效行为表征与应用研究
    周佳, 梁宾, 赵岩, 高翔, 张志, 赵清江, 万鑫铭
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 153-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.020
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    以某车用热成形高强钢板材为研究对象，结合DIC技术对剪切、拉伸等5种典型应力状态下试样的断裂性能进行了测试研究。基于试验结果，选取Gissmo断裂失效模型，并采用有限元逆向优化方法标定了该模型的参数。分别应用Gissmo断裂失效模型和固定应变断裂模型预测了高强钢B柱在三点静压工况下的断裂失效行为，并对预测结果进行了试验验证。结果表明，在复杂应力状态下，与固定应变断裂模型相比，Gissmo断裂失效模型的预测结果与试验结果均显示在相同位置产生裂纹，载荷-位移曲线吻合程度更高，表明Gissmo断裂失效模型更适合用于预测车用高强钢在复杂应力状态下的断裂失效行为。
  • 张力作用下304不锈钢箔材的轧制变形模拟
    王天翔, 高祥明, 赵永顺, 廖席, 范婉婉, 任忠凯, 王涛
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 164-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.021
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    为了分析张力对304不锈钢箔材轧制过程中微观塑性变形行为的影响，通过率相关的晶体塑性有限元方法和Voronoi多晶体模型，模拟了304不锈钢箔材的轧制变形过程，得到了介观尺度上304不锈钢箔材不均匀变形和滑移系的运动状态。结果表明，增大张力可以有效促进不锈钢箔材的塑性变形，明显降低所需的轧制力，减少轧制变形区内与上下轧辊相接触的晶界个数，同时，各位置处的剪切变形量随张力的增大略有减小。在相同张力作用下，由于晶粒形貌和取向的差异，晶界处和晶粒内的接触位置都可能是接触压力和摩擦应力最大的位置；受相邻晶粒协调作用的影响，各晶粒的变形量不同，微观应力应变分布存在集中区域；轧辊对表层晶粒和内部晶粒的滑移约束不同，造成表层晶粒和内部晶粒启动滑移系的种类以及滑移状态的差异。
  • 动力钻具反扭矩对连续管疲劳寿命的影响
    吴远灯, 刘少胡, 阳婷
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 171-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.022
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    针对连续管在进行钻磨桥塞作业过程中可能出现扭转疲劳失效的问题，采用ABAQUS软件建立了钻磨桥塞作业过程中连续管疲劳寿命计算有限元模型，计算了内压和扭矩复合载荷作用下连续管的疲劳寿命，得出内压、扭矩与疲劳寿命的拟合公式，研究分析了钢级、外径、壁厚以及动力钻具转速对连续管疲劳寿命的影响。结果表明，连续管的扭转疲劳寿命随内压和扭矩的增大而减小，且内压的影响更为明显。随着钢级、外径和壁厚的提高，连续管的疲劳寿命相应增加，且外径和壁厚的影响最为显著；随着动力钻具转速的提高，连续管的疲劳寿命增加，但其总的使用时长减少。
  • X80管道划伤复合凹陷区的应力应变特征研究
    田野, 朱丽霞, 罗金恒, 惠文颖, 阙永彬, 武刚, 周会萍
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 177-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.023
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    通过对预制划伤缺陷的X80管道进行实物凹陷压制试验，结合有限元数值模拟，对划伤复合凹陷区的应力应变特征进行了研究。结果表明，应变在划伤复合凹陷区随凹陷深度的增加而增大，当凹陷深度大于5%管径时，应变值快速增长；随凹陷深度的增大，管道复合凹陷区承受峰值应力和应变的位置逐渐由管道外壁凹陷中心区域向管道内壁的凹陷中心附近及划伤缺陷边缘转移；同一凹陷深度下，划伤缺陷和凹陷的叠加使复合凹陷区所承受的应力应变峰值高于单纯凹陷；内压进一步加剧了管道划伤复合凹陷区的应变集中，但无论管道承压与否，划伤复合凹陷区的应变增幅与凹陷深度增幅的比值近似为常数；划伤深度的增大使管道凹陷变形的局部化更加明显，因此凹陷区的应变峰值随划伤深度的增加而显著增大。
  • 梯度铝合金蜂窝夹芯板复合材料的力学响应
    乔及森, 孔海勇, 苗红丽, 李明
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 183-189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.024
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    通过改变蜂窝芯层的胞壁长度，利用试验和有限元模拟相结合的方法研究了梯度蜂窝夹芯板在准静态及动态冲击条件下的面外压缩过程和力学响应，计算结果表明，在准静态压缩过程中，梯度铝合金蜂窝夹芯板从相对密度低的层级向相对密度高的层级逐级变形，相对密度越高的层级所产生的塑性铰越多。而在高速冲击下，梯度蜂窝夹芯板的变形主要受冲击惯性的影响，梯度蜂窝夹芯板的变形与准静态下蜂窝夹芯板的变形存在明显的不同。并且当梯度率为0.0276时，梯度蜂窝夹芯板的吸能性达到最好，相较于同等质量的均质蜂窝夹芯板，能量吸收提高了10.63%，因此，对蜂窝夹芯板进行梯度设计可以有效提高其能量吸收能力。
  • 搅拌摩擦加工制备AZ31/ZrO2复合材料的组织性能研究
    袁胜男, 王快社, 乔柯, 王文, 张升懿
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 190-197. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.025
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    采用搅拌摩擦加工（Friction Stir Processing，FSP）技术成功制备了AZ31/ZrO2复合材料，并与未添加ZrO2颗粒、经FSP处理的试样（FSP AZ31试样）进行对比。利用SEM和EBSD观察了AZ31/ZrO2复合材料及FSP AZ31试样的微观组织，并对其力学性能进行了研究。结果表明，FSP可制备组织均匀致密、晶粒细化的AZ31/ZrO2复合材料。AZ31镁合金母材（Base Metal，BM）的抗拉强度（Ultimate Tensile Strength，UTS）为283 MPa，伸长率（Elongation，EI）为15.5%。与BM相比，FSP AZ31试样的UTS略微升高，为286 MPa；EI有所降低，为11.5%。添加ZrO2颗粒、经FSP处理的试样（FSP AZ31/ZrO2复合材料）的UTS为397 MPa，达到了BM的140%，EI为13.8%，ZrO2颗粒的添加是AZ31镁合金显微硬度和拉伸性能提升的主要因素。BM和FSP AZ31试样的断裂特征表现为准解理断裂特征，FSP AZ31/ZrO2复合材料则表现为微孔聚合断裂特征。
    • 成形装备与智能制造
  • 基于有限元仿真及局部应力应变法的组合式支承辊套内外表面疲劳寿命预测
    董永刚, 黄鑫磊, 宋剑锋, 史卫
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 198-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.026
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    为了预测冷轧过程中组合式支承辊套内外表面的疲劳寿命，首先根据冷轧过程中组合式支承辊过盈配合面及辊套外表面的应力分布规律确定危险点位置，并应用局部应力应变法预测辊套与辊芯过盈配合面危险点处的微动疲劳寿命和辊套外表面的滚动接触疲劳寿命。在此基础上，利用疲劳寿命分析软件Fe-Safe对热装组合式支承辊辊系表面的应力应变和疲劳寿命进行了模拟。结果表明，辊套外表面危险点位于距离支承辊对称面550 mm处，此处的名义应力幅为836 MPa。辊套与辊芯间的过盈配合面危险点位于距离支承辊对称面550 mm处，此处的名义应力幅为209 MPa。辊套与辊芯间的过盈配合面的疲劳寿命约为辊套外表面疲劳寿命的4倍。从过盈配合面到外表面半径由小变大过程中，对数疲劳寿命呈"n"形分布。
  • 连退机组焊机焊缝厚度控制技术研究
    夏益伟, 孙荣生, 翟乾俊, 姚利辉, 刘超智, 张岩岩, 白振华
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 205-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.027
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    针对连退机组焊接过程中焊缝厚度过大会引起焊缝印缺陷，焊缝厚度过小会导致焊缝强度不够的问题，充分考虑机组的设备与工艺特点，在简单介绍了连退机组焊机的焊缝厚度计算模型的基础上，通过实验与理论分析相结合的方法，给出了相应的极限允许焊缝厚度模型，且以在保证焊缝强度的前提下以焊缝厚度最小为目标开发了一套适合于连退机组焊机的焊缝厚度综合优化控制技术，同时编制出了相应的连退机组焊缝厚度优化软件，并将其推广应用到某1550连退机组的生产实践，取得了良好的使用效果。
  • 2030 mm冷连轧机组板形预报及影响因素研究
    邢德茂, 姚利辉, 李学通
    塑性工程学报. 2021, 28(3): 210-216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.03.028
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    针对2030 mm冷连轧机组实际生产过程中无法实现板形预报及无法定量分析板形影响因素的问题，充分考虑冷连轧机组的设备与工艺特点，在简单介绍了冷连轧机组相关板形模型的基础上，通过选择典型规格产品以及极限规格产品，对弯辊力、窜辊量及倾辊量等影响板形的因素进行了定量分析。结果表明，随着弯辊力的逐渐增大，板形由双边浪逐渐转变为中浪；随着窜辊量和倾辊量的逐渐增大，工作侧浪形逐渐增大，传动侧浪形逐渐减小。同时，将该板形预报技术应用于国内某2030 mm冷连轧机组的实际生产，开发出了相应的"2030酸轧机组板形预报软件"，提高了机组的板形质量，成品带钢板形值的预报精度达到了92%以上，取得了良好的使用效果。
塑性工程学报
Journal of Plasticity Engineering
ISSN 1007-2012
CN 11-3449/TG

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