摘要：孔洞缺陷是影响表面氧化皮断裂失效的重要因素.本文结合分子动力学软件Lammps和Atomsk软件建立了半径相同位置不同(模型1)和孔洞位置相同半径不同(模型2)两种模型,为了探究两者对FeO/Fe多晶模型拉伸失效的影响,文章从抗拉强度、断裂韧性、中心对称参数(CSP)三方面进行了分析,模拟结果表明:1.当孔洞位于晶界和三叉点时,模型1和2的抗拉强度随着孔洞半径的增大而减小,断裂韧性在抗拉强度降低的同时增强.2.孔洞位于晶内时,模型2的抗拉强度呈现“先下降-后上升-再下降”的变化趋势,断裂韧性整体降低;模型1既增强了模型的抗拉强度,又降低了断裂韧性.3.裂纹扩展受孔洞半径影响较大,半径达到1 nm以上时,模型2的裂纹扩展速度加快,模型1的裂纹扩展速度减慢.本研究为进一步认识氧化皮的断裂过程提供了帮助.

摘要：为了解决镁合金无缝管难加工问题,研究了AZ31镁合金斜轧穿孔制备管坯新工艺。根据镁合金热加工本构关系确定加工温度和应变率范围为300~450℃、0.001~1 s^(-1),根据斜轧理论与现有的三辊斜轧设备初步确定工艺参数,对Φ40 mm×300 mm镁合金棒材进行穿孔过程热力耦合数值模拟及实验研究,取穿后毛管试样进行金相分析。结果表明:采用斜轧穿孔方式完全可以制备AZ31镁合金无缝管;在400℃下,选择合适的顶头前伸量、送进角、轧辊转速、孔喉直径能够顺利穿制Φ40 mm×5.5 mm×615 mm镁合金毛管;轧后组织成等轴状均匀分布且晶粒明显细化,达到3μm,相应力学性能得到改善。此工艺可代替传统挤压工序生产无缝镁合金管,提高生产效率、降低成本,便于后续成品管的生产。

摘要：高精度矫直辊辊型设计及工艺参数控制是二辊矫直机的核心技术。为了满足高精度棒材矫直要求,在辊型设计过程中依据矫直辊磨损状态、弹塑性理论、塑性变形硬化系数求解模型及中性层偏移理论,提出"凹三凸二"分段辊型的矫直辊组合形式及辊型设计方法。在此基础上,根据棒材与矫直辊的局部线接触状态,建立棒材二辊矫直倾角及辊缝估算模型,进而探讨二辊矫直工艺参数(倾角、辊缝、矫直速度和导板间距)的变化规律和控制策略,并给出具体设计实例和有限元模拟分析。从矫直力、塑性变形深度、直线度及残余应力等角度,证明该辊型设计方法和工艺控制策略的有效性,且现场试验矫后的棒材直线度小于1 mm/m,完全满足棒材高精度矫直标准。

摘要：孔隙率是影响氧化皮与钢基体界面裂纹扩展的重要因素,采用分子动力学模拟软件LAMMPS建立模型Ⅰ(定孔缺陷数量模型)和模型Ⅱ(定孔缺陷尺寸模型)两种模型,从抗拉强度、中心对称分析(CSP)以及界面局部应力分布3个方面研究了孔隙率对于界面裂纹扩展的影响。结果表明,相同孔隙率下,模型Ⅱ比模型Ⅰ的抗拉强度低,表明孔缺陷分布范围比孔缺陷的尺寸对于材料的抗拉强度影响更大。同时裂纹扩展时动态不稳定性导致裂纹非对称性扩展,孔隙率的增加会阻碍应力增长和裂纹扩展速度,增强裂纹扩展的不对称性。当孔隙率达到9%时,在界面裂纹扩展后,模型Ⅰ+x方向裂尖偏转界面上方孔缺陷,模型Ⅱ则为界面裂纹扩展后,上方孔缺陷融合发展。

摘要：随着对高强度,高延展性钛及钛合金棒材的迅速需求,开发有色金属棒材多辊热连轧技术是非常必要的。本研究在Y型三辊轧机上采用"多线段三角-圆"孔型系统生产钛合金棒材。采用ANSYS有限元软件模拟了TC4棒材在热连轧过程中的变形特征,轧制稳定性及温度分布;并在Y型连轧机上进行了试验验证。结果表明:带有凹面状的"多线段三角"孔型具有良好的对中性,能有效阻止轧件扭转或偏离轧制中心线,提高棒材轧制稳定性;此外,相对于"平三角-圆"孔型系统,采用这种孔型轧制棒材,显著降低了TC4合金棒材横截面的温度梯度,从而减少产品表面裂纹,提高表面质量。

摘要：采用Gleeble1500D热/力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5s^(-1)下进行高温压缩试验,基于高精度流变应力模型,依托于刚塑性有限元分析软件针对镁板不同初轧温度、不同道次压下率以及不同轧制速度条件下的中厚板热轧制过程进行了热力耦合数值分析,利用数学解析的方法建立了不同工艺条件下镁板变形区域的温度场数学模型。结果表明,不同热轧工艺条件下轧制变形区域内温度的分布有很大区别,温度场数学模型需要划分不同工艺条件针对轧制后滑区和前滑区来分别建立;用简单数学方程来表征镁合金的传热过程,使得温度在线控制机理模型形式上更为简单,并且能够精确表征中厚规格镁板宽范围轧制条件下的传热机制。

摘要：过盈联接作为联接件间的传统配合方式,具有结构简单、承载能力高等优点,在机械工程领域有着广泛的应用,其研究大多数局限在单层或3层以内的联接.随着机械设备中多层过盈联接应用逐步增多,为进一步完善多层过盈联接设计理论,以厚壁圆筒理论为基础,通过分析过盈联接中各圆筒的几何关系,推导出过盈联接中过盈量与圆筒内、外表面径向位移的变化关系,得到了N层过盈联接结合压力与过盈量的矩阵表达式;用推导所得的解析法和Abaqus数值法,对比分析了过盈联接结合压力和过盈结合面两端存在的应力集中现象.结果表明:N层过盈联接中最内层过盈的结合压力随着过盈层数的增加而增加,结合压力由内到外依次减小;解析法和数值法的计算结果基本吻合,中点相对误差均在4%之内,说明该解析法可以为N层过盈联接设计提供可靠的理论指导.同时,数值法计算中显示在结合面两端存在应力集中,不同模型最内层过盈面的理论应力集中系数差别较小,且各模型中理论应力集中系数由内到外呈现依次增大的规律.提出的算法和所得规律对N层过盈联接的设计研究工作具有一定的指导和帮助.

摘要：将AZ31B镁合金板在250~400℃的温度下以0.5m/s的速度进行热轧试验,设置4种不同交叉轧制路径,利用扫描电镜(SEM)、电子背散射(EBSD)技术详细分析了不同轧制工艺得到的镁合金板上边裂的宏观形貌、微观结构和织构。结果表明:镁板边部裂纹随着温度的升高呈减小趋势,在400℃条件下通过RII轧制路径得到的镁合金板几乎没有裂纹的出现。轧制温度为350℃时,边部裂纹与轧制方向大致为45o,且RII路径下镁板边部为"O"形态的封闭裂纹很难向两端进一步扩展,裂纹最宽部分为129μm。经过交叉工艺轧制后晶粒明显细化,大部分晶粒已发生完全动态再结晶,小角度晶界数量减少,基面织构峰值强度也从23.68最低可降为7.62。更加细小的晶粒不仅可以产生更大面积的晶界,同时弱化基面织构,明显抑制裂纹的扩展,控制边裂的生成。

摘要：针对镁合金热轧制工艺,通过协调有限元分析结果及物理试验数据,提出一种关于热轧制接触摩擦因子的确定方法,耦合多轧制工艺参数进一步拟合出其求解关系式,工艺参数包括:轧制温度,轧制速度以及压下率。在之前对AZ31B镁合金板材轧制过程轧制力预报模型及温度场数学模型建立研究的基础上,综合考虑接触单位压力及摩擦应力两方面因素的作用,对前期轧制力预报模型进行了优化重构,经确定接触摩擦作用到轧辊的压力约占整体轧制力的4.36%。

摘要：采用Gleeble-1500D热力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行了宽范围变形条件下的热压缩试验,拟合热压缩试验数据,针对镁合金应变软化特性建立了一种新的热力本构模型;依托于Deform-3D对镁板的实际热轧过程进行了热力仿真分析,依据轧制理论假设、宏观连续介质力学以及热力学原理,采用数学解析的方法建立了镁板热轧制区域中的应变、应变速率值分布模型以及三维温度场、应力场数学模型。研究结果表明:新建的热力本构模型预测精度较高,平均相对误差为5.1%;建立的轧制变形区域中的应变、应变速率值分布模型,温度场数学模型以及热力耦合场数学模型不仅形式简单易于为生产利用,更能精确表征中厚规格镁板热轧制过程中的热-力耦合变形机制。