摘要：金属板材纯弯矩加载时,板材夹持末端的加载轨迹存在无法确定的问题。依托于本实验室自主研发的板材弯曲设备,从位移加载的角度出发,以阻抗控制理论为基础提出一种当金属板材变形时内力的跟踪方法,以实现板材仅受纯弯矩的理想纯弯曲受力状态。首先,分析试验机机构的运动学关系和板材受力加载过程中的闭链混合体动力学模型,经过板材内力的优化解耦,得到所需控制内力。其次,考虑到加载试件弹塑性变形时的振动,设计了基于动力学模型的模糊自适应导纳控制器以动态跟踪试件变形内力。在线力控试验中,相比于MRAC自适应力控制法,模糊变导纳控制方法的力误差波动范围缩小了52.5%,离线轨迹加载试验中,在MRAC力控法和模糊导纳力控法下,力控值范围分别缩小了94%和93.3%。试验表明,通过控制板材夹持末端的运行轨迹来实现板材内力的过程控制方法有效,并得出了薄板镀锌铁试件的纯弯曲加载轨迹。

摘要：在冷轧过程中,轧辊表面镀层的应力分布是影响镀层服役性能和使用寿命的重要因素。本工作基于冷轧工况,利用有限元仿真软件ABAQUS建立了轧辊和板材的三维有限元模型,针对冶金轧辊用复合电镀涂层,结合弹塑性变形等相关理论,系统研究了镀层的厚度、弹性模量及摩擦系数对轧辊-镀层界面应力分布及大小的影响。研究结果表明:镀层厚度在20~80μm时,随着镀层厚度的增大,轧辊-镀层界面峰值应力逐渐减小,当镀层厚度大于60μm时界面峰值应力又略有增加,镀层磨损量显著降低,网格破损现象得到明显改善;镀层弹性模量在200~600 GPa时,随着镀层弹性模量的增大,轧辊-镀层界面峰值应力先增大后减小,600 GPa时的界面峰值应力最小;镀层摩擦系数对轧辊-镀层界面峰值应力的影响不大,是次要影响因素。综合考虑轧辊表面镀层的性能需求,依据界面峰值应力与镀层结合状态的关系可知,镀层厚度以40~60μm为宜,弹性模量以400~600 GPa为宜。

摘要：以气雾化NiCoCr中熵合金粉末为研究对象,通过控制变量法设计了16组选区激光熔化(SLM)成型工艺参数,研究了不同工艺参数对SLM成型NiCoCr中熵合金致密度、微观组织及力学性能的影响,利用JMP软件建立了各工艺参数对合金致密度影响的数学模型,明确了SLM成型NiCoCr中熵合金组织和性能的主要影响因素。结果表明,激光能量密度对NiCoCr中熵合金致密度的影响最大,其次是激光扫描速度和扫描间距,激光功率影响较小。NiCoCr中熵合金的最优工艺参数为:激光功率263 W、扫描速度1260 mm/s、激光能量密度87 J/mm^(3),相应试样的致密度为99.69%,维氏硬度为308.4HV 0.5,合金室温下的抗拉强度、屈服强度与断后伸长率分别为616 MPa、511 MPa和39%。

摘要：为研究辊弯成形过程中不同弯曲方法对回弹的影响,采用试验与有限元仿真相结合的方法分析了不同弯曲方法、圆角半径、板材厚度对回弹的影响;对不同弯曲方法下辊弯成形过程中的应力应变分布情况进行分析,揭示了不同弯曲方法下辊弯成形的回弹机理。研究结果表明:根据不同弯曲方法(定半径法及定长度法)的工艺原理,各道次圆角半径与弯曲段弧长的设计差异是影响两者应力-应变分布以及回弹量不同的主要因素;定半径法回弹量随道次数的增加而增大,增幅也随之增大;定长度法回弹量随道次数的增加变化不明显,且幅值大于定半径法的幅值;在两种弯曲方法下,回弹量均出现随圆角半径增大而增大、板材厚度增大而减小的趋势。

摘要：基于有限元软件ABAQUS建立了镀层-活塞的三维几何模型,采用顺序热力耦合的有限元分析法,系统研究了镀层厚度、弹性模量和导热系数对活塞-镀层界面峰值应力的影响。结果表明:当镀层厚度在100~200μm时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层厚度的增大而增加,从163 MPa增加至212 MPa,增大了30.06%;当镀层弹性模量在200~600 GPa时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层弹性模量的增大而增加,从104 MPa增加至175 MPa,增大了68.27%;当涂层导热系数在50~400 W·m^(-1)·K^(-1)时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层导热系数的增大而基本保持不变,约为171 MPa。综合考虑活塞顶面的性能需求,依据界面峰值应力与镀层结合状态的演变机理并结合实际电镀工艺:镀层厚度以150μm左右为宜,弹性模量以SiC类复合镀层材料的400~600 GPa为宜。导热系数对薄涂层活塞应力场的影响十分有限。

摘要：针对仅通过单轴拉伸试验无法准确表征材料在弯曲过程中力学性能变化的问题,设计了基于模糊比例积分微分(PID)控制的金属板材弯曲测试装置控制系统.首先,给出了控制系统的总体设计;然后,为了确保装置运动过程的稳定性,建立了装置的机电耦合仿真模型,并提出基于模糊PID的自适应控制方法,以实现装置工作过程中PID控制器参数的自适应在线整定;最后,搭建金属板材弯曲测试装置控制平台并对高强钢DP980进行弯曲测试试验.结果表明:采用基于模糊PID自适应控制方法的平台定位误差测试结果为±0.005°,降低了轴向力对板材弯曲过程的干扰;弯曲试验获得的高强钢DP980的力学性能参数与拉伸试验得到的参数存在明显差别,利用弯曲数据进行有限元仿真可以更好地描述板材在弯曲过程中的力学性能变化.

摘要：对TA2纯钛板辊弯成形回弹显微机理进行了系统研究,采用辊弯成形工艺对TA2纯钛板进行了单道次及多道次不同设计角度的冷变形加工。首先,研究了不同设计角度辊弯成形板材的回弹规律,其次,利用显微硬度计测试了辊弯成形样品的显微硬度变化,最后,通过电子背散射衍射实验研究了TA2辊弯成形板材的显微组织、织构和取向差的演变规律。结果表明,在单道次辊弯成形实验中,随着设计角度的增大,回弹逐渐减小,显微硬度逐渐增大,主要原因是孪生参与协调塑性变形,织构强度逐渐增大,变形量增大导致位错密度降低。在终设计角度为30°的辊弯成形实验中,随着道次数的增加,回弹逐渐增大,而显微硬度逐渐降低,孪生现象消失,织构强度逐渐降低,位错密度逐渐增大,这是由变形量递增,反复加载卸载后通过位错滑移产生的弹性回复逐渐增大导致的,这是由辊弯成形所特有的工艺特点决定的。

摘要：在增材制造中,成型工艺参数是影响高温合金微观组织和性能的重要因素。针对GH4169合金,设计了基于激光功率、扫描速度、扫描间距等变量的15组工艺参数,采用选区激光熔化技术(SLM)制备了相应的合金试样,研究了不同工艺参数对试样致密度、微观形貌和残余应力的影响。利用JMP软件建立了工艺参数对试样致密度影响的数学模型,并确定了主要的影响因素。结果表明,扫描速度对致密度的影响最大,其次是激光功率和扫描间距。成型试样的致密度均在99.40%以上,最大可达到99.98%。当激光功率为222 W或扫描速度为1 190 mm/s时,更容易产生未熔合缺陷。当激光功率为403 W或扫描速度为573 mm/s时,由于局部温度过高和反冲压力的升高,容易产生气孔、匙孔等缺陷。试样表面的残余拉应力随着激光功率的增加和扫描速度的降低而增大,残余拉应力的最大值为853 MPa。

摘要：针对辊弯成形件目前存在的回弹量难以精确测量,以及无法全面统计成形实际误差等问题,提出一种辊弯成形件回弹量的视觉测量方法。运用逆向工程技术的方法,对成形后的零件进行逆向设计,并与原始点进行对比,从而得到板材的相关数据。该方法利用激光三角法测量装置,来获取辊弯成形件的点云数据,然后利用Geomagic Qualify软件对点云数据进行处理。将点云数据与产品设计标准CAD模型匹配对齐,计算点云相对于设计模型在最佳匹配位置的法向偏差值,从而获得回弹量数值。此方法能够准确地得出同一成形件不同截面的回弹量,为后续辊弯成形闭环矫正系统提供实时参考数据。