基于流变应力的角焊缝强度分析评定方法研究

由于施工简单,角焊缝常广泛应用于金属部件的连接之中。角焊缝中存在明显非自平衡的拉伸焊接残余应力,现有的评估规范中尚缺乏明确的应力校核方法。在《钢结构设计规范》等评定规范中,给出的强度计算准则未考虑角焊缝的弯矩载荷和焊接残余应力影响,限制了相关方法的应用范围。基于角焊缝连接件的强度实验测试和理论研究,提出了基于焊缝材料流变应力的强度分析评定的方法。角焊缝连接件强度实验的结果表明,最大拉伸载荷对应的焊缝强度与实验测试抗拉和屈服强度差值的均值较为接近。由此可认为,角焊缝中均匀存在接近屈服应力的焊接残余应力,在加载过程中,角焊缝中应力增加到抗拉强度时发生失效。在纯剪切条件下,角焊缝连接件的最大承载载荷与拉伸载荷作用下的数值接近。在考虑角焊缝材料焊接残余应力的条件下,基于流变应力的角焊缝评定准则中材料评定系数为0.8,并间接给出了在拉伸和弯矩载荷作用下的角焊缝连接件的评定准则。

Waspaloy镍基合金高温流变应力及其本构模型构建

针对涡轮发动机涡轮叶片复杂应力状态下的时效变形问题,以涡轮叶片材料Waspaloy镍基合金为研究对象,开展Waspaloy镍基合金时效处理,完成时效态Waspaloy镍基合金600、700和750℃准静态高温力学拉伸试验。利用Ludwik和Hollomon经验公式预测Waspaloy镍基合金高温塑性段流变应力,引入平均误差(the mean error,E_(r))和均方根误差(root mean square error,RMSE)评价流变应力的预测准确度。结果表明,时效处理后合金的硬度得到有效提升,而其塑性性能有所降低。Waspaloy镍基合金的抗拉强度和延伸率在600~750℃区间范围内与加载温度呈负相关关系。Ludwik模型较Hollomon模型有更高的流变应力预测精度,而在高温高应变区域Ludwik模型预测流变应力仍存在较大误差。在Ludwik模型的基础上引入指数项,修正后的Ludwik模型能更好地预测Waspaloy镍基合金高温塑性段的流变应力。

新型Cr-Mo-V型热作模具钢高温流变应力模型

通过热压缩实验,获得实验钢在变形温度为950~1200℃、应变速率为0.001~5 s^(-1)和最大真应变为0.916条件下的真应力-真应变曲线。结果表明:在本实验选取的变形条件下,新型Cr-Mo-V钢呈现出典型的动态再结晶特征,变形温度高于1050℃且应变速率低于0.1 s^(-1)时,动态再结晶特征更明显;同一变形温度下,峰值应力和峰值应变随应变速率的提高呈增大趋势;同一应变速率下,峰值应力和稳态应力随变形温度的升高逐渐降低。采用多元线性回归法获得与峰值应力对应的Arrhenius方程模型参数,基于此建立了实验钢的高温流变应力本构模型。利用创建的不同应变下本构方程材料常数的八次多项式对实验钢的流变应力进行计算,应变补偿相关系数R和平均绝对相对误差e AARE分别为0.98902和3.21%,计算数据与实验数据吻合良好。

Al-Mg-Si合金热压缩变形的流变应力方程

为了给制定和优化热加工工艺参数提供理论依据,采用Gleeble-1500热模拟机研究了含锆Al-Mg-Si合金在变形温度为653～803 K、变形速率为0.01～10 s-1条件下的热压缩变形的流变应力行为,并通过回归法建立材料变形的流变应力数学模型.结果表明:该合金为正应变速率敏感材料,真应力-真应变曲线存在明显的稳态流变特征;流变应力随着变形速率的增加以及变形温度的降低而增加;在较低变形温度条件下,真应力-真应变曲线为动态回复曲线;在较高变形温度条件下真应力-真应变曲线为动态再结晶曲线.该合金流变应力σ可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数的函数来描述,式中A、α和n的值分别为1.89×1010s-1、0.024 MPa-1和7.46,热变形激活能Q为166.85 kJ/mol.

气阀合金Ni30热压缩变形的流变应力行为

选用真空感应冶炼+锻造工艺制成的Ni30合金锻棒作为实验材料,在合金锻棒上沿轴线方向切取Φ10 mm×17 mm的试样,再机加工成Φ8 mm×15 mm的小圆柱试样,通过Gleeble 1500热模拟实验机进行热压缩实验,应变速率分别为5 s^(-1)、20 s^(-1)、50 s^(-1),变形温度分别为1000℃、1050℃、1100℃,应变量0.5,升温速率10℃/s,保温时间5 min,热压缩实验结束后马上对试样进行水冷处理。采用Origin2019b软件处理Ni30合金热压缩实验得到的数据,并绘制真应力-真应变曲线。建立了描述合金的热变形温度、应变速率和流变应力三者的关系的本构方程ε=2.14×10^(10)[sinh(0.0029σ)]^(3.57)exp[-240190/(R T)],通过本构方程同时反映了材料的加工硬化和再结晶软化之间的动态平衡关系,并得到其热变形激活能为240.19 kJ/mol;通过观察热变形后的合金微观组织变化发现,减小应变速率或提升变形温度均能提高合金的再结晶程度。

基于Arrinus方程的GH4706高温合金应变补偿高温流变应力模型的建立

GH4706高温合金的高温流变应力模型对指导GH4706锻件生产、预测设备吨位有着重要作用。本文推导了Arrinus方程的高温合金应变补偿高温流变应力的模型,归纳总结了相关流程,成功将该流程自动化,将必要的数学工具模块化。并由此建立了Python综合性数据处理与分析模块,该模块由六大模块组成,可以自动实现高温流变应力曲线的导入、数据处理、自动拟合材料参数、拟合精度的评估等数据处理与分析的操作。最终使用该模块建立了GH4706高温合金的高温流变应力模型,均方根误差(RMSE)只有8.316,且计算速度极快,这对加快生产效率有着重要意义。

7075铝合金热压缩变形流变应力

在Gleeble 15 0 0热模拟试验机上 ,采用高温等温压缩试验 ,对 70 75铝合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究。结果表明 ,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小 ,流变应力随变形温度升高而降低 ,随应变速率提高而增大 ;可用Zener Hollomon参数的指数形式来描述 70

5083铝合金热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上,当变形温度为300-500℃、应变速率为0.01-10 s^-1、真应变为0-0.8时,采用圆柱体等温热压缩实验研究5083铝合金变形流变应力行为。通过分析流变应力指数函数中系数A、β与应变的关系,建立Zener-Hollomon参数的指数关系本构方程。运用该本构方程对5083铝合金不同应变速率、变形温度及应变条件下的流变应力进行预测,发现流变应力预测值与温升修正值吻合得相当好。

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300～450℃和应变速率为0.01～10s-1条件下的流变应力行为。结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.6988kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶。

2026铝合金热压缩变形流变应力行为

在变形温度为300-450℃、应变速率为0.01-10 s^-1的条件下,在Gleeble-1500热模拟机上采用圆柱体压缩实验对2026铝合金热变形流变应力行为进行了研究。由试验得出变形过程中的真应力真应变曲线,并利用本构方程对流变应力值进行修正,进而根据修正后的应力值绘制功率耗散图。结果表明：变形过程中的应力值随温度的升高而降低,随应变速率的增大而升高,且修正后的稳态应力值高于未修正值;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述2026铝合金热压缩变形时的流变应力行为;高温低应变速率条件下的功率耗散系数最大,该变形区发生了组织转变。

变形镁合金高温变形流变应力分析

AZ31B镁合金是应用最广泛的变形镁合金 ,研究它在高温下的流变应力对热加工过程有很大的实际意义。采用实验法研究了AZ31B镁合金高温高应变速率压缩时流变应力 ,结果表明镁合金在5 73～ 72 3K、应变速率为 0 .0 1～ 5s-1进行高温压缩的情况下 ,变形温度和应变速率对流变应力有显著的影响 ,流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高 ,其稳态流变应力同Zener-Hollomon参数的对数之间呈线性关系。

Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形的流变应力行为和显微组织

采用热模拟实验对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金进行热压缩实验,研究合金在热压缩变形中的流变应力行为和变形组织。结果表明:Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;该合金的热压缩变形流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,其变形激活能为196.27kJ/mol;在变形温度较高或应变速率较低的合金中发生部分再结晶,并且在合金组织中存在大量的位错和亚晶;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,位错密度减小,合金的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶。

新型Al-Zn-Mg-Cu合金热变形流变应力特征

采用Gleeble-1500热模拟机进行热压缩变形实验,研究了一种新型Al-7.5Zn-1.6Mg-1.4Cu-0.12Zr合金在变形温度为380～460℃、应变速率为0.001～0.1s-1条件下的流变应力特征,并利用TEM分析了合金在不同变形条件下的组织形貌特征。结果表明,应变速率和变形温度对合金流变应力的大小有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;合金平均亚晶尺寸随温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数的升高而减小。可用Zener-Hollomon参数描述该Al-Zn-Mg-Cu合金热变形时的流变应力行为。

2519铝合金热压缩变形流变应力行为

在 Gleeble- 15 0 0热模拟机上对 2 5 19铝合金进行等温热压缩实验 ,变形温度为 30 0～ 5 0 0℃ ,应变速率为0 .0 5～ 2 5 s- 1 ,研究其热压缩变形的流变应力行为。结果表明 :2 5 19铝合金真应力 -应变曲线在低应变速率 (ε<2 5 s- 1 )条件下 ,流变应力开始随应变增加而增大 ,达到峰值后趋于平稳 ,表现出动态回复特征 ;而在高应变速率 (ε≥ 2 5 s- 1 )条件下 ,应力出现锯齿波动达到峰值后逐渐下降 ,表现出不连续再结晶特征。在用 Arrhenius方程描述 2 5 19铝合金热变形行为时 ,其变形激活能 Q为 16 7.81k J/

基于流变应力特性的铝合金淬火残余应力数值模拟及试验研究

依据相关试验数据引入铝合金的流变应力特性曲线,对7075铝合金板材淬火过程进行温度场和应力场的直接热力耦合数值模拟,研究7075铝合金板材最终淬火残余应力的分布规律,并采用盲孔法对7075铝合金板材最终淬火残余应力进行测量,试验测量结果表明考虑铝合金流变应力特性的直接耦合法数值模拟出的铝合金淬火残余应力分布具有很好的准确度,同时借鉴相关文献的试验测量数据对直接耦合和准耦合两种数值模拟方法仿真出的铝合金板材内部最终淬火残余应力分布结果进行比较和评价,评比结果显示考虑铝合金流变应力特性的直接耦合数值模拟结果具有更好的准确度,能够准确模拟出铝合金板材内部最终淬火残余应力在厚度方向上(表面至中层)的非单调分布规律。

热压缩2519铝合金流变应力特征

采用Gleeble -15 0 0热模拟机进行高温等温压缩试验 ,研究了 2 5 19铝合金在高温塑性变形时的流变应力特征。试验温度为30 0～ 5 0 0℃、应变速率为 0 .0 5～ 2 5s- 1 。实验结果表明 :2 5 19铝合金真应力 -应变曲线在低应变速率 ( ε≤ 2 5s- 1 )条件下 ,流变应力开始随应变增加而增大 ,达到峰值后趋于平稳 ,表现出动态回复特征 ;而在高应变速率 ( ε≥ 2 5s- 1 )条件下 ,应力出现锯齿波动达到峰值后逐渐下降 ,表现出不连续再结晶特征 ;应变速率和流变应力之间满足双曲正弦关系 ,温度和流变应力之间满足Arrhenius关系 ;可用包含Arrhenius项的Zener -Hollomon参数来描述 2 5

镁合金塑性成形技术——AZ31B成形性能及流变应力

通过热模拟压缩试验研究了镁合金AZ31B在不同温度下的成形性能,获得了200～400°C温度下的镁合金变形特性和流动应力.试验结果发现,镁合金在低于200°C以下的温度范围内变形困难,发生断裂.在高于400°C时,由于镁合金极易氧化,不适合塑性加工.试验显示,镁合金塑性成形的最佳温度为250～400°C.由于镁合金在高温下的软化效应,流变应力随应变的增加而下降,提出了适合镁合金塑性成形的流变应力模型.试验结果表明,该模型适用于镁合金热变形过程的流变应力分析.

7050铝合金热压缩变形的流变应力本构方程

对7050铝合金在应变速率为0.01-10s-1、变形温度为250-450℃条件下的流变应力行为进行了实验研究。结果表明:7050铝合金热压缩变形中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算出7050材料的应变硬化指数n以及变形激活能Q,获得了7050铝合金高温条件下的流变应力本构方程。

ZK60镁合金热压缩变形流变应力行为与预测

在变形温度为523—673 K,应变速率为0.001—1 s^(-1)的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对ZK60镁合金的热变形行为进行了研究.结果表明,ZK60镁合金流变应力随变形温度升高和应变速率的降低而减小.其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段,但在温度较高和应变速率较小时,过渡阶段不很明显.建立了一个包含应变的流变应力预测模型,模型中的9个独立参数可以通过非线性最小二乘法拟合求得,预测的流变应力曲线与实验结果吻合较好.

基于摩擦修正的TB8合金热压缩流变应力行为分析

采用Gleeble-1500热模拟试验机对TB8（Ti-15Mo-2．7Nb．3Al-0．2Si）合金进行了等温热压缩变形试验，温度范围为750～1100℃，应变速率范围为0．01～1s^-1。在热压缩过程中由于摩擦影响导致流变应力不能真实反映材料的高温变形行为。采取一种简便的方法对实验数据进行了摩擦修正，研究了TB8合金热变形流变应力行为，并对合金的变形机制进行了初步探讨。结果表明：热压缩过程中摩擦对于流动应力的影响十分显著，采取的修正方法降低了实验中摩擦引起的误差；TB8合金的热变形行为具有高度的变形温度和应变速率敏感性，随着变形温度的提高和应变速率的降低，真应力显著降低；动态回复和动态再结晶是TB8高温变形时主要软化机制。