基于Armstrong能量模型的非线性动态维拉里磁滞行为建模与验证

磁致伸缩材料工作在应力激励条件下的输出特性在很大程度上取决于偏置条件(预应力、偏置磁场)和激励频率。为指导磁致伸缩材料在动态应力驱动下的应用,需要建立一个能够适应各种操作条件的动态磁滞模型。该文结合Armstrong能量模型和J-A磁滞模型,建立了磁致伸缩材料的静态维拉里磁滞模型,通过引入频率相关时间常数的一阶微分方程将静态模型拓展为考虑动态损耗的动态非线性维拉里磁滞模型。利用粒子群遗传优化算法通过三个递进步骤提取模型参数。实验数据与模型计算数据的对比结果表明,该模型不仅能够充分描述预应力和偏置磁场对准静态维拉里效应的影响,而且能够反映在不同频率动态应力下磁通密度-应力(B-σ)动态小环和主环的变化趋势,该模型可为磁致伸缩材料器件在应力条件下的应用提供理论指导。

δ相时效态GH4169合金Zerilli-Armstrong本构模型及其参数反求方法

在Gleeble-1500D型热模拟试验机上进行了δ相时效态GH4169合金的高温压缩试验。试验温度为950~1040℃、应变速率为0.005~1 s^(-1)。为了能建立准确描述该合金流动行为的本构模型,考虑应变对Zerilli-Armstrong本构模型材料参数的影响,提出并采用了一种基于多岛遗传算法的参数反求方法建立了该材料考虑应变补偿的Zerilli-Armstrong本构模型。借助相关系数、平均绝对相对误差等标准统计参数定量评估了该本构模型预测的准确性。结果表明:考虑应变补偿的Zerilli-Armstrong本构模型具有较高的预测准确性,其相关系数和平均绝对相对误差分别为0.996和3.189%。

QN1803奥氏体不锈钢温热本构模型构建

基于QN1803奥氏体不锈钢在塑性变形过程中存在的马氏体相变现象,提出采用基于热激活位错运动理论的物理基Zerilli-Armstrong(Z-A)模型,构建了其温热成形时的修正本构模型。采用Gleeble-3800热模拟试验机,对QN1803奥氏体不锈钢在温度为25~200℃、应变速率为0.001~0.1 s^(-1)的变形条件下进行了温热拉伸试验,基于试验结果分析了QN1803奥氏体不锈钢的温热流变行为,构建了QN1803奥氏体不锈钢在温热成形条件下的修正Z-A本构模型,并对模型精度进行了评估。结果表明,在25~100℃范围内,随着应变速率的增加,拉伸试样中的马氏体含量迅速减少。在各应变速率下,随着温度的升高,马氏体含量也迅速减少。采用相关系数R和平均绝对相对误差E AR量化了本构模型的精确度,修正的Z-A本构模型的R和E AR的值分别为0.998和1.225%,能较好地描述QN1803奥氏体不锈钢的温热流变行为。

430不锈钢热轧板坯边部侧翻缺陷形成的数值模拟

在不同温度(1173.15~1473.15 K)和应变速率(0.01~10 s^(-1))下对430不锈钢进行热压缩变形试验,基于流变数据建立修正的Zerilli-Armstrong方程,并评估该方程的预测能力;将该本构方程参数导入Deform-3D软件,对试验钢五道次可逆热轧变形进行有限元模拟,分析边部缺陷的形成过程,并与实际轧制缺陷进行了对比。结果表明:修正的Zerilli-Armstrong本构方程能够很好地描述试验钢的高温流变行为,流变应力预测值和试验值之间的相关系数为0.9939,平均相对误差为5.9%;模拟得到在轧制过程中轧辊与板坯之间的摩擦力使得板坯表面和内部存在横向位移差,导致板坯侧面节点上翻到表面形成边部侧翻缺陷,缺陷的位置和形貌与工业试制结果相吻合。

含两个消费者和一个生物资源的Armstrong-McGehee扩散系统的稳定性分析

讨论一个含有两个消费者和一个生物资源的Armstrong-McGehee强耦合交错扩散系统.首先,通过线性化方法和构造Lyapunov函数得到弱耦合反应扩散系统非负平衡点的局部和全局渐近稳定性;其次,分析交错扩散系数对非负平衡点稳定性的影响,证明了当交错扩散系数充分大时会产生Turing不稳定现象.

采用改进和优化的Zerilli-Armstrong本构模型预测AZ80镁合金的高温流动应力

合理的本构模型是实现精确模拟镁合金挤压过程的关键,基于均匀化态AZ80镁合金在应变速率0.001~1 s^(-1)、变形温度523~673 K下的热压缩实验数据,建立了改进的Z-A模型来描述AZ80镁合金的热变形行为,并在此基础上,通过考虑应变对材料参数的影响,提出优化的Z-A模型。对两种模型预测精度进行定量分析表明:优化的Z-A模型对流动应力的预测效果较好,相关系数R和平均绝对相对误差E_(AR)的计算值分别为0.9962和3.60%;改进的Z-A模型的预测结果相对较差,其R值和EAR值分别为0.94和8%。比较分析表明,优化的Z-A模型具有良好的适应性,可以在整个应变范围内(0~0.9)很好地预测不同变形条件下的流动应力,因而工程适用范围广;改进的Z-A模型不能描述加工硬化-动态回复阶段的流动应力,因而预测精度较低。

18CrNiMo7-6合金钢Zerilli-Armstrong本构模型的建立及修正

采用Gleeble-3500热模拟试验机在应变速率为0.001~1s^(-1)、变形温度为700~1000℃的条件下,对18CrNiMo7-6合金钢实施等温压缩试验,获得18CrNiMo7-6合金钢在不同条件下的真实应力-真实应变曲线,分析其热变形行为。构建了18CrNiMo7-6合金钢的Zerilli-Armstrong(Z-A)本构模型,描述其热变形行为。通过对比分析Z-A本构模型的预测值与等温压缩试验的试验值发现,预测值与试验值的线性相关系数为0.9750,平均相对误差为8.1792%。为了进一步提高模型的预测精度,采用应变的5阶多项式描述Z-A本构模型中与应变有关的材料参数,实现对模型的修正,修正后的Z-A本构模型的预测值与试验值的线性相关系数为0.9853,平均相对误差为5.5358%,有效提高了本构模型的预测精度。

预变形Cu本构关系的神经网络模型和Z-A模型

利用Split Hopkinsonbar装置上所得到的变形数据,研究了冲击预变形铜的神经网络本构关系模型以及Zerrilli Armstrong本构关系模型,比较了两种模型对冲击预变形铜在不同热力学状态下流变应力的预测精度.研究表明:神经网络模型的总的拟合度为0.9%,而Zerrilli Armstrong模型的拟合度为8%;Zerrilli Armstrong模型相对于神经网络模型精度较低,是由于物理模型把材料内部某些动态变量作为常数处理,而神经网络模型建模训练时已经包含了这些动态变化的因素;通过增加神经网络输入节点数可以扩大神经网络模型的应用范围.

同步器齿环用HNi55-7-4-2合金高温本构模型构建及应用

采用Gleeble-3500热模拟试验机在873~1023 K的变形温度、0.01~10 s^-1的应变速率下对HNi55-7-4-2镍黄铜合金进行等温热压缩实验,获得了该合金的真实应力-应变曲线,分析热压缩过程中摩擦和温升效应对其流变应力的影响,修正了流变应力曲线。基于修正的应力-应变数据,分别采用考虑应变补偿的修正Arrhenius(M-Arrhenius)模型和修正Zerilli-Armstrong(M-ZA)模型构建了合金的本构模型,对比分析了两种模型的拟合精度。结果表明:M-ZA模型的相关系数和平均绝对误差分别为0.997和4.21%,其预测精度优于M-Arrhenius本构模型(0.991,6.68%)。将该模型应用于某齿环热精锻成形进行数值模拟,模拟结果与实际生产结果吻合,为HNi55-7-4-2镍黄铜合金高温塑性成形数值模拟提供了准确的材料模型。

基于A-F类循环塑性理论的多轴局部应力应变法

提出预测缺口构件疲劳寿命的多轴局部应力应变法。采用Armstrong-Frederick(A-F)类循环塑性理论,描述具有非Masing特性的16MnR材料的循环塑性行为。结合A-F类循环塑性模型和增量式Neuber法,分析比例和非比例加载下缺口根部处的多轴应力应变状态。将局部应力应变应用于基于临界面的多轴疲劳损伤模型,对缺口构件进行疲劳损伤分析和疲劳寿命预测。分析结果表明,基于A-F类循环塑性理论的多轴局部应力应变法,能很好地描述缺口根部处的多轴应力应变状态,疲劳寿命的预测结果与试验数据基本吻合。

长期中子辐照Al-Mg-Si合金的压缩力学行为

利用材料试验机及分离式霍普金森压杆装置,开展长期中子辐照后的Al-Mg-Si合金(反应堆内实际服役近30年的LT21铝合金)在不同温度和应变率下压缩力学行为的实验研究,获得了实验温度、应变率对其屈服强度及流动应力的影响规律。结果表明:材料在一定的温度区间(−40~300℃)和应变率区间(0.001~3000 s−1)内,分别呈现出较为明显的温度效应与正应变率效应;其中在较低的温度(−80~−40℃)和较高的应变率(3000~5000 s−1)区间力学性能受温度和应变率变化的影响较小;当温度升至300℃时,材料的塑性变形行为已趋于理想塑性流动。根据前述实验结果,计及材料内部的微观辐照缺陷对力学性能的影响,建立了考虑辐照损伤的Zerilli-Armstrong本构模型,模型的计算结果与前述实验结果吻合较好。结合文献中高纯铝的微观辐照缺陷的演化数据,对不同快中子辐照剂量LT21铝合金的屈服强度,以及另两个来自反应堆内不同受辐照区域试样在不同应变率和温度下的屈服强度进行了计算。上述研究表明,本文建立的考虑辐照损伤的Z-A本构方程不仅能较好地反映长期中子辐照后的Al-Mg-Si合金宏观应力和应变、应变率、温度等参数的关系,也能针对位错运动及辐照硬化机制进行较好地描述,并且能够为反应堆内相应结构元件的设计、运行和安全评估提供一定的参考。

应用本构模型和神经网络模型预测铝/镁基纳米复合材料的高温流变行为(英文)

为了预测Al/Mg基纳米复合材料的高温流变行为,在不同的应变速率(0.01-1.0s-)和温度(523,623和1723K)的条件下进行热压缩试验,利用所得到的应力-应变数据,开发了本构模型,比如一般流动方程。阿累尼乌斯双曲模型、Johnson-Cook(JC)和改性的Zerilli-Armstrong(ZA)模型及人工神经网络(ANN)模型。通过使用统计参数,例如均方根误差(RMSE)、回归系数(R2)、平均相对误差(MRE)和分散指数(Is),比较了人工神经网络和不同的本构模型。结果表明,人工神经网络模型对AA5083-2%TiC复合材料的热变形流动应力的评估准确性更高。

建设项目环境污染第三方监管平台价格结构研究

为明确政策对建设项目环境污染第三方监管平台价格结构的影响,基于Armstrong定价模型,引入政策性因素,构建该平台的价格结构模型。在模型基础上,分析各参数变量实际含义,指出政策因素在平台价格结构制定中的重要性,厘清政策对价格结构的影响路径和效果,并应用案例对所构建模型进行分析。研究发现,政策因素的补贴和惠及力度会提高或减弱平台用户的组内网络外部性和最优注册费,合理设置可实现平台双方的利益和公共服务价值最大化。研究结果为公共服务平台中政府制定惠及责任方、平台、公众的合理政策提供参考。

基于Z-A模型的GH4169高温合金动态本构关系

采用分离式霍普金森压杆试验研究了GH4169高温合金在温度20~400℃和应变速率1 000~3 000s-1时的流变应力-应变曲线,利用Zerilli-Armstrong(Z-A)本构模型描述了流变应力与应变的关系,确定了本构模型的参数,并对该模型进行试验验证。结果表明:GH4169高温合金存在明显的应变速率强化效应和温度软化效应,流变应力和应变呈近线性关系;所建立的Z-A本构模型能够准确地描述GH4169高温合金在不同温度和不同应变速率下的流变行为,其平均相对误差的平均值为2.65%。

Z-A模型的修正及在预测本构关系中的应用

Zerilli-Armstrong(Z-A)模型是基于热激活位错运动理论建立的具有物理理论基础的本构模型,但是模型建立的初始假设,降低了其预测精度.为此通过引入考虑应变率和温度耦合效应的应变强化指数对Z-A模型进行修正,拓展了其适用范围,并将修正后的Z-A模型应用于描述IC10合金在不同温度和应变率条件下的塑性流变行为.与修正前Z-A模型的预测结果及试验结果比较表明:修正后Z-A模型的预测精度有较大程度的提高,最大平均相对误差值从6.41%降低到3.65%.

利用人工神经网络模型和Z-A模型对无氧Cu本构关系的对比研究

利用Split Hopkinsonbar装置上所得变形数据,研究并比较了冲击预变形铜的神经网络本构关系模型以及Zerrilli Armstrong本构关系模型.在此基础上比较研究了两种模型对冲击预变形铜在不同热力学状态下流变应力的预测精度.本研究中神经网络模型的总的拟合度为0.9%,而Zerrilli Armstrong模型的拟合度为8%.研究发现:Zerrilli Arm strong模型相对于神经网络模型有较低精度的原因是由于物理模型把材料内部某些动态变量作为常数处理,而神经网络模型建模训练时已经包含了这些动态变化的因素.研究认为通过增加神经网络输入节点数可以扩大神经网络模型的应用范围.图2,表1,参12.

参考条件对M-JC和M-ZA模型预测精度的影响

以HAl61-4-3-1合金为研究对象,采用Gleeble-3500热模拟试验机在600~800℃的变形温度、0.01~10 s^(-1)的应变速率下进行等温热压缩实验,获得该材料的真实应力-真实应变曲线,分析热压缩过程中摩擦和温升效应对流动应力的影响,修正了流动应力曲线。基于修正的真实应力-真实应变数据,在不同参考条件下,分别建立该合金的修正Johnson-Cook(M-JC)模型和修正Zerilli-Armstrong(M-ZA)模型,并引入统计学方法对比分析了不同参考条件下两种模型的拟合精度。结果表明:参考条件对M-JC模型预测精度的影响大于M-ZA模型,在各自的最优参考条件下,M-JC模型的预测精度高于M-ZA模型,更适合作为后续有限元模拟的材料本构模型。