Plastic theory for the multi-crystal metals-From infinitesimal deformation to finite deformation

Multi-crystal metals have the property of volume conservation in the plastic state. In the infinitesimal deformation plasticity the strain tensor can be split into a deviator part and a volumetric part. The vanishing of the first variant of the strain tensor is equivalent to the volume conservation. Furthermore, the split of the strain into an elastic part and a plastic part is also adopted widely. The flow rule is thus established. These two splits are not confirmed in the finite deformation plasticity. The plasticity criterion and the flow rule are thus facing great challenge. There are various definitions of strain measures in the finite deformation theory. Though the choosing of strain measure is arbitrary in the elastic problem, it is strongly restricted in the plastic problem. By theoretical and experimental studies, it is shown that the logarithmic strain is the only suitable strain measure in the metal forming problem.     

不连续变形对金属塑性影响的模拟与分析

选取最优的应变速率,利用弹塑性有限元分析软件MSC MARC/AutoForge对成形过程进行数值模拟.通过模拟,分析不同摩擦系数、工况温度、材料、锻造次数以及3次不连续变形的不同下压量等重要参数对锻压过程的影响,研究工件的总等效塑性应变、所受最大成形力以及直径的增加程度.探讨了影响圆柱坯料成形和精度的主要因素,得出了对锻造成形工艺以及模具设计起重要指导作用的合理锻造工序.     

Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的热变形行为及模锻工艺的有限元模拟

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行大变形等温压缩试验,研究Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的高温热变形行为和显微组织,分析材料流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立热变形过程的本构方程和热加工图.该材料的流变应力随着温度的升高而下降,随应变速率的增加而增加;用双曲正弦函数式可描述其在热变形过程中的流变应力,热变形活化能为487.21kJ·mol-1;热加工图显示的适宜加工区间为温度1000～1100℃,应变速率0.1 ～1s-1.在热模拟试验基础上进行该钢种锻造工艺的有限元模拟,并结合热加工图分析初锻温度和加工道次对于锻件温度和应变速率的影响,得出适宜的模锻工艺参数为初锻温度1000～1100℃,锻造道次15次.     

基于分子动力学的纳米压痕形变过程模拟

采用分子动力学方法模拟了金刚石压头压入Fe基体的纳米压痕全过程．研究了加载和卸载时基体的原子组态、载荷一位移曲线以及位错的发射和变化．分析了基体的塑性形变机理．发现压人深度为0．69nm时出现位错．随压入深度的增加位错长大成环,基体塑性形变加剧．卸载过程中位错环不断减小,当压头恢复到起始位置后,基体中心残留有位错环,产生了永久塑性形变,位错环的存在是基体产生永久塑性形变的关键因素．     

金属熔积直接成形翘曲变形的有限元分析

为了研究不同热边界条件对熔积直接成形金属零件翘曲变形的影响,运用有限元法建立了三维模型,通过变换冷却和加热条件来分析直壁件熔积成形过程在不同热边界条件成形过程中温度、应力变化和最终翘曲变形.模拟结果表明：熔积过程中运用随焊冷却技术,能使熔积层温度迅速降到接近环境温度,并在随后的时间内保持很低的温度梯度,从而减小了冷却阶段的应力水平,使得翘曲变形量降低;而熔积成形前对基板预热处理会增加热积累和温度梯度,导致残余应力及翘曲变形量的增加.     

接触爆炸作用下板的塑性变形分析与实验

为了研究接触爆炸作用下板的塑性变形的塑性区范围和最大塑性变形量的计算,利用能量理论处理爆炸荷载作用下的板最大变形量的计算问题,利用固体介质应力波理论分析板塑性变形范围的计算问题.推导出接触爆炸作用下线性硬化材料板的最大变形量计算式和塑性变形范围的计算式.实验验证了接触爆炸作用下板的塑性变形范围和最大塑性变形量的计算公式的可靠性.实验结果和计算分析结果比较吻合.     

前轴成型辊锻工艺及三维有限元模拟

分析了前轴成型辊锻与模锻复合成形工艺的优点和工艺路线,采用刚粘塑性有限元方法对其成型辊锻过程进行了模拟,获得了辊锻成形流动过程和力能曲线,揭示了成型辊锻金属流动规律以及模腔设计和成形载荷之间的联系．通过成型辊锻各道次成形力与扭矩数值的比较,表明变形抗力是按辊锻顺序逐道增加的,对此进行了解释．将模拟锻件和实验锻件进行了对比,显示了金属流动的一致性和有限元模拟结果的正确性．实践证明,采用有限元技术研究前轴成型辊锻工艺,能减少工艺设计和工艺调试时间30％以上,有利于快速市场响应．     

金属大变形过程中温度场的Abaqus模拟

基于Abaqus有限元仿真软件,在考虑到变形热、摩擦热和接触热等因素的情况下,建立了轧件内部温度场的数学模型和轧件空冷及水冷的数学模型,并利用实验获得的金属高温物性参数,对金属的大变形过程进行了有限元建模和仿真,模拟了金属变形过程中纵剖面的温度场分布及变化规律。模拟结果表明,在金属大变形过程中,金属表面的温度变化较大,且是非线性下降的,而金属内部温度变化较小,同时温度与变形量之间相互影响;在热变形过程中,不能忽视金属与环境温度的热交换,这在一定程度上影响着金属表面的温度分布情况;金属与外界发生热交换,交换的热量与外界温度和换热系数有关;金属的变形热对温度场的分布有明显的影响。     

航空连接件冲锻成形工艺模拟及优化

采用有限元模拟方法,对圆环形航空连接件成形工艺进行仿真模拟,从3种不同成形工艺方案中选择最佳方案,对所选工艺方案进行冲锻工艺参数优化,研究冲头截面尺寸对凸台成形效果的影响。结果表明,采用单一冲头完成弯曲和凸台的成形,冲头截面尺寸在长宽方向均向外偏置0.15mm时成形效果最好,最佳冲头截面尺寸为5.3mm×2.15mm。采用上述截面尺寸的冲头成形出的零件,实验验证符合使用要求。     

718合金轴类锻件径向锻造工艺模拟

利用Forge模拟软件对718高温合金在径向锻造过程中温度场、等效塑性应变场、最高温度变化和散热情况进行了研究。在第一道次,坯料升温集中在表面至距离心部1/2半径处;第二道次后心部成为温度最高部位,且心部温度较之前趋于均匀,心部温度最终比初始温度升高约45℃;坯料最高温度在径向锻造过程中先升高而后略微降低;在所有散热形式中,热辐射是坯料散热的主要方式;对等效塑性应变的模拟发现,坯料在第二道次锻造后已被锻透。现场取样观察与模拟结果对比显示,模拟结果具有可信性。     

大型锻件淬冷过程数值模拟与实验验证

为了了解和分析大型锻件在淬火过程中温度和组织场等的变化情况,应用非线性有限元软件MSC.Marc及其二次开发功能建立了二维有限元模型.综合考虑相变与温度的耦合关系、相变热的影响和热物性参数的非线性等问题,获得锻件淬火过程1/4截面上瞬态温度场和组织场的变化云图.材料的TTT转变曲线在AutoCAD软件环境下通过开发的程序实现动态调用.以35CrMo钢长圆柱大型锻件为对象,模拟了其淬火过程中温度和组织的转变过程.比较计算得到的温度曲线和实际测量结果表明,两者吻合较好.     

亚相金属离子对两亲8—氨基喹啉配体成膜性能的影响

目的：为研制有机纳米的光电器件。方法：设计合成了一种新含长链烷基的8-氨基喹啉衍生物,2-十二烷基丙二酸二（8-氨基喹啉）酰胺（H2A）两亲配体,研究了亚相不同金属离子对其成膜性能的影响,特别是不同浓度的亚相Cu^2 和不同铜盐对H2A成膜性能的影响。结果：Cu^2 离子对H2A具有特殊的配位作用。结论：新型配体与铜离子的特殊配体作用,可使其单分子膜或多层膜在化学传感器方面存在潜地的应用前景。     

变形功计算法在金属塑性挤压工艺中的应用

运用变形功原理，推导出求金属塑性挤压过程中挤压力的一种极其简捷的近似计算式。这对挤压设备的选用有积极作用。     

直杆受弯超载截面表层塑性变形深度的确定

为了提高金属零部件的强度,常采用预先使零件承受超载,使局部产生塑性变形。圆截面直杆,在超载弯曲情况下,如何求表层塑性变形深度。杆件在弯矩作用下,其轴线要发生弯曲,其曲率是求截面应力、应变和塑性变形深度的关键物理量。先给定若干个曲率再求出若干个与之对应的弯矩,绘出二者一一对应的关系曲线,利用此曲线定出与实际弯矩对应的曲率。     

隧道工程围岩扩容和塑性软化的变形解析

系统考虑隧道工程建设过程中隧道围岩岩体的扩容和塑性软化特性,引入岩石扩容梯度和软化模量的概念,推导出均匀介质中软岩隧道围岩应力场和变形场的理论解析,与其他研究者理论模型进行比较,验证本文理论模型研究的正确性。通过算例分析了隧道工程岩体的扩容梯度和软化模量对围岩塑性区、破裂区半径以及围岩变形和压力的影响,研究结果对隧道支护设计与施工具有指导意义。     

深部矿井围岩应力变形的ANSYS数值模拟

针对矿井开发日益向地壳深处发展的现状,根据岩石力学和流变力学原理,分析了矿井在深部开采条件下开采深度和温度对围岩应力和变形的影响.采用大型通用有限元分析软件ANSYS,建立二维模型并对某矿井进行了数值模拟,184号节点在1 500和2 000 m深度下,矿井岩石的应力分别为42和56 MPa,位移分别为1.18和1.57 m.结果表明:围岩的变形随时间的增加而增加,并且围岩的应力与变形随开采深度(温度)的增加而增加.     

摇架零件冲压过程模拟及工艺优化

针对YJ2-142摇架手柄冲压中存在的问题进行了分析。采用有限元法建立了分析模型,进行了AutoForm模拟演示,提出了改进措施。     

多维情形铅块有限变形压缩试验和分析

对铅块的有限变形单向和多向压缩进行了试验研究，在此基础上给出了单向压缩时欧拉描述下的本构方 程，并研究了本构模型用于多维压缩时理论分析的可行性。     

圆板液压自由胀形分析的一种新方法

运用胀形板廓和质点运动轨迹相交法确定圆板液压自由胀形质点的瞬时位置，据此求解板料厚度和应变等参数，所得结果与经典的应力应变分析解完全相同，但方法较为简明．最后运用虚功原理给出了胀形平均液压的解析解．     

复杂应变路径下的板料成形数值模拟

对建立板料成形极限图的各种试验和理论进行研究分析，指出现有试验和理论存在的缺点和不足．在此基础上通过运用有限元数值模拟与实冲试验相结合的方法，研究复杂应变路径下的板料成形极限，并以经过二次冲压的车辆左后悬挂架为例，研究了左后悬挂架危险点的应变路径，最终确定了该零件的成形方案．研究结果表明：有限元数值模拟可以实现复杂应变路径；应变路径的不同对冲压成形的结果有很大影响．