“材料成形成性一体化控制”青年学者专题序言

当前,我国正处于高质量发展的战略转型期,航空、航天、交通运输、海洋开发、深空探测、武器装备等国家重大工程的建设和发展对新材料的开发及关键构件的高性能制造提出了新的要求。材料的高性能化、构件的复杂化与轻量化、生产的高效化与低成本化等重大需求,对材料制造过程的精确控制提出了越来越高的要求。对材料的利用,不再仅仅是将其通过变形手段制造成相应产品,而是基于对材料成分、组织、工艺与性能的综合调控,不断提升材料的综合性能及其一致性,并实现复杂关键构件的几何结构、材料和性能一体化的高性能精密制造,即材料成形成性一体化控制。在制造业高端化、智能化、绿色化发展的大背景下,塑性变形过程中材料成形成性一体化控制技术是实现高性能制造的重要环节,特别是轻质合金及薄壁复杂结构件的成形成性一体化控制,是塑性成形领域的研究热点之一。

《材料塑性加工制造:行为、性能、建模与控制》

本书是由西北工业大学李恒教授和香港理工大学傅铭旺教授合作撰写,于2019年3月在全球著名科技出版商Elsevi-er公司出版发行。本书聚焦塑性变形及成形制造过程中材料行为和性能的理解、建模和控制,以实现构件所需形状/几何的精确成形和所需服役性能的调控,进而保证产品最终性能和质量。本书从塑性成形过程行为和构件性能两方面,结合作者在塑性成形变形机理、多尺度建模、诸多缺陷控制等方面的原创性成果,为塑性变形过程的现象、机制和根源提供了系统认知。在建模和模拟方面,涵盖了如何对变形过程进行深入的认识理解;在变形控制和缺陷避免方面,阐述了如何有效地减少、避免和主动利用缺陷,进而有效地改善产品质量。

对弹性轧辊作用下的稳态轧制过程的分析

本文提出了在弹性轧辊作用下处理轧件塑性变形过程的模拟方法。在考虑轧辊弹性变形与轧件塑性变形相互影响的前提下,通过轧辊与轧件的接触面结点建立力平衡关系以实现两者的耦合。用刚塑性有限元与边界元的结合,提高了计算效率。耦合分析所得单位压力峰值、前滑等比刚体轧辊的要低。计算的轧制压力与实测值较吻合。

冷冲压时零件变形的模拟:述评

指出了DEFORM软件在铝质零件冷冲压时模拟铝质零件塑性变形过程中应用的可能性。材料塑性变形过程的模拟可对冲压工艺的最佳参数提供论据。DEFORM程序可用RISC型IBM6000计算机来实现。在程序的算法中应用了下列假设：模型的非固定性；冲模不变形；零件毛坯的初始温度为20°；零件为圆柱形；冲模的速度不变（250mm／s）。叙述了可以形成冲压参数相互关系并提出选择最佳工艺参数建议的模拟程序的实现结果。

基于“位移-增量法”的复合材料滑橇起落架着陆性能计算方法

复合材料与金属材料相比,不存在塑性变形过程,且力学性能呈现为各向异性,因此金属滑橇起落架的着陆性能计算方法不适用于复合材料滑橇起落架。本文通过材料力学悬臂梁挠度公式计算各节点处的等效抗弯刚度,结合金属滑橇"位移-增量"着陆性能计算方法,提出了一种适用于复合材料滑橇起落架的着陆性能计算方法,计算得到的功量曲线与预期值较为吻合,有效地解决了复合材料滑橇起落架着陆性能分析的难题。

丝杠轴线进给滚压成形工艺参数的优化设计

丝杠滚压成形过程属于金属材料大塑性变形过程。金属材料局部高应变及应变率导致成形机理复杂,难以通过有限的物理试验建立滚压工艺参数与滚压结果之间的定量关系,导致滚压轮几何形状、滚压轮转速等关键工艺参数难以优选。为此,本文在分析轴线滚压成形工艺滚压轮、丝杠毛坯几何及运动关系的基础上,建立丝杠滚压成形工艺有限元仿真模型。采用响应面设计方法建立滚压参数与滚压结果之间的定量关系,并对滚压工艺进行优化。研究成果对于提高丝杠滚压成形质量及生产效率具有重要意义。

应变速率对金属力学性能的影响

一、前言金属材料在动态塑性变形过程中的力学性能和本构方程的研究,是一个十分广泛和重要的课题。此研究主要是在快速加载下材料进入塑性状态以后,各点的运动及应力和应变关系的确定。快速加载情况下,金属材料塑性变形的机理非常复杂,影响的因素较多。许多研究表明,在快速加载情况下,金属进入塑性变形状态,比在缓慢加载(静态)时产生更高的应力。

非铁金属的焊接

在大型抛物线旋转曲面的数控旋压精密成形加工时,需要先将厚度为2.5一3mm的LF21铝板拼接成大尺寸的毛坯。在旋压强力塑性变形过程中,成形后内、外曲面的焊缝常出现大量的微裂缝。

深冷轧制解决难变形有色金属带材裂纹问题——中南大学轻合金研究院喻海良教授

相对于传统热轧、温轧、冷轧,深冷轧制是一项变革性技术,它利用某些金属材料在深冷情况下具有的优异塑性变形能力以及深冷环境阻碍塑性变形过程中位错运动和再结晶行为,促使材料晶粒细化,使得材料具有更高的强度与韧性。