铝合金管材热态内高压成形研究

通过热拉伸实验研究5A02铝合金管材在不同温度下的力学性能.根据热拉伸实验结果进行管材热态液压胀形数值模拟,并进行初步的实验研究.数值模拟结果和实验结果表明,5A02铝合金管材的成形性能随着温度的升高而得到明显改善,理想成形温度为200～230℃.对数值模拟结果与实验结果之间的差别进行分析和讨论.     

超塑性圆板自由胀形过程的反向模拟方法

提出一种超塑性圆板自由胀形过程的反向模拟方法,由此可以按胀形件要求的壁厚均匀性确定原始坯料的厚度分布。讨论了胀形过程的各种因素对原始坯料厚度分布的影响;提供了保证获得均匀壁厚胀形件的原始坯料厚度的估算公式,可供设计采用。     

基于BP人工神经网络喷射成形7055铝合金的本构模型

基于Gleeble热力模拟技术对喷射成形7055铝合金的高温流变应力特征规律进行研究,并构建耦合应变量的唯象型Arrhenius本构方程用以预测合金的流变应力,同时基于BP人工神经网络构建该材料的神经网络型本构方程对比预测流变行为。结果表明:喷射成形7055铝合金的流变应力状况受变形参数的影响较为显著,与变形温度呈负相关,并与应变速率呈正相关。利用两类本构模型预测该合金的流变应力,其中唯象型Arrhenius本构方程的平均相对误差δ值大于2%,该模型的预测误差随变形温度升高呈上升趋势,且在热加工温度区间下(450℃左右),平均绝对误差及平均相对误差达到峰值,较难精准预测该变形区间内合金的流变应力特征。而BP人工神经网络模型的预测准确度更高,平均相对误差δ值仅为0.813%,且具有较高的温度稳定性。     

材料参数及静水压力对孔洞敏感材料超塑胀形影响的数值分析

本文将变形损伤效应引入到基于超塑成形的微观机理推导出的超塑性本构方程中，并将本构方程应用于刚塑性有限元模拟程序，分析了板料超塑胀形过程，研究了应变速率敏感性、孔洞长大以及叠加静水压力对孔洞敏感材料超塑胀形极限的影响，对模拟结果与实验结果进行了比较。     

不锈钢球壳液压胀形过程的试验研究

首先研究了不锈钢焊接接头的塑性成形能力，然后进行球壳整体液压胀形试验。试验表明；在保证焊接接头质量的前提下，不锈钢球壳液压胀形过程能顺利进行，胀形过程多边形板中心附近区域为典型的胀形变形，在焊缝附近由于棱角的存在，应力状态及变形过程比较复杂。胀形后球壳壁厚分布是比较均匀的。     

铝合金变径管热态内压液力成形

测试了5A02铝合金管材热态拉伸力学性能.通过有限元模拟和试验,研究了采用热态内高压成形方法成形铝合金变径管时加载路径对成形的影响,并与室温下的成形结果进行了对比.     

超塑性拉深胀形工艺研究

采用拉深胀形的组合工艺方法，以改善超塑胀形件的壁厚不均匀程度。研究表明：这一方法可大大降低胀形材料的变薄率和不均匀程度。     

涡扇发动机铝合金碗形件的粘性介质压力成形

涡扇发动机铝合金碗形件由于局部塑性变形较大，采用已有的成形方法得到的零件壁厚局部减薄严重或尺寸精度不满足要求。粘性介质压力成形(VPF)技术采用一种粘性介质作为传力介质，适合于成形该类零件。通过粘性介质压力胀形试验和数值模拟，分析了粘性介质的粘度对铝合金球面碗形件厚度分布及极限成形高度的影响，对涡扇发动机铝合金带凸台碗形VPF件进行了分析。研究结果表明，粘性介质与板材之间的粘性附着应力提高了碗形件厚度分布的均匀性和极限成形高度，随着粘性附着力增大，对带有局部变形较大凸台的碗形件，可以抑制局部壁厚的减薄。采用VPF技术，获得了尺寸和壁厚均合格的涡扇发动机带凸台铝合金碗形件。     

不同圆角过渡的3A21铝合金矩形管弯曲壁厚变化与损伤研究

为获得不同圆角过渡3A21铝合金薄壁矩形管弯曲的壁厚变化和损伤情况,采用弹性模量变化法,通过对拉伸进行试样反复加载、卸载试验,获取了Lemaitre断裂准则中的损伤参数。基于ABAQUS/Explicit的VUMAT二次开发平台,开发了耦合Lemaitre准则的用户材料子程序,建立了相同弯曲半径条件下不同圆角过渡的矩形管弯曲损伤预测三维有限元模型,并对模型的可靠性进行了验证。基于所建模型,研究发现管材壁厚减薄率与损伤最大值均出现在弯曲后截面50°左右,并且管材截面的圆角半径越小,其弯曲后中性层外侧壁厚减薄越严重,损伤值越大,即管材截面形状越趋向于矩形,弯曲过程中越容易发生破裂。     

基于神经网络与蒙特卡洛方法的疲劳寿命可靠性分析

通过加速腐蚀试验以及疲劳试验数据,对腐蚀损伤表征因子(腐蚀坑最大宽度、腐蚀坑最大深度、点蚀率)进行统计分析,应用神经网络和蒙特卡洛法对6A02铝合金试验件的疲劳寿命进行可靠性分析,分析结果与实验结果的相对误差在工程上可以接受。     

喷射成形7055铝合金热变形行为模拟

为研究喷射成形7055铝合金的热变形行为,在应变速率为0．001～5 s －1、变形温度为300～450℃、工程应变量为50％条件下,在 Gleeble-3500热-力模拟试验机上进行热压缩实验。结果表明：喷射成形7055铝合金的流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度升高而减小。在应变速率为5s －1时由变形热引起的温升达25℃,经修正流变应力比实测值增高20 MPa。采用包含 Z 参数的 Arrhenius 双曲线正弦本构方程可准确描述喷射成形7055铝合金的热变形流变应力行为,变形激活能为146．91 kJ·mol －1。所建本构方程的平均相对误差（Er ）为2．89％,说明可准确预测喷射成形7055铝合金的热变形流变应力。     

大直径铝合金薄壁管轴压加载数控弯曲成形特性(英文)

实现不起皱条件下管材壁厚减薄的控制,是提高大直径铝合金薄壁管数控弯曲成形极限和质量的关键问题。在管端施加轴向压缩载荷将可能成为实现上述目标的一个途径。在本研究中,基于动力显式有限元法建立了轴压加载数控弯管过程模拟的三维弹塑性有限元模型,并通过多指标正交试验设计,获得了成形参数组合的合理范围,克服了轴压加载弯曲时管端的轴向压缩失稳现象,同时模型可靠性得到了实验的验证。将有限元模型与起皱能量预测模型相结合,研究了轴压加载下大直径薄壁小弯曲半径铝合金管数控弯曲的成形特性。结果表明:(1)管直径越大且弯曲半径越小,弯曲过程中管材的最大切向压应力区被诱发切向拉应力区分割越明显,则轴压加载减小减薄的作用越小,管端发生压缩失稳的可能性越大。(2)与无轴压加载弯曲过程相比,轴压加载下管材起皱可能性在成形前期较大,在成形后期较小。(3)对于尺寸因子小于80的管材,轴压加载减小管材壁厚减薄的作用大于轴压加载增大起皱的作用。     

航空常用铝合金动态拉伸力学性能探究

利用分离式Hopkinson拉杆设备对五种航空常用铝合金2A12-CZ,2A12-M,2024-T351,7050-T74,7050-T7451进行了室温动态拉伸力学性能探究,并利用电子万能试验机对这五种材料进行了准静态拉伸力学性能测试,得到了五种铝合金在不同应变率下的拉伸真实应力应变曲线。试验结果显示:7050系列铝合金有较高的屈服强度,2A12M抗拉强度则最低。五种航空铝合金都表现出不同程度的正的应变率敏感效应,其中2A12-CZ敏感性最强,7050T7451敏感性最弱。五种铝合金动态拉伸失效应变明显大于准静态拉伸失效应变。2A12M与2024T351有较高的动态拉伸失效应变。在试验结果的基础上,选择Johnson-Cook本构模型,Cowper-Symonds本构模型来拟合这五种材料的动态本构,模型预测与试验结果吻合较好。     

管材轴向压力内高压胀形数值分析及验证

随着我国航空航天事业的飞速发展,精密钣金件的应用日益广泛,根据不同的设计及应用要求,航空管材类零件也由原来的自由胀形工艺逐步改进为各类可控胀形工艺,大大提高了航空管材件的应用范围。其中,内高压胀形工艺是广泛应用于航空制造领域的金属成形工艺方法之一,成形难度大,影响因素复杂,一直是成形领域的难题。以航空用某卡箍类零件为例,对影响内高压胀形工艺的轴向材料补偿量、内压力、加载路径等因素进行深入研究,通过数值仿真分析,优化工艺参数,提出一套简单易行的管材轴向压力内高压胀形工艺方法,成功应用于该类零件的工程实践中,达到了缩短生产周期、节约生产成本的目的。     

J-C本构参数对绝热剪切影响的敏感性分析

 综合考虑应变、应变率和温度对绝热剪切的影响,通过理论推导建立了基于J-C本构方程的绝热剪切失稳判据。以45号钢、TC4钛合金和7050航空铝合金3种不同的金属晶格材料为例,计算得出了出现锯齿形切屑的临界切削速度,并以临界切削速度为参量,以敏感度作为衡量敏感性的统一标准,进行了本构参数对绝热剪切的敏感性分析,旨在说明J-C本构参数对绝热剪切的影响大小,为材料的本构研究和工程中绝热剪切的预测提供一定的理论参考。研究结果表明:3种材料中,TC4钛合金对绝热剪切的敏感性最大;J-C本构参数对锯齿形切屑的出现皆有影响,对绝热剪切的敏感性最大的是本构参数A,次大的是硬化系数n。     

铝合金蠕变试验及本构模型建立

对新铝合金7B04分别在三个不同时效温度(145℃,155℃,165℃)不同应力水平条件下进行了多组蠕变试验,试验表明温度、时间、应力对7B04铝合金的蠕变行为都有较大的影响;根据蠕变变形特征提出了能够较好描述材料蠕变行为的本构模型,并对试验数据进行非线性最小二乘拟合,得到了每个温度下的蠕变本构方程中的材料参数.     

等半宽高矩形盒零件的超塑性胀形力学解析

本文在粘塑性本构方程基础上，对半宽与高相等的矩形盒零件进行了超塑性胀形力学解析，对变形危险点的应变速率加以最优控制，以使材料厚度分布相对均匀，并提高了形成极限。     

切削加工中7B04铝合金本构模型

为建立切削加工中7B04铝合金Johnson-Cook本构模型,进行了准静态压缩试验和直角自由切削试验,根据大变形、高应变率和高温度下的材料应力-应变关系对本构模型的参数进行识别,提出了应变软化修正项和应变率硬化系数的形式,最后进行了试验验证,结果表明该模型能够准确模拟出7B04铝合金在切削过程中的应力。     

基于电子散斑干涉的载人航天器密封舱焊缝残余应力测试方法

针对传统铝合金焊缝残余应力测试方法结果波动大的问题,采用电子散斑干涉法测量了5 mm厚载人航天器密封舱5A06铝合金变极性等离子弧对接和T型交叉焊缝的残余应力,分析了影响测量结果的因素,结果表明对接焊缝熔合线附近残余应力接近5A06屈服强度(约160 MPa);T型焊缝远离交叉区域,残余应力分布规律接近对接焊缝;在交叉区域附近,由于平行、垂直焊缝方向的残余应力的相互影响,这一区域焊缝残余应力状态十分复杂,且由于残余应力叠加,使得在部分小区域内残余应力值超过材料屈服强度。     

6061铝合金超薄壁弯管制造工艺及组织性能研究

通过单向拉伸试验建立了材料的本构方程,对6061铝合金板材半片拉深成形过程进行了有限元模拟,研究了摩擦系数与压边力对拉深成形结果的影响规律模拟结果表明:拉深成形时,应采用较大的压边力和较小的摩擦系数,以避免外管的外弧处易出现明显的起皱缺陷;基于模拟结果,进行了6061铝合金Φ202mm×1mm弯管半片拉深成形;最后对半片焊接后的超薄壁弯管进行了耐压爆破试验及关键部位微观组织分析.