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复合镦挤制备超细晶1060铝合金的力学性能及组织演变研究

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复合镦挤制备超细晶1060铝合金的力学性能及组织演变研究

作者：张苏鹏昆明理工大学

学位级别：硕士

1060铝合金具有密度较小,导电导热性能良好,可加工性能和成型性能优良等特点,但是由于力学性能较差,特别是硬度和强度过低限制了其广泛应用。本文设计了一种新的复合镦挤大塑性变形工艺,将等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressin... 详细信息

1060铝合金具有密度较小,导电导热性能良好,可加工性能和成型性能优良等特点,但是由于力学性能较差,特别是硬度和强度过低限制了其广泛应用。本文设计了一种新的复合镦挤大塑性变形工艺,将等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)和多向压缩(Muti-axial Compression,MAC)结合起来进行复合镦挤,即4ECAP+2MAC工艺,具体包括A路径复合镦挤法、B路径复合镦挤法、C路径复合镦挤法、B路径复合镦挤法4种不同的工艺方法,并设置了A路径单独ECAP、B路径单独ECAP、C路径单独ECAP、B路径单独ECAP4个对照实验,目的是为了提高1060铝合金的力学性能。利用DEFORM3D有限元模拟软件模拟了B路径复合镦挤过程中损伤值、最大主应力、等效应力、等效应变的变化情况,研究了经8种不同路径变形之后1060铝合金显微硬度和拉伸性能的变化情况,利用扫描电镜观察了拉伸断口形貌,并利用电子背散射衍射技术(EBSD)对复合镦挤过程中1060铝合金的晶粒尺寸变化、取向转变和相变进行了研究,主要研究内容和结果如下:(1)通过研究4种路径复合镦挤和4种路径单独ECAP变形之后的力学性能发现:经4种路径复合镦挤6道次之后1060铝合金的显微硬度和抗拉强度大于任何一种路径单独ECAP6道次之后的显微硬度和抗拉强度,其次除了A路径单独ECAP变形之后试样的延伸率比较低以外,经过其它7种路径变形之后试样的延伸率都在10%以上,保持了较好的延伸率,复合镦挤工艺整体优于单独ECAP工艺;(2)通过对比4种路径复合镦挤之后的力学性能发现:经B路径复合镦挤6道次之后1060铝合金的显微硬度最高,达到了152.46HV,抗拉强度最大,达到了453.8MPa,且延伸率较好,达到了13.6%,塑性也较好,经过B路径复合镦挤6道次之后1060铝合金的力学性能最好;(3)通过研究1060铝合金经B路径复合镦挤过程中晶粒尺寸的变化发现:随着变形道次的增加,晶粒逐渐被细化,第6道次MAC变形完成后,尺寸小于1μm的晶粒比例占到了86.51%,获得了细小均匀的超细晶组织;(4)通过研究1060铝合金经B路径复合镦挤过程中取向的转变发现:晶粒在RD、TD、ND上的取向在、、三个方向之间转变,在取向转变过程中,晶粒会形成介于两个方向之间的中间取向,同时,在复合镦挤的ECAP阶段,晶粒出现了较明显的偏向于某一个取向方向的择优取向,且组织内部出现了较多的剪切带,随着MAC过程的进行,晶粒的择优取向逐渐消失,剪切带逐渐被消除,第6道次MAC变形完成后,晶粒的择优取向基本消失,晶粒在RD、TD、ND上的取向为、、三个方向的较均匀分布,且组织内部的剪切带基本被消除。(5)通过研究1060铝合金经B路径复合镦挤过程中的相变情况发现:相的变化主要为形态变化,其整体变化趋势为由长径比比较大的大晶粒逐渐变为大小不一的混合晶粒,再变为长径比很小的细小晶粒,晶粒细化效果非常明显。

关键词： 1060铝合金 DEFORM3D有限元模拟复合镦挤力学性能组织演变

复合镦挤法制备超细晶1060铝合金的有限元模拟

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材料热处理学报 2020年第5期41卷 168-176页

作者：张苏鹏王军丽章震威史庆南昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 昆明理工大学分析测试研究中心云南昆明650093 云南省分析测试中心云南昆明650093 南京理工大学材料科学与工程学院江苏南京210094 南京理工大学格莱特纳米研究所江苏南京210094

采用一种新的复合镦挤法(Cyclic equal channel compression,CECC)制备了超细晶1060铝合金,即等通道转角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)与多向压缩(Multi-axial compression,MAC)的组合工艺,并通过电子背散射衍射技术(EBSD)分析了复合镦挤后试样的微观组织。为了验证实验的可行性,利用DEFORM 3D软件对试样复合镦挤过程中的损伤值、最大主应力、等效应力、等效应变的变化过程进行了模拟。结果表明:模拟结果显示各项参数变化均在正常范围内;复合镦挤之后,试样的晶粒组织均匀细小且接近于等轴状,得到了优异的超细晶组织。

关键词：超细晶1060铝合金有限元模拟复合镦挤

手风琴效应对预应力波纹腹板钢-混凝土组合梁抗火性能影响研究

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建筑结构学报 2022年第8期43卷 174-184,208页

作者：周焕廷王峥峥张苏鹏秦晗伍先兴陈志华武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410000

由于预应力波纹腹板组合梁的腹板存在显著的手风琴效应,使其受力性能不同于普通平腹板组合梁。为了研究手风琴效应对预应力波纹腹板组合梁抗火性能的影响,采用ABAQUS有限元软件建立了考虑端部约束的预应力波纹腹板组合梁在火灾下的数值... 详细信息

由于预应力波纹腹板组合梁的腹板存在显著的手风琴效应,使其受力性能不同于普通平腹板组合梁。为了研究手风琴效应对预应力波纹腹板组合梁抗火性能的影响,采用ABAQUS有限元软件建立了考虑端部约束的预应力波纹腹板组合梁在火灾下的数值模型,分析了预应力波纹腹板组合梁在高温下的破坏形式、跨中挠度、拉索张力及组合梁轴力等随温度变化的特点。结果表明:高温下波角30°腹板的局部失稳区域大于波角45°和60°组合梁的失稳区域;波高50 mm的组合梁跨中挠度值最小;波高越大,临界状态时腹板局部失稳区域越大;平直段长度50 mm组合梁跨中挠度最小,轴向刚度更大;腹板厚度对波纹腹板组合梁跨中挠度的影响最为显著;轴向约束作用下的组合梁典型破坏形态是梁端负弯矩区腹板和下翼缘发生局部屈曲;不同轴向约束比下,梁的轴向力从压力转变为拉力时温度为691℃;转角约束比对组合梁的影响主要集中在473℃至临界温度阶段;不同转角约束比下,组合梁轴向压力转变为轴向拉力的温度为677℃。

关键词：预应力组合梁波纹腹板手风琴效应有限元分析抗火性能

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拉索防火涂层对预应力组合梁抗火性能的影响

建筑钢结构进展 2021年第5期23卷 29-36,72页

作者：周焕廷张苏鹏郑志远秦晗伍先兴陈志华武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070

采用有限元软件ABAQUS建立了用于模拟预应力组合梁在火灾下全过程受力行为的模型,研究拉索防火涂层对预应力连续组合梁抗火性能的影响。考察组合梁跨中挠度、拉索应力及塑性应变随温度的变化,分析了预应力组合梁在高温下的温度变化和破... 详细信息

采用有限元软件ABAQUS建立了用于模拟预应力组合梁在火灾下全过程受力行为的模型,研究拉索防火涂层对预应力连续组合梁抗火性能的影响。考察组合梁跨中挠度、拉索应力及塑性应变随温度的变化,分析了预应力组合梁在高温下的温度变化和破坏模式。结果表明:钢梁下翼缘与腹板升温较快,二者温差很小,而腹板与上翼缘的温差较大;混凝土截面各测点处升温速率由下至上依次降低,上表面与下表面的最高温度差可达约700℃;当拉索有5 mm厚防火涂层时,在升温前期其温度随时间延长而上升的幅度比无防火层时温度上升的幅度要小,同一升温时间下,二者温度差值最大可达175℃;而当升温时间达到13 min时,二者温差开始减小,直至升温时间为60 min时,其温度曲线基本重合;预应力连续组合梁在高温下的破坏形态主要以跨中挠度变形过大为主,中间支座处腹板与下翼缘发生对称弯曲变形;防火涂层延缓了拉索的温度上升,在同一荷载和温度下拉索能够承担的应力更大,对组合梁的抗弯贡献也更大。

关键词：预应力连续组合梁抗火性能有限元法预应力拉索防火涂层破坏形态

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涂层剥落对波纹腹板组合梁抗火性能的影响

武汉理工大学学报 2019年第9期41卷 64-70页

作者：周焕廷伍先兴薛伟杰秦晗张苏鹏武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070

为研究涂层剥落对波纹腹板组合梁抗火性能的影响,采用ABAQUS有限元软件建立波纹腹板组合简支梁在ISO834标准升温曲线下的热分析和力学分析有限元模型,以涂层剥落位置及剥落方式为参数,分析了截面温度分布规律以及不同参数对波纹腹板组... 详细信息

为研究涂层剥落对波纹腹板组合梁抗火性能的影响,采用ABAQUS有限元软件建立波纹腹板组合简支梁在ISO834标准升温曲线下的热分析和力学分析有限元模型,以涂层剥落位置及剥落方式为参数,分析了截面温度分布规律以及不同参数对波纹腹板组合梁抗火性能的影响差异。结果表明:组合梁在火灾中的破坏位置位于涂层剥落段,破坏特征为涂层剥落段组合梁挠曲;涂层剥落位置对波纹腹板组合梁抗火性能影响较大,当剥落位于钢梁下翼缘剪弯段或纯弯段时,组合梁耐火时间约为无剥落时的48%,而钢梁下翼缘全跨涂层剥落时,耐火时间约为无剥落时的64.5%,钢梁腹板剪弯段处涂层剥落时,耐火时间约为无剥落时的61.3%;涂层剥落方式对组合梁抗火性能影响较小,单、双侧剥落导致组合梁耐火时间相差5%~21%。

关键词：波纹腹板组合梁防火涂层剥落抗火性能有限元分析

等通道转角挤压制备超细晶材料的最新研究进展

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材料热处理学报 2020年第3期41卷 1-14页

作者：张苏鹏王军丽章震威郭皆文史庆南昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 昆明理工大学分析测试研究中心云南昆明650093 云南省分析测试中心云南昆明650093 南京理工大学材料科学与工程学院江苏南京210094 南京理工大学格莱特纳米研究所江苏南京210094

等通道转角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)方法是制备性能优异超细晶材料最常见的大塑性变形方法之一。模角、挤压路径、挤压道次、挤压温度和挤压速度等因素都会影响等通道转角挤压制备超细晶材料的性能;等通道转角挤压的... 详细信息

等通道转角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)方法是制备性能优异超细晶材料最常见的大塑性变形方法之一。模角、挤压路径、挤压道次、挤压温度和挤压速度等因素都会影响等通道转角挤压制备超细晶材料的性能;等通道转角挤压的模具也在不断地优化,如背压-等通道转角挤压(Back pressure ECAP,BP-ECAP)模具、可加热的模具以及在等通道转角挤压基础上形成的板材连续剪切技术等,这些新的模具可以改变ECAP变形过程中的组织均匀性。本文综述了等通道转角挤压制备超细晶材料的最新研究进展,并指出了几个需要深入研究的问题及方向。

关键词：大塑性变形等通道转角挤压晶粒细化超细晶材料

预应力耐火钢⁃混凝土连续组合梁抗火性能研究

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防灾减灾工程学报 2020年第6期40卷 902-909页

作者：周焕廷郑志远伍先兴秦晗张苏鹏武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 中建三局绿色产业投资有限公司湖北武汉430100

采用有限元软件对耐火钢预应力连续组合梁在高温下的抗弯性能进行参数研究,引入了材料非线性、几何非线性以及钢梁初始几何缺陷,考察了预应力组合梁在高温下的破坏形态,耐火极限,跨中挠度随温度及时间变化的曲线,分别得到了不同受火工... 详细信息

采用有限元软件对耐火钢预应力连续组合梁在高温下的抗弯性能进行参数研究,引入了材料非线性、几何非线性以及钢梁初始几何缺陷,考察了预应力组合梁在高温下的破坏形态,耐火极限,跨中挠度随温度及时间变化的曲线,分别得到了不同受火工况与耐火钢使用截面位置对组合梁高温下抗弯性能的影响规律。结果表明:不同受火工况对普通组合梁和耐火钢组合梁的抗火性能有较大影响,组合梁在双侧受火工况下其挠度下降的幅度明显大于单侧受火工况下挠度下降的幅度,耐火时间也明显减短;在同一受火工况下,其他部分使用普通钢条件下,钢梁下翼缘使用耐火钢比腹板使用耐火钢更能有效提高组合梁在高温下的抗弯能力和耐火极限;当组合梁中钢梁下翼缘与腹板同时使用耐火钢时能显著提高组合梁的抗火性能,并达到与钢梁全截面使用耐火钢时同样的效果;仅在钢梁跨中区段内下翼缘和腹板上使用耐火钢时,耐火钢布置区段越长,则组合梁跨中挠度下降幅度越小,临界温度也越高。

关键词：结构工程抗火性能有限元法预应力连续组合梁耐火钢受火工况

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声、光、触摸三控照明灯的研究设计

数码世界 2017年第5期 34-35页

作者：翟发钟永康张苏鹏南京市三江学院

在科技兴起与信息技术发展的大背景下,传统的照明灯已无法满足人们物质生活极大丰富后的需求,因为不管是声控延时开关、光控开关还是触摸延时开关,虽然智能但在被使用中的过程中都无可避免的存在弊端,故声光触摸三控照明灯的研究发明与... 详细信息

在科技兴起与信息技术发展的大背景下,传统的照明灯已无法满足人们物质生活极大丰富后的需求,因为不管是声控延时开关、光控开关还是触摸延时开关,虽然智能但在被使用中的过程中都无可避免的存在弊端,故声光触摸三控照明灯的研究发明与投入使用则显得十分重要。在本文中,笔者将设计研究有关声控延时开关、触摸延时开关和光控开关的联动配合,并结合具有逻辑性判断的电路和延时电路来调控继电器的吸合与断开,进而实现照明设备控制及时的目的。本设计方案将自声音、光照和触摸检测电路上入手,克服三种模式的开关各自独立工作时的弊端,以便促进能源的节约高效使用。

关键词：现状三控原理设计方案

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碳纤维增强重组竹受弯构件的极限承载力试验

林业工程学报 2017年第3期2卷 137-142页

作者：周爱萍刘睿沈玉蓉张苏鹏于浩然袁吉李航南京林业大学土木工程学院南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037

重组竹是一种竹基高强复合材料,适用于装配式梁柱结构,但还难以满足现代大跨建筑结构的需求。在重组竹梁受拉区粘贴轻质高强的CFRP(carbon fiber reinforced polymer),可充分发挥重组竹的受压性能,提高重组竹受弯构件的极限承载力。虽... 详细信息

重组竹是一种竹基高强复合材料,适用于装配式梁柱结构,但还难以满足现代大跨建筑结构的需求。在重组竹梁受拉区粘贴轻质高强的CFRP(carbon fiber reinforced polymer),可充分发挥重组竹的受压性能,提高重组竹受弯构件的极限承载力。虽然重组竹的顺纹受拉应力-应变关系呈完全线性,但由于重组竹的顺纹受压应力-应变关系具有明显的非线性,故CFRP增强重组竹梁的极限承载力分析需要采用非线性模型。笔者通过CFRP增强重组竹梁采用简支梁4点弯曲试验,在研究其受弯破坏模式与破坏机理的基础上,导出了CFRP增强重组竹梁的极限承载力计算公式,并通过试验结果验证了公式的正确性。试验与计算结果表明,CFRP增强重组竹梁的破坏显示了明显的非线性特征,梁底分别粘贴一层、二层CFRP时,其极限承载力可分别提高14%和27%。

关键词：碳纤维增强聚合物(CFRP) 重组竹力学性能力学模型