金属板料幂指型硬化模型应变强化系数K值研究

应变强化指数n值因同时体现金属板料胀形、压延等成形性能优劣,甚至与材料的宏观断裂和疲劳特性也存在一定关系,故已成为评价其冲压成形性能的主要材料参数而获得广泛关注。而幂指型硬化模型的另一重要参数——强化系数K值,前期研究虽表明其对板料的冲压成形性能也有重要影响,但目前对其在冲压成形性方面的研究甚少。文章以金属板料单向拉伸塑性失稳点特性为基础,结合硬化模型在该点附近较好地与板料真实应力-应变曲线相符合的基本假设,详细推导了K值与抗拉强度σb和n值之间解析关系,并基于该解析关系讨论了K值与n值在评价板料成形性能方面的一致性。结果表明,K值可作为衡量板料成形性能的综合指标,为研究金属板料成形能力评价方法打开了新的思路。通过实验证明了该解析结果的正确性及其工程适用性。

Cu-3.2Ni-0.75Si合金时效早期相变规律及强化机理

利用透射电镜及X射线衍射研究了Cu Ni Si合金时效早期的组织转变规律。结果表明 :该合金在时效早期 ,过饱和固溶体首先发生成分调幅 ,形成贫、富溶质区 ,随后 ,溶质富集区发生有序化 ,在 45 0℃时效 4h左右富溶质区内形成Ni2 Si相 ,形成的Ni2 Si相与基体呈共格关系 ,但由于晶体结构同基体差别较大 ,仍以Orowan机制提高合金强度。利用位错理论计算出 45 0℃时效 2h的调幅组织的强化效应为 34 2MPa,45 0℃时效 4h形成的Ni2 Si相的强化效应为 40 5MPa ,该数值与实验结果非常吻合。

汽车车身用Al-Mg-Si-Cu合金薄板应变强化行为的研究

针对汽车车身用Al-0.9Mg-1.0Si-0.7Cu-0.6Mn合金薄板,通过固溶、T4及退火处理控制其合金相组态,采用拉伸实验结合TEM/EDS观察研究了薄板在拉伸变形过程中的应变强化指数n值的变化规律及其应变强化行为.结果表明,Al-0.9Mg-1.0Si-0.7Cu-0.6Mn合金薄板的拉伸真应力-真应变不完全满足Hollomon公式,其对应于不同应变阶段的强化指数n各不相同;塑性变形早期,退火态合金薄板的应变强化效应最显著,塑性变形后期,固溶态合金薄板的应变强化效应最显著;拉伸变形任意应变范围内,固溶态合金薄板的应变强化指数n均高于T4态,其原因是固溶态合金薄板位错滑移的切应力明显小于T4态合金薄板.

基于DYNAFORM的圆孔翻边数值模拟研究

基于动力显示算法的板料成形非线性有限元分析软件eta/DYNAFORM,对某一典型空调面板零件的翻孔过程进行数值模拟。通过模拟,分析了应变强化指数n、厚向异性系数r以及翻边系数K对圆孔的翻边成形性能的影响,得到了不同K值时的减薄率与n、r值的关系曲线。模拟结果对材料的选择有一定的指导意义。

AZ31B镁合金板材冲压成形性能研究

由于镁合金板材的冲压产品具有较好的力学性能和表面质量而成为镁合金材料应用的一个趋势。然而,目前它的许多成形性能参数尚未研究,这也影响了镁合金冲压成形工艺的设计。为了研究镁合金薄板的冲压成形性能,试验得到了一些成形性能参数,并为镁合金冲压成形的有限元模拟提供了重要的试验参数。

不锈钢/铝合金/不锈钢多层复合板的成形性能

通过拉伸实验测试了不锈钢 /铝合金 /不锈钢三层、五层复合板的成形性能影响参数 :厚度异性系数r、应变强化指数n和屈强比σ0 2 /σb,结果表明轧制复合变形量、扩散退火温度对不锈钢 /铝合金 /不锈钢多层复合材料的成形性能参数有较明显的影响。

不同屈服准则对完好管道失效压力的影响分析

依据变形失稳和有限应变理论,在考虑应变强化效应的基础上,得到了不同屈服准则的完好管道失效压力计算方法。基于统一屈服准则的管道失效压力解析解,结合完好管道实际爆破压力数据,得到不同材料属性的管道内压失效时适应的屈服准则。根据不同应变强化指数的管道内压破坏屈服准则差异性,对失效压力解析解进行改进,通过与现有试验结果的比较,改进的解析解预测的失效压力与实验结果吻合较好。

电镀锌镍钢板镀层对r值、n值的影响研究

基于电镀锌镍钢板脱锌前后的力学性能试验及拉伸试验过程中镀层表面的微观变化 。

多层复合板的成形性能研究

通过对不锈钢／铝／不锈钢三层，五层复合板的成形性能参数（r,n,σ0.2/σb)实验测试和分析，说明了这种材料的成形性能参数与轧制复合变形量，扩散退火温度的关系，指出不锈钢／铝／铝合金／铝／不锈钢五层复合板是一种优良的冲压材料。

析出相粒子组态对Al-0.67Mg-1.35Si-0.64Cu-0.61Mn板材n值的影响

针对实验室制备的1.2 mm厚Al-0.67Mg-1.35Si-0.64Cu-0.61Mn冷轧薄板,通过合适的热处理使板材强度相当而析出相粒子的尺寸、数量和弥散度存在明显差异,研究析出相粒子的尺寸和弥散度与板材应变强化指数n的关系。结果表明:二次退火温度从400℃升高至550℃,Al-0.67Mg-1.35Si-0.64Cu-0.61Mn板材基体中Al_(1.9) CuMg_(4.1) Si_(3.3)粒子的尺寸逐渐增大而其弥散度逐渐降低,对铝板的析出强化作用逐渐减弱,因此铝板强度随二次退火温度升高而逐渐降低。运动位错以绕过方式通过微米级Al_(1.9) CuMg_(4.1) Si_(3.3)粒子的同时在粒子周围留下位错环,逐渐缩小了粒子的有效间距,使后续位错通过更困难,因此铝板在拉伸变形初期表现出明显的应变强化效应,当拉伸变形量为1%左右时,铝板的连续应变强化指数n_(c)值及阶段应变强化指数n_(s)值均最大。铝板的n_(c)值及n_(s)值均随微米级Al_(1.9) CuMg_(4.1) Si_(3.3)粒子尺寸增大及弥散度降低而逐渐增大。

纳米压痕法确定TSV-Cu的应力-应变关系

为得到硅通孔电镀填充铜(TSV-Cu)的力学性能,对TSV-Cu进行了Berkovich纳米压痕实验.基于Oliver-Pharr算法和连续刚度法确定TSV-Cu的弹性模量和硬度分别为155.47 GPa和2.47 GPa;采用有限元数值模拟对纳米压痕加载过程进行反演分析,通过对比最大模拟载荷与最大实验载荷,确定TSV-Cu的特征应力和特征应变;由量纲函数确定的应变强化指数为0.4892;将上述实验结果代入幂强化模型中,确定TSV-Cu的屈服强度为47.91 MPa.最终确定了TSV-Cu的幂函数型弹塑性应力-应变关系.

利用纳米压入的反演分析法确定金属材料的塑性性能

建立了一种确定金属材料塑性性能的方法,即利用有限元数值模拟对纳米压入过程进行反演分析,确定金属材料的屈服极限和应变强化指数.首先在不考虑材料加工硬化的情况下,对纳米压入过程进行反演修正模拟,当模拟曲线同正向分析曲线相吻合时,确定金属材料的代表性应力;其次在考虑不同应变强化指数的情况下,采用相同的方法确定金属材料的代表性应变;最后结合量纲分析确定金属材料的应变强化指数,继而确定金属材料的屈服极限.经过实验验证,该方法具有较高的精度.

冲击载荷下022Cr18Ni14Mo2不锈钢动态力学特性及其本构模型研究

利用UTM5305万能试验机和剖分式Hopkinson压杆装置,对022Cr18Ni14Mo2不锈钢进行了准静态及动态下的压缩试验研究,探讨了其应变硬化特征及流动应力对应变率的依赖程度,并结合应变强化指数n和应变率敏感性系数β两个参量进行定量分析。依据上述分析结果,对传统的J-C本构模型进行修正,构建了一种新型的本构模型。借助试验数据对修正后的本构模型进行参数识别,将模型预测值与试验值进行对比分析,运用本构模型的相关系数(R)和平均相对误差(AARE)两个参量对其评价。结果表明:该试样具有明显应变硬化特性和显著的应变率敏感性,应变强化指数受应变、应变率的支配,应变率敏感性系数随应变率的增加而增加,且增加的幅度逐渐减小。修正后本构模型的相关系数(R)为0.989 6,平均相对误差(AARE)为3.29%,能够较好地描述试样高温、高应变率下的流变行为。