基于神经网络预测的TC23合金高温流动行为精确仿真

为了研究TC23钛合金的本构关系,开展了一系列热压缩试验获得了其真应力-应变数据。真应力-应变数据的分析结果表明,TC23钛合金在高温变形过程中同时发生了加工硬化、以动态再结晶为主的动态软化和相变,导致流动应力与热力参数呈复杂的高度非线性关系。为了描述和预测TC23钛合金的真应力-应变关系,将热变形参数作为输入,将流动应力作为输出构建了人工神经网络。结果表明,所构建的神经网络能够精确地表征TC23钛合金的高温流动行为。通过将人工神经网络植入有限元软件并建立热压缩试验有限元模型,实现了TC23钛合金高温变形行为的精确仿真。

基于神经网络的Haynes 282合金高温流动行为表征及其有限元应用

通过在热/力学模拟试验机上开展等温压缩试验获得了Haynes 282合金的真应力-应变数据。Haynes 282合金在高温变形过程中表现出显著的动态再结晶特性,其流动应力对热力参数敏感度较高,且与热力参数呈复杂的非线性关系。为了准确地描述和预测Haynes 282合金的真应力-应变关系,将热变形参数作为输入,将流动应力作为输出构建了反向传播神经网络。对神经网络的评估结果表明所构建的神经网络能够精确地表征Haynes 282合金的高温流动行为。通过将构建的神经网络以材料子程序的形式植入有限元软件中,建立等温压缩试验有限元模型,实现了Haynes 282合金高温流动行为的精确仿真。

SP700钛合金高温流动行为及本构关系

在700~950℃的变形温度、0.001~1 s^(-1)的应变速率条件下,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对SP700钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究其高温流动行为,并构建了基于应变补偿的Zener-Hollomon参数本构关系模型和多元线性回归本构关系模型。结果表明:SP700钛合金的流动应力曲线会随变形温度的升高和应变速率的降低而下移,且在高温及低应变速率下,流动应力会呈现出明显的稳态流动特征。对两种本构关系模型进行误差计算表明,基于应变补偿的Zener-Hollomon参数本构关系模型在700~950℃预测值相关系数和平均相对误差分别为0.978和14.29%;而另一种多元线性回归本构关系模型在700~800℃和800~950℃预测值相关系数和平均相对误差分别为0.994、5.54%和0.999、2.51%。

含稀土的Ti_2AlNb基合金高温流动行为及物理本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金试样进行等温恒应变速率压缩试验,分析了合金的高温流动行为,考虑温度对Young’s模量和自扩散系数的影响以及真应变对流动应力的影响,构建了Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金的物理本构模型。结果表明:合金的流动应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大;构建的物理本构模型能较好地预测合金的高温压缩过程中流动应力,其相关系数R达到0.983,预测值偏差在10%以内的数据点占91.17%,平均相对误差E为8.43%,其中平均相对误差小于10%的数据点占90.58%。

汽车用超高强度25MnB钢的热变形行为及本构方程

在MMS-200热模拟试验机上对25MnB钢进行了单轴等温热压缩实验,得到了25MnB钢在温度为850~1150℃,应变速率分别为0.01、 1、 10和30 s^(-1),最大真应变为0.7时的真应力-真应变曲线。结果表明:在低应变速率下,材料主要软化机制为动态再结晶,高应变速率下材料变形机制为加工硬化-动态回复。通过引入Zener-Hollomon参数,利用应力-应变数据建立了修正的Arrhenius型本构方程,峰值应力状态下25MnB钢的热变形激活能为297.376 k J·mol^(-1),在峰值应力本构方程的基础上,将应变对材料常数的影响纳入本构分析中,通过对比实验数据和预测数据,使用相关系数和平均绝对相对误差评估了所建立本构方程的适用性,结果表明考虑应变补偿的本构方程对25MnB钢的流变应力有着良好的预测性。

SP700钛合金热变形行为及组织演变

采用Gleeble3800热模拟试验机对SP700钛合金进行热压缩试验,研究合金在变形温度为800~880℃、应变速率为1~10 s–1、压缩变形量为30%和50%条件下的流变行为及显微组织演变.结果表明,随着变形温度升高和应变速率降低,SP700钛合金热压缩变形的峰值流变应力降低.合金在800℃压缩变形时,流变应力曲线呈明显的动态软化,其显微组织中α片层逐渐破碎球化,部分α片层发生动态再结晶.随变形温度升高,合金压缩真应力–应变曲线呈稳态流变状态.在相同变形温度下,随应变速率和压缩变形量增加,α片层球化程度增加.热变形过程中,平行于压缩轴的α片层在压应力作用下弯曲扭折,片层内取向差不连续存在,并于不连续处存在新α/α界面.垂直于压缩轴的α片层在压应力作用下界面发生起伏,片层内部存在累积取向差.在界面起伏处β相楔入α片层,最终导致α片层的破碎球化.

基于BP神经网络的SP700钛合金本构关系

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对SP700钛合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在变形温度700~950℃、应变速率0.001~1 s^(-1)条件下的高温流动行为,同时根据实验数据构建出BP神经网络本构关系模型。结果表明:高温变形过程中的变形温度和应变速率对SP700钛合金的流动应力影响较为显著,流动应力基本上随变形温度的增加而减小,随应变速率的增加而增大,且在变形温度更高时,稳态流动特征更为明显。基于BP神经网络本构关系模型得到的SP700钛合金的流动应力预测值与实验值较为一致,其相关系数和平均相对误差分别为0.998和5.07%,该本构模型对合金流动应力的预测精度较高。

Investigation on Temperature Separation and Flow Behaviour in Vortex Chamber

In the previous researches, it is known that the swirl flow in circular pipe causes the temperature separation. Recently, it is shown that the temperature separation occurs in a vortex chamber when compressed air are pumped into this device from the periphery. Especially, in a cavity installed in the periphery of the chamber, the highest temperature was observed. Therefore, it is expected that this device can be used as a heat source in the engineering field. In recent researches, the mechanism of temperature separation in vortex chamber has been investigated by some researchers. However, there are few researches for the effect of diameter and volume of vortex chamber, height of central rod and position of cavity on the temperature separation. Further, no detailed physical explanation has been made for the temperature separation phenomena in the vortex chamber. In the present study, the effects of chamber configuration and position of the cavity on temperature separation in the vortex chamber were investigated experimentally.