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大锻件内部空洞热锻闭合的Z-C判据及其应用

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机械工程学报 2009年第1期45卷 148-153页

作者：张效迅崔振山上海交通大学国家模具CAD工程研究中心上海200030

大锻件内部空洞闭合是一个多尺度问题。基于细观塑性理论和体胞模型,推导出大锻件内部空洞的体积演化方程,通过分析空洞闭合的力学条件,建立大锻件高温成形过程中内部空洞闭合的Z-C判据。Z-C判据对人们熟知的定性结论能够从理论上给出... 详细信息

大锻件内部空洞闭合是一个多尺度问题。基于细观塑性理论和体胞模型,推导出大锻件内部空洞的体积演化方程,通过分析空洞闭合的力学条件,建立大锻件高温成形过程中内部空洞闭合的Z-C判据。Z-C判据对人们熟知的定性结论能够从理论上给出定量解释,发现硬化指数、远场应力三轴度和等效应变对空洞闭合均有重要影响,并揭示出影响规律。数值模拟研究表明,运用Z-C判据和CAE技术不仅可以判断空洞是否闭合,而且可以模拟空洞的体积变化过程,揭示空洞演化规律。Z-C判据为大锻件锻造工艺的优化设计提供了一条新途径。

关键词：空洞演化规律闭合判据大锻件细观力学体胞模型

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拔长过程有限元模拟的新方法

机械工程学报 2010年第10期46卷 40-46页

作者：陈文崔振山上海交通大学模具CAD国家工程研究中心上海200030

拔长工序通常包含多个道次且每个道次中包含多次压下,采用常规有限元法模拟拔长过程的计算时间往往很长,限制了有限元模拟在拔长工艺优化设计中的应用。为提高拔长过程有限元模拟的计算效率,根据坯料局部变形的特点,提出一种刚性端自由... 详细信息

拔长工序通常包含多个道次且每个道次中包含多次压下,采用常规有限元法模拟拔长过程的计算时间往往很长,限制了有限元模拟在拔长工艺优化设计中的应用。为提高拔长过程有限元模拟的计算效率,根据坯料局部变形的特点,提出一种刚性端自由度缩减方法:通过有限元总体平衡方程组的变换,分别对各组刚性端自由度进行缩减,以减少平衡方程组的阶数。同时还提出选取刚性端自由度的算法,并通过数值试验给出算法关键参数的取值。将此方法应用于自主开发的三维热力耦合刚粘塑性有限元程序中。分别采用此方法和常规有限元法对正八角形截面坯料的一个拔长道次进行模拟,预测拔长过程中的载荷以及道次结束后坯料的等效应变和温度分布,比较分别采用两种方法进行模拟所需的计算时间。计算结果验证了此方法的有效性。

关键词：拔长有限元刚性端自由度

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热轧过程微观组织演变的数值预报与试验研究

机械工程学报 2000年第7期36卷 92-95页

作者：崔振山刘才燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

对于热力耦合大变形问题 ,构造了同时求解变形和温度的热弹塑性变分原理和相应有限元法 ,并与金属微观组织演变数学模型相结合 ,提出了热变形过程微观组织的数值预报方法。针对再结晶动力学方程和晶粒长大方程对时间和温度的高度非线性 ... 详细信息

对于热力耦合大变形问题 ,构造了同时求解变形和温度的热弹塑性变分原理和相应有限元法 ,并与金属微观组织演变数学模型相结合 ,提出了热变形过程微观组织的数值预报方法。针对再结晶动力学方程和晶粒长大方程对时间和温度的高度非线性 ,定义了一个经温度补偿的适用于变温过程的等效时间 ,解决了变温状态下对时间的叠加问题。作为应用 ,模拟了H型钢热轧过程的微观组织演变 ,并相应地进行了试验研究。预报值与实测值吻合良好。

关键词：微观组织数值预报有限元法 H型钢热轧

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板材热轧热力耦合有限元模拟

机械工程学报 1998年第4期34卷 35-39页

作者：刘才崔振山燕山大学

建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法，并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响，导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变... 详细信息

建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法，并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响，导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变场和应变速率场等各种热力结果。算例表明，该方法具有较好的精度。

关键词：热力耦合板材热轧有限元模拟弹塑性变形

金属凝固过程界面换热系数的Tikhonov正则化辨识

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计算物理 2008年第4期25卷 463-469页

作者：隋大山崔振山上海交通大学国家模具CAD工程研究中心上海200030

金属凝固过程中,铸件与铸型间的界面换热系数是数值模拟所必需的边界条件之一.充分考虑非线性瞬态热传导过程测温数据的误差特点,根据Tikhonov正则化理论,构造合适的正则化泛函,利用Arcangeli准则和Morozov偏差原理确定正则参数,采用灵... 详细信息

金属凝固过程中,铸件与铸型间的界面换热系数是数值模拟所必需的边界条件之一.充分考虑非线性瞬态热传导过程测温数据的误差特点,根据Tikhonov正则化理论,构造合适的正则化泛函,利用Arcangeli准则和Morozov偏差原理确定正则参数,采用灵敏度系数和Newton-Raphson迭代法求解该泛函.具体的案例分析表明,该方法克服了热传导反问题的不适定性,能够保证辨识结果的稳定性和精度.与其他方法相比,随着测温误差的增大,该方法具有较高的辨识精度.

关键词：凝固正则化反问题参数辨识灵敏度系数界面换热系数

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铸铝件凝固过程三维瞬态温度场的数值模拟

中国有色金属学报 2008年第7期18卷 1311-1316页

作者：隋大山崔振山上海交通大学国家模具CAD工程研究中心上海200030

采用有限元数值算法,针对一具体铝合金砂型铸造工艺,充分考虑材料和边界条件等参数的非线性特征,使用等价比热容法处理结晶潜热,对凝固过程进行了三维瞬态温度场的数值模拟。通过铸造测温实验,得到了不同位置的测温曲线,且每个位置的测... 详细信息

采用有限元数值算法,针对一具体铝合金砂型铸造工艺,充分考虑材料和边界条件等参数的非线性特征,使用等价比热容法处理结晶潜热,对凝固过程进行了三维瞬态温度场的数值模拟。通过铸造测温实验,得到了不同位置的测温曲线,且每个位置的测温曲线与相应的计算温度曲线基本吻合,从而证明数值模拟的精度和有效性;对于各测温点的计算温度与测量温度的偏差情况,从测温误差和有限元模型两方面进行分析,提出降低热电偶测温误差和提高数值模拟精度的具体措施。

关键词：铝合金凝固过程三维热分析瞬态温度场有限元法数值模拟

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铝合金车轮径向疲劳试验的数值仿真

机械强度 2008年第6期30卷 998-1002页

作者：韦东来崔振山上海交通大学国家模具CAD工程研究中心上海200030

将动态接触转化成节点可相对移动的缓冲过渡层,提出径向疲劳模型中轮胎与轮辋接触问题的解决方法。过渡层通过共用节点的方法离散成五面体单元,传递轮胎对轮辋的作用力。由于过渡层刚度很小而且厚度小,所以对车轮刚度的影响可以忽略不... 详细信息

将动态接触转化成节点可相对移动的缓冲过渡层,提出径向疲劳模型中轮胎与轮辋接触问题的解决方法。过渡层通过共用节点的方法离散成五面体单元,传递轮胎对轮辋的作用力。由于过渡层刚度很小而且厚度小,所以对车轮刚度的影响可以忽略不计。考虑到试验中转鼓与车轮的滚动接触切向力比较小,仅以等效的径向压力施加到轮胎上。文中建立整个试验过程的有限元模型,通过与试验结果以及前人的成果相对比,表明分析模型是正确而有效的。

关键词：铝合金车轮径向疲劳试验非线性接触数值仿真

包含应变的三维加工图与有限元相结合的金属可加工性分析

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机械工程学报 2008年第5期44卷 108-113页

作者：刘娟崔振山李从心上海交通大学模具CAD国家工程研究中心上海200030

可加工性包括应力状态可加工性和内禀可加工性,传统的基于动态材料模型的加工图仅说明了材料的内禀可加工性。基于PRASAD的加工图理论,建立新的包含应变的三维加工图,描述功率耗散系数和流变失稳区域随应变速率、温度和应变的变化,解决... 详细信息

可加工性包括应力状态可加工性和内禀可加工性,传统的基于动态材料模型的加工图仅说明了材料的内禀可加工性。基于PRASAD的加工图理论,建立新的包含应变的三维加工图,描述功率耗散系数和流变失稳区域随应变速率、温度和应变的变化,解决了具有明显应变软化效应的合金(如镁合金)热变形时可加工性对应变的敏感性问题。进一步将加工图与有限元相结合,得到材料在特定工艺条件下应力、应变、应变速率和流变失稳区域的分布,建立一种分析金属热成形全过程可加工性的方法。

关键词：加工图动态材料模型功率耗散系数流变失稳有限元

新的单参数动态再结晶动力学建模及晶粒尺寸预测

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金属学报 2012年第12期48卷 1510-1519页

作者：刘娟李居强崔振山阮立群上海交通大学模具CAD国家工程研究中心上海200030 熊本大学机械工程系

通过引入动态再结晶的演化速率,分析了基于Avrami方程的经典动态再结晶动力学模型的不足.提出了一种新的具有单参数的动态再结晶动力学模型,反映了动态再结晶过程缓慢快速缓慢的特点.采用Gleeble-1500热模拟试验机,对典型的具有动态再... 详细信息

通过引入动态再结晶的演化速率,分析了基于Avrami方程的经典动态再结晶动力学模型的不足.提出了一种新的具有单参数的动态再结晶动力学模型,反映了动态再结晶过程缓慢快速缓慢的特点.采用Gleeble-1500热模拟试验机,对典型的具有动态再结晶特性的材料镁合金AZ31B进行了热压缩实验,通过进行参数回归得到了其动态再结晶动力学模型,并与实验结果相对比,验证了该模型的正确性.进一步将稳态变形条件下获得的微观组织演化模型改写成分步叠加形式.与动态再结晶晶粒尺寸模型相结合,应用到非隐态条件的晶粒预测,模拟与实验的对比表明计算结果和定量金相法所获得的结果基本一致,说明了非稳态变形过晶粒的叠加预测方法的合理性.

关键词：动态再结晶再结品分数动力学模型镁合金AZ31B