【摘 要】
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通过扩孔实验及微观组织表征实验研究了低碳马氏体钢扩孔的变形及失效机制,并基于实验结果分析,构建了跨尺度模拟方法,探讨了变形路径及晶体取向对低碳马氏体钢扩孔的变形及失效机制的影响.实验结果表明,扩孔变形后宏观裂纹分布与板料方向有关,微观孔洞的形核及生长与马氏体晶粒和夹杂物的形态及分布有关,断裂模式为微孔聚合型韧性断裂.变形导致的微孔形核点主要位于马氏体晶粒内、晶界间以及夹杂物周围,微孔生长方向为晶粒与夹杂物的长轴方向.模拟结果表明,晶体取向相同时,孔边缘外围最先发生断裂;变形路径相同时,晶体取向不同使得材料
【机 构】
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上海交通大学 材料科学与工程学院 塑性成形技术与装备研究院,上海200230;上海科学技术交流中心,上海200003
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通过扩孔实验及微观组织表征实验研究了低碳马氏体钢扩孔的变形及失效机制,并基于实验结果分析,构建了跨尺度模拟方法,探讨了变形路径及晶体取向对低碳马氏体钢扩孔的变形及失效机制的影响.实验结果表明,扩孔变形后宏观裂纹分布与板料方向有关,微观孔洞的形核及生长与马氏体晶粒和夹杂物的形态及分布有关,断裂模式为微孔聚合型韧性断裂.变形导致的微孔形核点主要位于马氏体晶粒内、晶界间以及夹杂物周围,微孔生长方向为晶粒与夹杂物的长轴方向.模拟结果表明,晶体取向相同时,孔边缘外围最先发生断裂;变形路径相同时,晶体取向不同使得材料内部的应力及裂纹分布有所差异,与裂纹扩展方向平行的长轴晶粒更容易发生裂纹扩展.实验及模拟的一致性表明跨尺度建模方法可以有效地解释真实微观组织在复杂变形路径下的变形及损伤行为.
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针对锻钢活塞结构形状复杂、拔模斜度小、尺寸精度要求高、薄裙部锻造成形困难、生产效率低、产品合格率低等难题,着重分析了锻钢活塞锻造特征、工艺及锻造模具设计、安装和加工的关键要点,包括模具材料选用及热处理要求、模具型腔内增设排气孔和顶杆孔、锻模飞边桥上设置环形阻力沟以及模具加工等.通过企业反复生产实践验证,总结提炼出6个设计及加工要点.在此基础上所制作出的活塞锻模不仅成本低廉、单次模具寿命高,而且锻钢活塞尺寸精度高、表面质量好,锻件合格率达到98.9％,单班产量达到800只以上.
目前电流二次回路检测主要以红外测温和电流互感器二次负载离线检测为主,电流二次回路故障发生后,现场处理仍然依靠人工检测排查,无法及时有效识别并定位二次回路故障.提出基于多维Hausdorff距离算法的站域电流回路故障检测方法,利用电流互感器同源性数据传输的特点,通过检测分析不同装置内采集到的电流二次采样数据,考虑电气量特征时间序列变化的有序性及运动性,检测出二次电流回路异常.实例分析表明,该方法可以有效定位并识别检测电流回路二次接地故障.
排沙排涝站进水渠边坡有一处民房,由于该处民房无法征收,且进水渠边坡距离民房较近,常规挡土墙设计无法施工,为保证高边坡及其周围环境安全,需对高边坡采取合适和有效的支挡措施.文章通过对灌注桩式板桩墙加锚索的支护方案在排沙排涝站进水渠岸坡支护中的应用进行了分析与探讨,以保障高边坡支护方案的施工,既安全可靠又经济合理.
对时速为600 km·h-1的高速磁浮司机室蒙皮成形进行研究,试验材料为国产5083铝合金板材,采用热冲压与超塑气胀复合的快速超塑成形技术,基于MSC.Marc/MENTAT有限元模拟软件,在不同凸模凸头长度和目标应变速率下进行有限元模拟,根据有限元模拟结果进行参数优化,得到最佳工艺参数并进行成形试验,最后对成形试验得到的零件进行质量分析.结果表明,采用快速超塑成形技术成形效率高,壁厚减薄率满足≤25％的技术要求;外形尺寸偏差在±5 mm范围,成形精度满足要求;成形后零件的抗拉强度为268 MPa,断后伸
为有效提高内高压成形试验机的胀形精度,减少试验量,获得胀形过程的最佳加载路径,对胀形过程中加载路径寻优进行了有限元数值模拟,通过位置闭环和压力闭环协调作用的控制模式实现了内高压成形过程优化控制.简要说明了内高压成形机的设备构成,说明了控制参数加载路径的寻优过程,在实际控制过程中,位置闭环和压力闭环的协调优化控制保证了轴向进给和背向位移的最优控制,同时确保了胀形压力的平稳加载,针对304奥氏体不锈钢管材进行了成形试验,采用最优加载路径和优化控制模式,与有限元模拟结果对比获得了良好的成形效果,壁厚误差控制在±
以一种具有相变诱发塑性(TRIP)效应的节约型双相不锈钢为研究对象,借助显微硬度测量、电子背散射衍射分析和原位磁性测量,研究了其在拉伸和冷轧变形过程中的力学响应和显微组织演变,分析了两种变形条件下加工硬化和相变行为的差异.结果表明,实验钢具有优异的拉伸性能,其加工硬化曲线呈现TRIP型钢典型的“3阶段”特征;相比拉伸变形,实验钢在冷轧变形过程中具有较高的加工硬化速率.但与变形条件(拉伸或冷轧)无关,奥氏体在变形过程中表现出比铁素体更快的加工硬化;亚稳奥氏体在变形过程中产生形变诱导马氏体相变,主要表现出γ
基于金属材料强度理论,推导了考虑等效应变、晶粒尺寸和位错密度影响的锻件硬度预测模型,获得了该模型相应的数学表达式.以调质处理后的20MnMoB材料为例,开展了带筋圆环试样的冷态镦锻变形实验,通过有限元模拟确定了试样变形后的等效应变分布,利用X射线衍射和电子背散射衍射技术分别测得变形后试样不同位置处的位错密度和晶粒尺寸,同时测量试样对应位置处的维氏硬度.以所得数据为基础,确定了模型中的关键参数.最后,利用确定的预测模型,对汽车轮毂锁紧套锻件的硬度进行了预测,获得了与实测一致的硬度分布状态,与实测值之间的误差
为解决板料体积成形工艺中因应力应变状态在不同区域的差异化分布易导致材料流动不合理而影响产品质量的问题,提出采用定制表面进行材料流动控制.分别对模具和坯料定制表面展开研究,通过在模具上设置微特征以及在坯料表面进行喷丸处理达到控制材料流动的目的.为分析定制表面控制材料流动的规律及机理,设置不同的微特征结构参数及喷丸工艺参数,基于凸台挤压测试探究了不同形貌的定制表面对材料流动的控制能力及其摩擦学性能.结果表明:喷丸能提高材料的表面粗糙度及表面硬度,从而导致材料流动阻力增大;模具微特征定制表面对材料流动的阻碍效果
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为获得非对称异形管液压成形轴向补料量的最佳工艺参数组合,采用响应面法结合有限元模拟对管材液压成形过程中的轴向补料方式开展研究.以目标零件的最大减薄率和胀形高度为响应量,以左、右两侧推头的轴向进给量为设计变量.采用Design Expert 10软件根据中心复合设计法进行实验设计,建立了关于零件减薄率的二阶响应模型和胀形高度的一阶响应模型.结果表明,相比于传统对称补料方式,非对称补料方式能够显著降低目标零件的减薄率,提高胀形高度.响应面法优化结果显示,左推头进给29.37 mm、右推头进给10.00 mm的