中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

1. 线性和非线性拉伸薄板上纳米流体的Darcy-Forchheimer模型

[学位论文] Ghulam Rasool 浙江大学 2020年博士导师: Ting Zhang 共202页

摘要 : 纳米流体在传热和传质方面有极好的前景,特别是在微处理器,热交换器,航空航天技术,汽车和制冷等形状紧凑的高效能源设备。在癌症治疗,热疗,伤口治疗,手术以及血管疏通等医学领域中,它也同样重要.而将此类制剂与Darcy多孔介质一起使用时，可以获得更可... 展开纳米流体在传热和传质方面有极好的前景,特别是在微处理器,热交换器,航空航天技术,汽车和制冷等形状紧凑的高效能源设备。在癌症治疗,热疗,伤口治疗,手术以及血管疏通等医学领域中,它也同样重要.而将此类制剂与Darcy多孔介质一起使用时，可以获得更可观的结果。此类配方有助于建造用于储能设备，化石燃料床，核废料处置反应堆等中与隔热相关的材料。众所周知的,Navier-Stokes方程不足以分析非牛顿材料的行为，尤其是在工程学和工业过程中。因此,为了获得这种相比于Navier-Stokes方程有更高阶数的系统的唯一解时,我们需要额外的边界条件或者初始条件.本文中,我们主要讨论了Darcy多孔介质中的流体问题。我们考虑稳定，不可压缩，带粘性的纳米流体，并利用小Reynolds数的磁体动力学(MHD)项来涉及磁冲击效应.通过利用Buongiorno模型来进行分析，该模型具有布朗扩散和热泳的新型特征。我们考虑了简单的以及对流边界层条件。调用边界层公式来简化主导的偏微分方程。当前已经有许多模型用以分析Darcy-Forchheimer关系对线性和非线性拉伸表面上纳米流体运动的影响，例如简单纳米流体,Jeffrey纳米流体,Powell-Eyring纳米流体,Cattaneo-Christov模型等.其对应的偏微分方程即是常用的连续性方程，动量方程,能量方程和质量方程。它们首先通过对边界层逼近进行简化,再通过适当的变换简化为常微分方程。我们通过同伦分析方法(HAM)进行数值求解.并通过收敛分析我们可以观察解的有效性.用图示说明所涉及的各种物理参数对速度,温度,浓度的影响。此外，我们还计算了skin-friction系数的表达式，局部Nusselt数和局部Sherwood数的值，以说明它们在纳米流体的工业和工程应用中的重要性。本研究的一个主要结果是发现到孔隙度因子和由于多孔介质而增加的摩擦力有关。较大的孔隙度因子导致流体运动减少以及流体热状态增强。线性和非线性拉伸速率在流体流动分析中显示出细微变化。然而,在热分布和溶质分布的情况下,Cattaneo-Christov模型和Jeffrey模型所涉及的弛豫时间参数的影响是显着的。收起

关键词 : 纳米流体非线性拉伸薄板线性拉伸薄板 Cattaneo-Christov模型

2. 薄板冲压成形过程的数字仿真研究

[学位论文] 云志刚北京理工大学 2003年硕士导师: 韩建保共76页

摘要 : 该文根据薄板材料在冲压成形中的弹塑性力学,利用非线性材料和结构力学有限元仿真理论,基于先进的CAD/CAE 工作平台,研究了在薄板成形中的两个问题即:金属薄板零件脱模后的回弹量控制问题和薄板拉伸成形中等效拉深筋的仿真计算问题.在实际仿真计算中,... 展开

关键词 : 回弹拉伸筋单向拉伸试验包幸格效应薄板成形有限元

3. 预拉伸焊接控制铝合金薄板焊接变形和残余应力

[学位论文] 章明明江苏科技大学 2005年硕士导师: 李敬勇共55页

摘要 : 铝合金焊接变形和残余应力一直是影响其广泛应用的主要因素之一。本论文采用预拉伸焊接法，通过对铝合金焊接试板施加预加拉应力，对因焊接热影响产生的试板内部不平衡的应力应变变化的调整，从根本上控制产生铝合金焊接残余应力和焊接变形的因素，以... 展开铝合金焊接变形和残余应力一直是影响其广泛应用的主要因素之一。本论文采用预拉伸焊接法，通过对铝合金焊接试板施加预加拉应力，对因焊接热影响产生的试板内部不平衡的应力应变变化的调整，从根本上控制产生铝合金焊接残余应力和焊接变形的因素，以达到主动、定量控制铝合金焊接残余应力和焊接变形的目的。通过设计，制作了一个能产生预拉伸力的专用焊接装置，实现了对试板的预拉伸。在试验过程中，采用TIG焊焊接法，选择弹性变形范围内不同的预加应力参数，对4mm厚 5A05铝合金薄板实现了预拉伸应力下的焊接。测定了焊后纵向挠曲变形量、平面变形量及焊后纵向残余应力等试验数据，并对其进行了对比、分析。试验研究得出如下结论：预拉伸焊接法可以有效降低焊件的焊后纵向挠曲变形和平面变形，试验结果表明纵向挠曲变形最大降幅达68.8﹪同时平面变形也下降了近83﹪。随着预拉伸力的增大，控制焊后变形和残余应力的效果越明显，预拉伸力的大小是控制焊接变形和残余应力的重要参数。与常规焊相比预拉伸焊接法大大降低了焊后残余应力幅值，达到控制残余应力和变形的目的。分析认为预拉伸焊接法控制焊接变形和焊后残余应力的主要机理为：采用预拉伸焊接法时，在焊接过程中扩大了高温状态下的塑性变形区，减小了（高温）塑性压缩应变。在随后的冷却过程中，拉伸应力存在增强了塑性拉应变能力，从而在冷却阶段形成的纵向塑性拉伸能大部分抵消或消除由加热阶段形成的压应变，达到控制焊接变形和残余应力的目的。预拉伸焊接法焊接构件时，必须根据材料的屈服极限、焊接尺寸、焊接规范和工装条件等选择适当的拉伸应力参数，才能达到预期的效果。收起

关键词 : 预拉伸焊件法铝合金薄板焊接焊接变形残余应力预拉伸应力

4. 铜及铜合金薄板的细观损伤演化行为研究

[学位论文] 李磊内蒙古工业大学 2020年博士导师: 史志铭共136页

摘要 : 塑性金属材料的损伤与断裂与其微结构密切相关。目前针对金属材料损伤与断裂的研究大多集中于微孔洞的形核、生长与聚合等方面，局部变形阶段微孔洞演化理论对于揭示塑性金属材料的损伤与断裂机制具有重要的意义。事实上，塑性金属材料中微孔洞的形核... 展开塑性金属材料的损伤与断裂与其微结构密切相关。目前针对金属材料损伤与断裂的研究大多集中于微孔洞的形核、生长与聚合等方面，局部变形阶段微孔洞演化理论对于揭示塑性金属材料的损伤与断裂机制具有重要的意义。事实上，塑性金属材料中微孔洞的形核主要是塑性变形过程中内界面(晶界)开裂引起的。晶界是材料中典型的缺陷(面缺陷)之一，对材料的力学行为影响很大。但是目前关于塑性变形过程中晶界细观损伤演化行为的研究并未得到足够的关注。因此，本文以晶界为细观损伤源，以晶粒形状因子统计量这一描述晶粒形状改变的材料参数作为细观损伤变量，采用准静态单轴拉伸实验和定量金相方法获取材料晶粒形状改变与宏观变形量之间的关系；采用准静态单轴拉伸实验和数字图像相关方法(Digital Image Correlation DIC)在线获取材料的表观变形状况以及与宏观变形量的对应关系。据此研究了细观损伤演化规律，建立了损伤方程和本构模型，真实地揭示了发生在材料内部和表面的细观尺度上的损伤形态及其演化行为。获得的结论对于深入理解塑性金属材料微结构演化和细观损伤有重要的作用。以纯铜和铜合金薄板试样单轴拉伸实验为基础，研究了形状因子的细观损伤演化规律。两种金属材料的晶粒随塑性变形的增加呈现纵向伸长、横向收缩的趋势，而且晶粒尺度逐渐减小；形状因子和相对形状因子均随塑性变形的增加而增大，而且分别在应变为0.24和0.17时出现明显增加的现象，该值也与晶粒显著伸长或尺度减小相对应。通过退火调节晶粒度，研究了具有不同晶粒尺度的两种材料的细观损伤演化规律。晶粒尺度的改变对晶粒形状因子的演化规律影响较小，保持了随塑性变形增加而增大的关系。但不同点是大尺度晶粒度越晚发生塑性变形，且塑性变形过程越长，损伤变形的速度越慢。临界应变点分别推迟到0.34和0.24，纯铜比铜合金的临界应变点推迟距离更长，相应的损伤变形速度更慢。基于单轴拉伸实验结果，以归一化形状因子为损伤参量，建立了损伤演化方程：D=a+becε(a，b，c为与材料有关的常数)，材料的变化(合金种类、晶粒度)对a，b的取值影响较小，对c的取值影响较大。材料晶粒尺度增加，常数a，b小幅下降，常数c出现明显下降的现象。合金化后，常数a,b,c均呈现增加的趋势。该方程定量地揭示了两种金属材料的细观损伤演化规律且具有推广性，可以推广到其他金属及其合金(如Al、Zn、Ni、Ti等)的细观损伤演化表征。在Ramberg-Osgood模型基础上，以归一化形状因子为损伤参量，建立了损伤本构模型。模型中的硬化系数、硬化指数与材料的变化(合金种类、晶粒度)密切相关。随着晶粒尺度的增加，硬化系数、硬化指数均减小。合金化后，硬化系数、硬化指数均增大。基于Cockcroft-Latham准则和损伤本构模型计算得到的临界损伤因子与实验值基本相符，可以较好地预测材料的快速损伤阶段。该模型的预测误差均小于10%，能够较精确地预测不同金属材料(合金种类、晶粒度)塑性拉伸流动应力。通过数字图像相关方法(DIC)对两种材料表观损伤演化规律的研究，建立了表观损伤演化方程。以应变损伤因子为损伤参量，建立了两种材料的表观损伤本构模型。结果表明，材料的表观损伤演化规律与晶界损伤演化规律相似，损伤演化方程大体一致，材料表面和内部的临界应变点大体相同。表观与内部临界损伤因子及损伤本构模型基本相符，验证了这一方法对延性金属材料损伤演化定量化表征的适用性，为材料细观损伤演化的全场分析提供补充。收起

关键词 : 铜薄板细观损伤形状因子本构模型拉伸变形

5. 高档拉伸液压机性能强化设计与薄板成形仿真及其应用研究

[学位论文] 曲荟霖浙江大学 2017年硕士导师: 冯毅雄共87页

摘要 : 随着我国航空航天、汽车制造、石油化工等大型工业的发展，高性能大尺寸复杂薄壁构件的需求也日益增加。拉伸液压机的性能直接关系到薄壁构件的成形质量，传统的拉伸液压机已经无法满足实际工业需求。因此，亟需设计开发出高性能的高档拉伸液压装备。... 展开随着我国航空航天、汽车制造、石油化工等大型工业的发展，高性能大尺寸复杂薄壁构件的需求也日益增加。拉伸液压机的性能直接关系到薄壁构件的成形质量，传统的拉伸液压机已经无法满足实际工业需求。因此，亟需设计开发出高性能的高档拉伸液压装备。本文针对拉伸液压机成形过程中的弯曲开缝、爬行抖动、反胀失效等问题，对高档拉伸液压机刚度性能、运动性能和成形性能等进行了深入的研究，提出了高档拉伸液压机性能强化设计方法，并应用到合肥合锻150MN双动充液拉伸液压机的设计开发中。论文主要内容包括: 第一章介绍了拉伸液压机主机组成和整机性能，阐述了高档拉伸液压机的技术背景和本课题的研究意义。通过介绍目前高档拉伸液压机在成形过程中存在的弯曲开缝、爬行抖动、反胀失效的性能缺陷，分析了目前国内外学者研究针对上述问题的研究现状，提出了高档拉伸液压机性能强化设计方法，最后给出了本论文的研究内容与组织框架。第二章提出了面向弯曲开缝的高档拉伸液压机组合机架刚度性能设计方法。研究了弯曲开缝机理，建立了高刚度的目标模型，提出基于粒子群算法的组合机架刚度性能多目标求解方法。最后以150MN拉伸液压机为例，通过仿真对比验证了所提方法的可行性。第三章提出了面向爬行抖动的高档拉伸液压机拉伸滑块运动性能解耦方法。研究了液压机滑块低速爬行机理，建立了滑块的单自由度摩擦模型，通过力学求解和数值分析，确定了影响滑块爬行抖动的因素，提出了基于TRIZ理论的高档拉伸液压机导向装置的解耦方法。最后以150MN拉伸液压机为例，通过仿真对比验证了所提方法的可行性。第四章提出了面向反胀失效的高档拉伸液压机充液拉深成形性能优化方法。分析了薄板拉伸成形的过程，确定了影响成形质量的工艺参数，提出了基于敏感度分析的高档拉伸液压机工艺参数关联分析方法，实现了高档拉伸液压机成形性能的提高。最后以150MN拉伸液压机为例，通过仿真对比验证了所提方法的可行性。第五章结合企业实际项目，开发了拉伸液压机功能管理模块，同时对本文所提出的理论方法进行了仿真模拟，验证了本文所提方法的可行性与有效性。第六章对全文的研究内容进行了总结，并就下一步的研究内容和方向进行了展望。收起

关键词 : 拉伸成形爬行抖动性能强化液压机薄板成形

6. 304不锈钢薄板微拉深实验及数值模拟研究

[学位论文] 王沛河北工程大学 2017年硕士导师: 李河宗；赵劲松共66页

摘要 : 随着近代高新技术的快速发展，微零件在各行各业得到广泛的应用。由于塑性成形可以批量生产、生产高效率、性能稳定等特点，使塑成形技术在塑性成形领域的应用前景十分的广阔。但是随着零件尺寸的减小，特别是在材料的晶粒尺寸接近零件的特征尺寸时，... 展开随着近代高新技术的快速发展，微零件在各行各业得到广泛的应用。由于塑性成形可以批量生产、生产高效率、性能稳定等特点，使塑成形技术在塑性成形领域的应用前景十分的广阔。但是随着零件尺寸的减小，特别是在材料的晶粒尺寸接近零件的特征尺寸时，在成形过程中材料的成形规律表现出与宏观尺寸成形规律不同的尺寸效应现象，使得微成形应用受到了相当大的限制。目前，对于金属薄板的筒形件拉深的尺寸效应的研究较少。本文初步研究了304不锈钢薄板在微塑性成形过程中的材料特性，通过模型建立和数值模拟验证了尺寸效应的存在并给予了合理的解释。首先通过简单的单向拉伸实验研究了材料的力学特性。本文将不同热处理温度、不同厚度的304不锈钢薄板进行了单向拉伸实验，实验结果表明:随着薄板厚度的减小，薄板的流动应力越大表现出明显尺寸效应现象。如果以相对晶粒厚度表示厚度与平均晶粒大小的比值，则薄板的流动应力，随着相对晶粒厚度的减小而增大，以此为依据建立模型，计算结果可以合理预测实验结果。其次进行筒形件微拉深实验，通过对拉深过程中薄板的应力应变状态的分析，建立最大拉深力计算公式，当薄板厚度较大时可以很好的预测不同厚度薄板的最大拉深力，但是当薄板厚度较小时效果较差。最后结合有限元数值模拟技术，采用ABAQUS分析软件，对304不锈钢薄板筒形件微拉深成形进行了数值模拟。通过对微拉深实验中筒形件的建模分析表明:在微拉深过程中，不同的凸凹模圆角半径，对应力应变的分布有一定的影响，且等效应力的最大值主要集中在凹模圆角半径区域;在最大拉深力的模拟中，数值模拟结果与实验结果相接近，要优于建模计算的结果。收起

关键词 : 不锈钢薄板微塑性成形单向拉伸尺寸效应

7. 方板拉伸起皱失稳数值模拟预测方法研究

[学位论文] 关风龙燕山大学 2018年硕士导师: 杜冰共74页

摘要 : 随着汽车、航天、航空等高端装备行业的零件制造轻量化，板料减薄和强度提高等因素导致零件成形过程中贴模性和定形性能下降。起皱失稳缺陷的预测越来越受到重视，成为行业领域的焦点与基础性问题。目前有限元数值模拟算法由于未包含塑性阶段起皱失稳... 展开随着汽车、航天、航空等高端装备行业的零件制造轻量化，板料减薄和强度提高等因素导致零件成形过程中贴模性和定形性能下降。起皱失稳缺陷的预测越来越受到重视，成为行业领域的焦点与基础性问题。目前有限元数值模拟算法由于未包含塑性阶段起皱失稳判定准则的理论计算模型，无法满足薄壁件成形起皱失稳的模拟预测。因此，本文以方板对角拉伸试验(Yoshidabucklingtest，简称YBT)作为数值模拟研究对象，运用大型有限元计算软件ABAQUS探讨了不同方式的起皱数值模拟方法，并提出理论解析—有限元数值模拟相结合的起皱预测方法，对方板拉伸失稳起皱预测问题进行了系统地研究： (1)通过单向拉伸试验对304不锈钢轧制板材进行了力学性能测试。并以方板对角拉伸试验作为数值模拟研究对象，用以评估不同数值模拟方法。为了准确获取试件的屈曲信息便于模拟模型的对比，借助3000iTM系列柔性三坐标测量系统对试件皱曲轮廓进行测量，同时利用WDW-100kN材料试验机进行了方板拉伸试验，测定了方板拉伸过程中的力行程曲线，并以上述测定的屈曲特征截面的轮廓曲线和方板拉伸力行程曲线为参考依据，对有限元数值模型的可靠性进行校核。 (2)阐述有限元数值模型的特征值屈曲(线性屈曲)分析和非线性屈曲分析方法的原理，模拟方板对角拉伸试验，结果表明特征值屈曲无法解决起皱过程中的材料非线性问题，壳单元非线性屈曲分析模拟结果无法还原试验失稳形貌，预测能力有限。针对壳单元非线性屈曲分析方法存在的问题，将特征值屈曲分析的屈曲模态作为初始缺陷植入到非线性屈曲分析的计算模型中，结果表明植入初始缺陷的有限元模型的模拟结果可行。同理将合理的初始缺陷植入到壳单元动力显式算法中，同时，采用实体单元动力显示算法模拟方板对角拉伸试验。分别提取以上三种可行方法模拟结果的屈曲特征截面的轮廓曲线和方板拉伸力行程曲线，与试验结果进行对比，并围绕计算精度、适用范围、算法特征等方面进行分析，找到了最可靠的有限元数值模拟算法。 (3)运用能量理论解析-有限元数值模拟预测算法处理有限元数值模拟方法预测结果不唯一的问题，并将该算法程序化。通过与有限元数值模拟算法模拟结果进行对比分析，结果表明该算法结果稳定可靠，可以更准确有效地预测板料起皱失稳发生。 (4)基于能量理论解析-有限元数值模拟预测算法，求解了不同板坯形状的方板对角拉伸试件的起皱失稳极限应变，构建了不同板坯形状条件下的起皱失稳极限应变线，同理，得到了不同板厚、不同边界条件下的起皱失稳极限应变线，分析以上因素的起皱失稳极限应变趋势线规律，建立了304不锈钢材料方板对角拉伸实验的起皱极限图，为下一步板料起皱失稳极限图的建立提供了部分数据支撑和基础方法。收起

关键词 : 薄板成形起皱失稳方板对角拉伸数值模拟起皱失稳极限图

8. 超声辅助FeCoNiCr合金薄板微拉伸性能研究

[学位论文] 张子锲哈尔滨工业大学 2023年硕士导师: 陈刚共87页

摘要 : 高熵合金具有良好的抗辐照性、耐磨性与热稳定性，特别是单相面心立方(FCC)结构的FeCoNiCr合金拥有优异的塑性，加工性能良好，是制造高性能零件的潜在候选材料。然而，当微型零件的尺寸降低到微米级或亚毫米级，产生的尺寸效应导致摩擦阻力提高、成形... 展开高熵合金具有良好的抗辐照性、耐磨性与热稳定性，特别是单相面心立方(FCC)结构的FeCoNiCr合金拥有优异的塑性，加工性能良好，是制造高性能零件的潜在候选材料。然而，当微型零件的尺寸降低到微米级或亚毫米级，产生的尺寸效应导致摩擦阻力提高、成形性能降低，从而降低零件的精度以及表面质量。为满足材料所需的加工性能，通过引入超低温变形条件，达到改善材料的塑性的目的，但同时也会带来变形抗力的增加。因此，需要利用先进的微成形工艺对这些问题进行改善。超声辅助微成形工艺，因其体积效应与表面效应的存在，能够降低成形力、改善表面质量，有望实现高质量、高精度的高熵合金微型零件的生产制造。然而，微成形过程中的流动应力将受到超声效应与尺寸效应的影响，对于合金薄板的力学性能影响与组织演化行为缺乏深入的研究。本课题旨在研究超声振动对于材料在不同变形温度下的力学性能影响规律，揭示超声振动下高熵合金在介观尺度的塑性变形机理，为后续成形工艺提供理论依据。本文通过真空熔炼与轧制工艺制备了FeCoNiCr高熵合金薄板，采用退火热处理对晶粒尺寸进行了调控。通过常温与超低温单向拉伸实验，研究了晶粒尺寸、变形温度和超声条件对合金强度、塑性、流动应力、加工硬化行为和表面粗化现象的影响规律。在未施加超声振动时，发现合金的强度与流动应力随着晶粒尺寸的减小而提高，当板厚与晶粒尺寸之比(t/d)在6~8时出现拐点，流动应力变化偏离Hall-Petch关系，产生尺寸效应。当温度由293K降至93K时，合金的强度提高了约200~300MPa，延伸率由约60%提升至接近80%，加工硬化率提高，在硬化曲线第二阶段出现平台。同时，发现大晶粒下的表面粗糙度高于小晶粒，温度的降低使得表面粗糙度参数Sa与Sz都略有降低。经EBSD与TEM分析，可知温度降低导致微观组织发生改变，位错回复受到抑制，变形孪晶体积分数增加，位错密度上升。常温下的变形机制以位错运动为主，低温促进变形孪晶的产生使得变形机制转变为位错与变形孪晶共同作用。施加超声振动后，发现超声产生了声学软化效应，较小振幅的软化效果较小，较大振幅下的流动应力降低程度约为50%；超声结束后产生了残余软化效应，较大振幅的软化效果更显著。且无论是常温还是低温下，超声振动结束后的加工硬化率明显提升。材料的延伸率也随着超声振动的加入得以提高，大振幅下的延伸率由无超声时的约60%提升至约90%，且在超声与低温的共同作用下，延伸率得到进一步提高。超声产生的表面效应使得表面的凸起与凹陷逐渐变得平整，因此表面粗糙度参数Sa与Sz发生明显降低。基于EBSD与TEM分析，发现超声振动降低了总的位错密度，同时促进了变形孪晶的产生，从而使得超声结束后的阶段的延展性增加。基于表面层模型与位错演化理论，考虑了晶粒尺寸、变形温度的影响，构建并验证了FeCoNiCr合金薄板超声辅助成形的流动应力本构模型，与实验结果相吻合，得到的本构模型可以为单相面心立方结构的高熵合金在介观尺度微成形过程中的流动应力变化趋势提供预测与指导作用。收起

关键词 : 高熵合金薄板微拉伸性能真空熔炼超声振动力学性能

9. Q345NQR2耐候钢薄板激光焊接接头拉伸与疲劳性能研究

[学位论文] 刘超吉林大学 2020年硕士导师: 朱国仁共74页

摘要 : 近年来，铁路运输领域得到飞速发展，铁路列车车体制造行业已经具备应用激光焊接技术的能力。本文以2mm厚Q345NQR2薄板耐候钢为研究对象，对激光焊对接接头及搭接角焊缝接头微观组织、拉伸及疲劳性能进行详细研究。首先对焊接接头微观金相组织、硬度分... 展开近年来，铁路运输领域得到飞速发展，铁路列车车体制造行业已经具备应用激光焊接技术的能力。本文以2mm厚Q345NQR2薄板耐候钢为研究对象，对激光焊对接接头及搭接角焊缝接头微观组织、拉伸及疲劳性能进行详细研究。首先对焊接接头微观金相组织、硬度分布进行观察与分析；然后对激光焊接接头拉伸性能及疲劳性能进行试验研究，并与相同板厚组合电弧焊接接头进行对比分析；最后应用ABAQUS有限元软件搭建焊接接头模型，模拟接头疲劳加载时应力分布情况，结合试验结果检验仿真模型可靠性。微观组织分析表明：激光焊接试件成型良好无气孔析出，焊缝金属表面平整，焊接接头呈V字型，单侧热影响区宽度约为0.4mm。熔合线内生成向焊缝中心长大的柱状晶组织，焊缝金属区微观组织呈柱状晶分布。晶内珠光体占比较大，其余为少量分布的针、块状铁素体。焊缝金属平均硬度最高，热影响区次之，母材区最低，且激光焊焊缝金属区平均硬度略高于电弧焊。拉伸试验结果表明：激光焊对接接头最大力为28.28KN，母材位置断裂；搭接角焊缝接头最大力为25.92KN，焊趾附近位置断裂，拉伸过程中内板逐渐发生偏折，断裂偏折角度达到18°左右。激光焊接试件拉伸性能优于电弧焊，接头强度满足目前评估标准。疲劳试验结果表明：激光焊对接接头疲劳极限为13.53KN；搭接角焊缝接头疲劳极限为4.89KN。激光焊接接头疲劳裂纹萌生在焊缝金属背面，沿45°方向穿透焊缝金属，疲劳裂纹以小角度向母材方向偏转，进入母材后沿垂直载荷方向继续延伸直至完全贯穿试件。相同接头型式，激光焊接接头疲劳极限是电弧焊接接头的1.4倍左右。疲劳裂纹扩展速率试验结果表明：母材、电弧焊焊缝金属与激光焊焊缝金属三者中，激光焊焊缝金属处疲劳裂纹门槛值最大，最难萌生疲劳裂纹，同时扩展阶段速率稳定区域最长。相同应力强度因子范围△K下，激光焊焊缝金属疲劳裂纹扩展速率最慢。有限元分析结果表明：激光焊对接接头最大应力集中位置在焊跟处，搭接角焊缝接头最大应力集中位置在内外板间隙处。应力集中位置与实际试验断裂位置相符，试样断裂偏折角度相同，模型搭建有效。收起

关键词 : 耐候钢薄板激光焊焊接接头拉伸性能疲劳性能

10. 不同应变路径下镁合金薄板的微观组织演变规律及塑性成形

[学位论文] 孔庆伟太原理工大学 2022年硕士导师: 梁伟;李建春共91页

摘要 : 镁合金材料拥有超高的比刚度、比强度以及良好的电磁屏蔽特性等优势，在汽车行业领域、航空与航天领域及消费电子产业中获得了广泛使用。但是，因其是密排六方晶体结构，造成镁合金材料在常温下的成形性能较差，影响了镁合金材料的进一步使用。本课题... 展开镁合金材料拥有超高的比刚度、比强度以及良好的电磁屏蔽特性等优势，在汽车行业领域、航空与航天领域及消费电子产业中获得了广泛使用。但是，因其是密排六方晶体结构，造成镁合金材料在常温下的成形性能较差，影响了镁合金材料的进一步使用。本课题的研究对象为具有强基面织构的1mm厚的AZ31镁合金薄板，通过弯曲限宽矫直技术在镁合金薄板中预置{101?2}拉伸孪晶，弱化原始板材的强基面织构，提高镁合金薄板的力学性能及成形性能。用于本文研究的初始材料为板厚1mm的商用AZ31镁合金热轧薄板。分析并探究了不同温度、不同变形路径和循环道次下弯曲限宽矫直后板材以及退火后板材的微观组织演变规律及其对力学性能和成形性能的影响。通过电子万能试验机测试了板材经过不同变形工艺及退火工艺后的室温拉伸性能，计算了应变硬化指数n值及塑性应变比r值，确定了能够提高镁合金薄板成形性能的最佳变形工艺参数及退火参数。通过探究变形过程中的孪生机制、织构演变规律，建立起了微观组织演变过程与力学性能及成形性能的关系。本文分别在室温、200℃、300℃、400℃沿RD、TD、RD+RD、RD+TD、TD+RD、TD+TD（其中RD方向为镁合金板的轧向，TD方向为镁合金板的横向）方向对原始镁合金薄板进行一次和二次弯曲限宽矫直，并对成形性能最好的试样进行退火处理。研究表明，经过弯曲限宽矫直变形后，原始镁合金板材中出现大量{10(1)2}拉伸孪晶，由于拉伸孪晶的出现，原始板材中平行于板材法向（ND）晶粒的c轴会向变形方向发生角度约为86o的偏转，与此同时，板材的织构类型会出现不同的变化，一种典型的规律为基面织构被弱化；另外一种为基面织构基本消失，转变为不同方向变形后对应的偏转织构；还有一种由再结晶主导的极其散乱的织构类型，不同的织构类型对板材力学性能以及成形性能均产生了不同的影响。此外，还探究了AZ31镁合金薄板在弯曲限宽矫直过程中的孪生行为，研究发现，变形过程中，板材中会出现多种孪生变体，且变体与变体之间存在多种位置关系，主要有邻位变体、对位变体、同位变体。通过电子万能试验机对镁合金板材的室温拉伸实验表明，弯曲限宽矫直变形后的板材中由于拉伸孪晶存在，拉伸曲线的形状较原始镁合金板相比发生很大变化，比如屈服平台现象的发生，这是拉伸孪晶协调室温单向拉伸过程中塑性变形的典型特征。此外，拉伸孪晶片层能够切割晶粒使晶粒细化，更多的晶界会阻碍位错滑移，造成位错塞积，因此，板材的极限抗拉强度（UTS值）较原始板大幅提升，同时由于拉伸孪晶导致晶粒发生偏转，有利于塑性变形，故板材的屈服强度较原始板材明显降低。在300℃沿TD方向两次弯曲限宽矫直之后，由于孪晶片层切割晶粒细化晶粒以及动态再结晶晶粒的出现，TD方向的UTS值达到350MPa，较原始板材提高约60%，断后伸长率（FE值）较原始板材略有降低；室温下沿TD方向弯曲限宽矫直后RD方向的伸长率达到16%，较原始板材提高约15%，同时板材具有较大的n值和较小的r值，板材的成形性能在所有变形工艺中最好。故在后续的实验方案中，进一步探究了室温下沿TD弯曲限宽矫直后不同退火参数对板材力学性能及成形性能的影响。基于之前的研究，本文所选取的退火参数分别为在150℃退火16h，230℃退火2h、4h、6h。研究表明，低温下较长时间退火以及较高温度下短时间退火均能够保留变形后板材中拉伸孪晶片层结构，且在退火过程中均发生不同程度的静态再结晶。230℃退火4h后板材的综合力学性能最好，板材TD方向的UTS值为313MPa，FE值略有减小，RD方向的断后伸长率（FE值）较变形后板材进一步提高，达到20%。此外，230℃-4h退火后板材的基面织构进一步被弱化，板材的塑性成形能力达到最佳。在230℃退火6h，板材的晶粒尺寸略微增大，且孪晶片层也随着退火时间的延长逐渐长大，并且吞噬基体晶粒。在150℃退火16h后板材的织构类型发生明显改变，由变形后板材的基面织构转变为TD偏转织构和基面织构并存的织构类型。主要由于长时间退火过程中发生广泛的静态再结晶且再结晶晶粒分别继承了拉伸孪晶及母体晶粒的取向，导致TD偏转织构和基面织构共存。在230℃不同温度下退火过程中，板材的织构类型基本都以基面织构为主，并没有TD织构类型的出现，由于退火过程中产生的再结晶晶粒主要继承了母体晶粒的取向，而影响孪晶诱导再结晶机制的主要因素是前期变形过程中产生的应变能，在退火过程激活这种应变能需要更高的温度或者更长的时间，相比于150℃-16h的退火，230℃下退火温度虽略有升高，但退火时间短，不足以激活变形过程中储存的能量，故导致孪晶诱导再结晶效果不明显，因此，板材的织构类型还是以基面织构为主。收起

关键词 : AZ31镁合金薄板弯曲限宽矫直拉伸孪晶基面织构孪生变体力学性能