钛合金电辅助拉伸变形的三场耦合建模与试验研究

基于ABAQUS子程序UMAT建立了Ti6554钛合金脉冲电流辅助拉伸过程的电-热-力三场耦合有限元模型,分析了脉冲电流密度、占空比和频率对流动应力和温度变化的影响规律,将模拟结果与电辅助拉伸试验结果进行了对比,解耦了电塑性效应中的焦耳热效应和非热效应,分析了其对应力降的贡献,并提出一种量化非热效应贡献的经验表达式。结果表明:随着脉冲频率的降低,应力降和温升降低;随着占空比的增大,不同频率间应力降和温升的差距逐渐减小;脉冲频率为1和10 Hz时,随着占空比的增大,应力降和温升增大,而脉冲频率为0.1 Hz时,实际温升和应力降不随占空比的增大而改变。通过解耦非热效应,发现电流密度越大,非热效应的贡献越小;真应变越大,非热效应的贡献越大。

考虑韧性损伤的Ti6554电塑性本构模型建立及应用

建立了修正Johnson-Cook电塑性本构模型,使用FORTRAN语言开发了用户硬化子程序UHARD,并耦合指数形式的韧性损伤断裂准则,使用ABAQUS有限元软件进行了数值模拟。为验证本构模型与有限元模型的合理性,设计了脉冲电流辅助单向拉伸实验,通过控制脉冲电源的频率、占空比以及试验机的拉伸速度,分别在12、13和15 A·mm^(-2)电流密度下对Ti6554试样进行拉伸,直至断裂。结果表明,模拟与实验的载荷-位移、温度-时间曲线吻合情况良好,试样在15 A·mm^(-2)电流密度下的流动应力较小,温度攀升较缓,颈缩区域更广,颈缩现象提前发生,材料刚度退化最慢,最后通过扫描电子显微镜观察了3种电流密度下试样的断口形貌,发现试样均为韧性断裂。

7075铝合金高温力学性能及本构方程研究

在变形温度为440、460和480℃,应变速率为0. 001、0. 01和0. 1 s-1的条件下,依次沿0°、45°和90°的轧制方向,对7075铝合金板材进行热拉伸试验,研究7075铝合金的高温力学性能。结果表明:7075铝合金的力学性能受变形温度、应变速率及轧制方向的影响,7075铝合金的抗拉强度随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增加,且抗拉强度的增长率比较大;抗拉强度在轧制方向为0°时最高,45°时次之,90°时最低。通过对7075铝合金热拉伸获得的试验数据进行参数拟合,建立了在不同轧制方向上的Arrhenius型本构方程。