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含孔隙7055铝合金材料包套锻造工艺与材料改性研究

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塑性工程学报 2022年第11期29卷 85-94页

作者：韩啸陈飞崔振山上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形与技术装备研究院上海200030

为了提升快速单元凝固法制备的7055铝合金材料的致密度和力学性能,进行了包套锻造实验,探究了不同包套材料和锻造温度对孔隙闭合和力学性能的影响。为了确定包套锻造的工艺窗口,建立了三维热加工图并对包套锻造过程进行了数值模拟,利用... 详细信息

为了提升快速单元凝固法制备的7055铝合金材料的致密度和力学性能,进行了包套锻造实验,探究了不同包套材料和锻造温度对孔隙闭合和力学性能的影响。为了确定包套锻造的工艺窗口,建立了三维热加工图并对包套锻造过程进行了数值模拟,利用三维热加工图确定了包套锻造的热加工温度和应变速率区间,利用数值模拟确定了包套厚度。实验结果表明,在420~500℃温度范围内进行包套锻造实验时,温度越高,7055铝合金的力学性能越好。温度相同时,与选用7075铝合金作为包套进行锻造相比,选用45钢作为包套进行锻造后7055铝合金的力学性能更好。7055铝合金在500℃下用4 mm厚的45钢进行包套锻造(总压下量为50%)后,材料的抗拉强度由48.92 MPa提高到373.28 MPa,伸长率由3.31%提高到21.32%。

关键词：铝合金包套锻造力学性能孔隙闭合

大跨径上承式钢管混凝土拱桥计算及试验模态分析研究

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公路 2022年第10期67卷 245-250页

作者：钟元崔振山中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安市710075

以某大跨径上承式钢管混凝土拱桥为研究对象,基于有限元建模方法,计算分析了该类型桥梁自振频率及振型特点。对该桥进行了环境脉动激励下的模态分析,采用单模态识别法(SDOFI)对其进行模态识别,并与数值计算结果进行对比。结论分析了实... 详细信息

以某大跨径上承式钢管混凝土拱桥为研究对象,基于有限元建模方法,计算分析了该类型桥梁自振频率及振型特点。对该桥进行了环境脉动激励下的模态分析,采用单模态识别法(SDOFI)对其进行模态识别,并与数值计算结果进行对比。结论分析了实测振型和理论振型不完美匹配的原因,总结了部分结构动力学特性,可为钢管混凝土拱桥动力特性研究提供参考。

关键词：上承式拱桥模态分析模态识别自振频率动力特性

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超高强导电弹性钛青铜的组织与性能研究

超高强导电弹性钛青铜的组织与性能研究

作者：崔振山中南大学

学位级别：硕士

Cu-Ti系合金具有优异的力学性能、良好的抗应力松弛性能和弹性性能,因此被广泛应用于制备各类导电弹性元器件。本文系统的研究了添加Al和Fe对Cu Ti Cr Mg合金组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线... 详细信息

Cu-Ti系合金具有优异的力学性能、良好的抗应力松弛性能和弹性性能,因此被广泛应用于制备各类导电弹性元器件。本文系统的研究了添加Al和Fe对Cu Ti Cr Mg合金组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪研究了合金时效过程中的组织结构演变;利用拉伸试验机、应力松弛试验装置和摩擦磨损试验机测试了合金的力学性能、应力松弛性能和摩擦磨损性能。通过以上研究,得到如下主要结论:(1)Cu Ti Cr Mg-Fe合金在固溶过程中生成了C14型Laves相(Fe,Cr)Ti,(Fe,Cr)Ti相限制晶界的迁移,因此添加Fe使固溶态Cu Ti Cr Mg-Fe合金拥有较细的晶粒。(2)Cu Ti Cr Mg合金经450℃/1 min时效后析出亚稳相β’-CuTi,析出相与基体呈[100]//[011]位相关系,时效30 min后,亚稳相发生胞状反应在晶界处生成稳定相β-CuTi,析出相与基体呈[100]//[100]β位相关系。(3)Cu Ti Cr Mg合金经60%冷轧+450℃/30 min时效后的硬度、导电率、抗拉强度和伸长率分别为394 HV、10.7%IACS、1144 MPa和1.6%。添加Al和Fe提高了Cu Ti Cr Mg合金的塑形,Cu Ti Cr Mg-Fe合金经60%冷轧+450℃/30 min时效后的伸长率为10.0%,较Cu Ti Cr Mg合金提高了5倍。添加Fe提高了Cu Ti Cr Mg合金的高温力学性能,350℃下,60%冷轧态Cu Ti Cr Mg-Fe合金经450℃/30 min时效后的抗拉强度和伸长率分别为992 MPa和9.4%。(4)Cu-Ti合金的应力松弛过程主要分为两个阶段:位错反应阶段;位错与粒子的相互作用阶段。Cu Ti Cr Mg-Fe合金经94%冷轧+450℃/5 min时效后表现出良好的抗应力松弛性能,20℃、100℃和200℃下加载100 h后Cu Ti Cr Mg-Fe合金的应力松弛率分别为0.25%、1.06%和14.71%。(5)在低转速和低载荷的条件下,Cu-Ti合金的磨损机制主要为磨粒磨损。随着转速和载荷的提高,合金的磨损机制逐渐从磨粒磨损+粘着磨损转变为氧化磨损+粘着磨损+磨粒磨损。添加Fe提高了Cu Ti Cr Mg合金的耐磨损性能。图58幅,表3个,参考文献89篇

关键词： Cu-Ti合金显微组织时效处理力学性能应力松弛摩擦磨损

原位TiB_(2)颗粒增强7075铝基复合材料在不同应力状态下的韧性断裂行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第8期33卷 2272-2286页

作者：王涵章海明崔振山陈哲陈东上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

采用力学试验、微观表征和数值模拟研究原位TiB_(2)颗粒增强7075铝基复合材料在不同应力状态下的断裂行为。设计4组拉伸试样、1组剪切试样和1组压缩试样,并对这6组试样进行力学实验。通过原位应变测试和有限元模拟研究6组试样在变形过... 详细信息

采用力学试验、微观表征和数值模拟研究原位TiB_(2)颗粒增强7075铝基复合材料在不同应力状态下的断裂行为。设计4组拉伸试样、1组剪切试样和1组压缩试样,并对这6组试样进行力学实验。通过原位应变测试和有限元模拟研究6组试样在变形过程中的应变分布。对6组试样的断口形貌进行表征,分析其在不同应力状态下的损伤演化机制。研究发现:该材料的主要断裂机制为界面脱粘和颗粒断裂,表现为高应力三轴度下的拉伸断裂和低应力三轴度下的剪切断裂。在拉伸断裂条件下,形核空洞的体积在最大主应力的作用下增大;在剪切断裂条件下,空洞的形状在最大剪应力作用下变化明显,而体积变化不明显。基于实验揭示的断裂机理,提出一种考虑最大主应力和最大剪应力的韧性断裂准则,该准则可以预测该复合材料在不同应力状态下的断裂曲面。与改进的Mohr−Coulomb、Lou−Yoon−Huh、Hu和Mu模型的对比分析表明,新模型能更准确地预测铝基复合材料的韧性断裂行为。

关键词：铝基复合材料韧性断裂准则界面脱粘颗粒断裂

双态组织TA30钛合金室温力学行为与变形机制

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塑性工程学报 2022年第10期29卷 216-222页

作者：赵杰刘娟崔振山李荣斌上海交通大学塑性成形技术与装备研究院上海200030 上海电机学院上海大件热制造工程技术研究中心上海201306

针对TA30钛合金,通过室温拉伸实验和数字图像相关技术,对其双态组织的室温力学行为、全场应变分布进行了研究。通过电子背散射衍射对变形过程前后的微观组织进行了表征,研究了变形过程中的晶体取向变化和微区应变分配。最后,采用晶内取... 详细信息

针对TA30钛合金,通过室温拉伸实验和数字图像相关技术,对其双态组织的室温力学行为、全场应变分布进行了研究。通过电子背散射衍射对变形过程前后的微观组织进行了表征,研究了变形过程中的晶体取向变化和微区应变分配。最后,采用晶内取向差轴技术分析了等轴组织和片层组织的变形机制。结果表明,含有双态组织的TA30钛合金室温下的断裂强度为1180 MPa左右,伸长率超过17%,力学性能稳定。由于元素分配效应,在变形过程中片层组织比等轴组织承担了更大的变形,对塑性变形起到了协调作用。等轴组织中最容易启动柱面滑移,而片层组织开启的滑移系更加复杂,通常是多个滑移系共同作用;此外,在组织中还观察到了{101-2}拉伸孪晶。

关键词： TA30钛合金室温性能孪晶轴内取向差轴变形机制

原位TiB颗粒增强7075铝基复合材料在较宽应力状态范围内的韧性断裂研究(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年

作者：王涵章海明崔振山陈哲陈东上海交通大学材料科学与工程学院

通过力学试验、微观表征和数值模拟，研究了原位TiB颗粒增强7075铝基复合材料在不同应力状态下的断裂行为。设计了四种拉伸试样、一种剪切试样和一种压缩试样，并对这六组试样进行了力学实验。通过原位应变测试和有限元模拟研究了六组...

通过力学试验、微观表征和数值模拟，研究了原位TiB颗粒增强7075铝基复合材料在不同应力状态下的断裂行为。设计了四种拉伸试样、一种剪切试样和一种压缩试样，并对这六组试样进行了力学实验。通过原位应变测试和有限元模拟研究了六组试样在变形过程中的应变分布。对六组试样的断口进行微观表征，分析其在不同应力状态下的损伤演化机制。研究发现：该材料的主要断裂机制为界面脱粘和颗粒断裂，材料表现为高应力三轴度下的拉伸断裂和低应力三轴度下的剪切断裂。在拉伸断裂条件下，形核空洞的体积在最大主应力的作用下而增大；在剪切断裂条件下，空洞的形状在最大剪应力作用下变化明显，而体积变化不明显。基于实验揭示的断裂机理，提出了一种考虑最大主应力和最大剪应力的原位自生铝基复合材料韧性断裂准则，该准则可以预测该材料在不同应力状态下的断裂曲面。通过与改进的Mohr-Coulomb (MMC)模型、Lou-Yoon-Huh 模型、Hu 模型和Mu 模型的对比研究，表明新模型可更准确地预测铝基复合材料的韧性断裂行为。

关键词：

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板材多道次热轧的有限元连续模拟

材料科学与工艺 2011年第3期19卷 76-81页

作者：张金玲崔振山上海交通大学模具CAD国家工程研究中心上海200030

为充分考虑各因素对板形的影响,建立了三维弹性等效空心辊模型,开发了有限元数据的参数化生成模块;自主编制了网格重划分及参数传递模块,并与有限元软件MARC相结合,显著节约了建模及计算时间,使多道次连续模拟成为可能;成功解决了计算... 详细信息

为充分考虑各因素对板形的影响,建立了三维弹性等效空心辊模型,开发了有限元数据的参数化生成模块;自主编制了网格重划分及参数传递模块,并与有限元软件MARC相结合,显著节约了建模及计算时间,使多道次连续模拟成为可能;成功解决了计算过程中网格畸变带来的计算困难并实现了前后道次之间参数的连续性,最终实现了中厚板多道次热轧过程的连续模拟;模拟成功施加了弯辊力、轧辊初始凸度及热膨胀系数,充分考虑到对板形产生影响的各因素,以实际轧制规程为参考,进行了七道次热轧过程的连续模拟;轧制力、温度以及轧件的变形特征与实际吻合较好,验证了模拟方法的正确性.

关键词：多道次连续模拟等效空心辊网格重划分参数传递

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