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一种简单有效确定高速冲击下绝热剪切临界应变的新方法(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：邢瑞郭鹏程徐从昌王德成李落星湖南大学机械与运载工程学院湖南大学重庆研究院中南林业科技大学机电工程学院

基于对商用 7003 铝合金在高速冲击下的力学响应和微观结构演变的研究，提出了一种简单有效的新方法来确定绝热剪切带（ASB）成核所需的临界应变。圆柱形和帽形样品的变形结果表明，ASB成核的临界应变对应于真应力-真应变的一阶导数曲... 详细信息

基于对商用 7003 铝合金在高速冲击下的力学响应和微观结构演变的研究，提出了一种简单有效的新方法来确定绝热剪切带（ASB）成核所需的临界应变。圆柱形和帽形样品的变形结果表明，ASB成核的临界应变对应于真应力-真应变的一阶导数曲线上峰值应力后的第一个局部最小值。将这种通过流动应力曲线的一阶导数确定ASB成核临界应变的方法命名为一阶导数法。所提出的一阶导数法不仅适用于7003铝合金，也可用于其他金属材料，如商业纯钛、WY-100钢和AM80镁合金等。证明一阶导数法具有很强的普适性。

关键词：临界应变绝热剪切带高速冲击微观组织演变 7003铝合金

中高应变速率轧制AZ31镁合金板的抗拉强度预测

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中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1998-2007页

作者：朱必武蒋昊刘筱郭鹏程魏福安徐从昌李落星湖南科技大学机电工程学院高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心湘潭411201 青海大学部省合建盐湖化工大型系列研究设施西宁810016 湖南大学重庆研究院重庆401135 集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021

本文采集了不同轧制温度、应变速率以及压下量等三个工艺参数下中高应变速率轧制的AZ31镁合金抗拉强度的27组样本,通过惯性权重、学习因子的改进和引入变异操作对PSO-BP神经网络进行改进,并与BP、PSO-BP神经网络对比,进行抗拉强度的预... 详细信息

本文采集了不同轧制温度、应变速率以及压下量等三个工艺参数下中高应变速率轧制的AZ31镁合金抗拉强度的27组样本,通过惯性权重、学习因子的改进和引入变异操作对PSO-BP神经网络进行改进,并与BP、PSO-BP神经网络对比,进行抗拉强度的预测。结果表明:BP神经网络不能预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化,PSO-BP神经网络和改进的PSO-BP(IPSO-BP)神经网络均能较好地预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化;这三个模型中IPSO-BP神经网络预测最为准确,相较于PSO-BP神经网络,其平均绝对误差从15.3764降低至3.4288,平均相对误差从5.94%降低至1.32%,均方误差从251.3662降低至20.7199,相关系数从0.7753提高至0.8937;通过Pearson相关性计算判断出应变速率、压下量对抗拉强度的影响均大于轧制温度,而应变速率与抗拉强度呈负相关关系,压下量与抗拉强度呈正相关关系。

关键词： AZ31镁合金神经网络轧制工艺抗拉强度 Pearson相关系数

双腔铝型材力控制模式拉弯截面畸变及回弹特性(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年

作者：刘志文董子轩徐从昌易杰李落星湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室南华大学机械工程学院

采用显/隐式混合方法建立了双腔铝型材力控制模式拉弯工艺成形过程的三维弹塑性有限元模型。考虑到计算准确性和效率，给出了有限元建模中各种数值参数和算法的最优选择。揭示了型材拉弯截面畸变和回弹的形成机理，系统研究了预、补拉... 详细信息

采用显/隐式混合方法建立了双腔铝型材力控制模式拉弯工艺成形过程的三维弹塑性有限元模型。考虑到计算准确性和效率，给出了有限元建模中各种数值参数和算法的最优选择。揭示了型材拉弯截面畸变和回弹的形成机理，系统研究了预、补拉伸、摩擦和增添内填充物对弯曲成形质量的影响。结果表明，铝型材拉弯时的应力状态为单轴环向应力。应力沿型材长度方向分布不均匀，最大拉应力位于离型材中心一定距离的位置；随着型材逐渐包覆到弯曲模上，沿型材长度方向的截面畸变分布特征由“V”形转变为W型。成形工具卸载后，由于应力释放截面畸变明显减小，卸载前后最大差值为13%。随着预拉伸力和补拉伸力的增加，截面畸变逐渐增加，而回弹先减小后保持不变。增加弯曲模与型材间的摩擦可略微减少截面畸变，但增加回弹。在型材型腔添加PVC填充物，拉弯截面畸变可减少83%，但回弹增加192.2%。

关键词：空心铝型材力控制模式拉弯数值参数和算法截面畸变回弹工艺参数

基于HPM假人的座椅H点仿真与舒适性评价方法研究

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2022年第6期 171-177页

作者：李方帆詹腾徐从昌李落星湖南联诚轨道装备有限公司湖南株洲412001 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

以实验所获得的准确材料力学参数作为仿真输入,建立了包含面料、泡沫和蛇形弹簧等的详细座椅仿真模型。仿真得到的H点坐标、躯干倾角和臀部倾角均与试验测试结果基本吻合,座盆和靠背上的体压分布规律也与试验结果基本一致。基于人体各... 详细信息

以实验所获得的准确材料力学参数作为仿真输入,建立了包含面料、泡沫和蛇形弹簧等的详细座椅仿真模型。仿真得到的H点坐标、躯干倾角和臀部倾角均与试验测试结果基本吻合,座盆和靠背上的体压分布规律也与试验结果基本一致。基于人体各部位的压力敏感性将座椅划分成17区域,各区域的仿真最大压力、平均压力、接触面积和体压占比与试验结果的平均偏差百分比分别为5.1%、4.0%、4.5%和4.9%。在影响座椅舒适性的关键区域:肩部(A1和A2)、腰部(A6)、大腿(A13和A14),其最大偏差百分比均小于10 %。因此,可采用体压仿真和基于人体感知差异的区域划分方法对座椅的舒适性进行评价,实现座椅与车身的同步开发。

关键词：汽车座椅 H点压力分布舒适性

合金化与高温变形对Mg-Zn-Mn-Ce合金组织和性能的影响

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合金化与高温变形对Mg-Zn-Mn-Ce合金组织和性能的影响

作者：徐从昌湖南大学

学位级别：硕士

Mg-6Zn-lMn(ZM61)镁合金是一种以高锌为基础、以高强度为设计目标的新型变形镁合金，熔炼方便、价格低廉，尤其是在双级时效处理后其强度能达到ZK60的水平，符合低成本、高性能的要求，具有广阔的应用前景。然而，ZM61合金的发展受到晶... 详细信息

Mg-6Zn-lMn(ZM61)镁合金是一种以高锌为基础、以高强度为设计目标的新型变形镁合金，熔炼方便、价格低廉，尤其是在双级时效处理后其强度能达到ZK60的水平，符合低成本、高性能的要求，具有广阔的应用前景。然而，ZM61合金的发展受到晶粒粗大、塑形较低、耐热性差，容易引起显微疏松和热裂倾向等缺点的局限。因此，研宄添加其它廉价的合金元素，构成多元镁合金进一步提高ZM61合金的综合性能是非常有必要的。流变应力是材料的基本性能之一，它不仅受合金化学成分、变形温度、变形程度和变形速度的影响，也与变形过程中材料组织演变有密切关系，对制定热加工工艺及研宄金属塑性变形理论都具有重要意义。首先，基于本课题组之前的研宄结果，本文以Mg-6Zn-1.3Mn-lCe为基合金，研宄了Cu元素对合金组织和性能的影响。结果表明： (1)Cu元素的加入使合金的共晶组织有CuMgZn新相的产生。随着Cu含量的升高，铸态合金晶粒尺寸逐渐细化，共晶转变温度升高，晶界处的共晶组织发生粗化。Cu含量为0.5%时，铸态力学性能最佳，室温抗拉强度和伸长率分别为223.7MPa、15.35%。 (2)经T4+双级时效后，Mg-6Zn-l.3Mn-lCe-0.5Cu合金相比本文中其他合金强化效果显著，布氏硬度高达81.3HBW，室温抗拉强度和伸长率分别为261.3MPa、5.89%，高温(200°C)抗拉强度和伸长率分别为180.7MPa、21.66%。该合金成分具有最佳的综合力学性能。其次，选取最佳合金成分Mg-6Zn-l.3Mn-lCe-0.5Cu进行热压缩模拟试验，研宄了变形温度、变形速度和变形量对合金流变应力和组织的影响规律，结果表明： (1)合金在T=25000°ε=1.00s条件下压缩时，流变曲线表现出明显的动态再结晶特征;当T=25000°ε=0.1s时，流变曲线具有动态回复的特征;而当T=25000°C、ε=50s,流变曲线出现了不连续屈服现象，并且随着温度的升高，不连续屈服现象越发明显。 (2)在T=25000°Cε=0.15s条件的高温压缩过程中合金均发生了动态再结晶，随变形温度和变形速率的升高，再结晶程度逐渐增大。晶界处的再结晶类型为非连续动态再结晶，晶内的再结晶类型包括连续动态再结晶和基于孪生再结晶两种。 (3)双级时效后的析出相主要有杆状汉β(MgZn)相、圆盘状良β2(MgZn)相、长条状CuMgZn相和颗粒状α-Mn单质。压缩变形产生的位错缺陷改善了析出相的数量、弥散程度，析出相又对位错起到钉扎作用，对合金起到进一步的强化作用。

关键词：合金化双级时效热压缩位错孪晶动态再结晶

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基于仿真的铝合金激光焊接接头工艺参数探究

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2022年第6期 166-170页

作者：詹腾王前进李方帆徐从昌李落星湖南联诚轨道装备有限公司湖南株洲412001 上汽大众汽车有限公司上海200000 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

在铝合金激光焊接过程中,激光焊接工艺参数众多,每个参数的变化都会对激光焊接接头的稳定性和焊接质量造成较大的影响。本文基于有限元分析软件simufact.welding,以激光焊接搭接接头为研究对象,建立了激光焊接接头工艺仿真模型,通过实... 详细信息

在铝合金激光焊接过程中,激光焊接工艺参数众多,每个参数的变化都会对激光焊接接头的稳定性和焊接质量造成较大的影响。本文基于有限元分析软件simufact.welding,以激光焊接搭接接头为研究对象,建立了激光焊接接头工艺仿真模型,通过实验与仿真的对标,验证了有限元仿真模型和参数选取的合理性。然后,通过调整激光焊接工艺参数,研究分析了不同焊接速度、不同激光功率下搭接接头的温度场分布情况以及搭接接头的熔池截面尺寸变化规律。研究发现:随着焊接速度的增加,焊接热输入量降低,焊接接头热影响区分布范围逐渐减小,焊缝的熔池截面尺寸逐渐变小;随着激光焊接功率的增加,焊接热输入量增加,焊接接头热影响区分布范围逐渐增大,焊缝的熔池截面尺寸逐渐增大。

关键词：铝合金激光焊接工艺参数有限元分析

诱导孔对铝合金薄壁梁轴向压缩变形行为的影响

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中国有色金属学报 2016年第3期26卷 494-506页

作者：王冠刘志文徐从昌李落星宁夏大学机械工程学院银川750021 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

以6063铝合金薄壁梁结构为研究对象,采用准静态轴向加载的方式,借助WAW-E600型微控万能试验机,探明诱导孔结构对铝合金薄壁梁压缩变形行为与吸能性能的影响规律。研究表明:单排诱导孔能够使试样的变形模式由欧拉模式转变为混合模式,提... 详细信息

以6063铝合金薄壁梁结构为研究对象,采用准静态轴向加载的方式,借助WAW-E600型微控万能试验机,探明诱导孔结构对铝合金薄壁梁压缩变形行为与吸能性能的影响规律。研究表明:单排诱导孔能够使试样的变形模式由欧拉模式转变为混合模式,提高试样变形的稳定性,降低载荷峰值,吸能性能增加26.78%。多排诱导孔的位置与尺寸对薄壁梁的变形有较大影响,试样中部的诱导孔会降低结构稳定性,使试样失稳以欧拉模式变形为主,其载荷水平及吸能性能均较低;尺寸呈梯度变化的诱导孔能够使试样发生手风琴模式的变形,试样顺序压溃,载荷波动平稳,吸能性能较高;大尺寸诱导孔会使试样在局部发生剪切变形并逐层顺序压溃,其载荷平稳,是一种新的变形模式。通过实验数据对比,系统研究诱导孔尺寸对临界载荷的影响规律,并基于线形回归理论,建立铝合金薄壁梁结构临界载荷与截面惯性矩之间的定量关系。

关键词：薄壁梁诱导孔准静态压缩压溃行为变形模式

成形温度对铝合金型材挤压-弯曲一体化成形回弹及截面畸变的影响

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锻压技术 2021年第9期46卷 154-162页

作者：许亮徐从昌李落星湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

采用实验与仿真相结合的方法,研究了成形温度对挤压-弯曲一体化成形铝合金方管型材的回弹和截面畸变的影响规律及机理,并与冷拉弯工艺进行了对比分析。结果表明:影响回弹量的主要因素是材料屈服强度与弹性模量的比值,该比值越高,型材的... 详细信息

采用实验与仿真相结合的方法,研究了成形温度对挤压-弯曲一体化成形铝合金方管型材的回弹和截面畸变的影响规律及机理,并与冷拉弯工艺进行了对比分析。结果表明:影响回弹量的主要因素是材料屈服强度与弹性模量的比值,该比值越高,型材的回弹量越大,反之则越小;挤压-弯曲时,材料挤出模口后仍处于温热状态,该比值较低,回弹量比T4态、T6态冷拉弯型材减小约50%和75%。截面畸变由外侧拉应力主导,外侧材料的流动不均匀引起型材截面的变形,而型材内侧表面在弯曲模刚性支撑下的变形相对较小;在挤压-弯曲一体化成形工艺中,材料在高温状态下的均匀变形能力好,在0.15 kN的牵引力下,其中心位置处的截面畸变量相较于T4、T6态分别减小约85%和77%。

关键词：铝型材挤压-弯曲一体化成形回弹截面畸变尺寸精度

高应变速率下铸态AM80镁合金的变形行为及数值模拟

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中国机械工程 2017年第6期28卷 739-743页

作者：郭鹏程叶拓曹淑芬徐从昌李落星湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

采用INSTRON准静态压缩实验机和分离式霍普金森压杆装置对铸造固溶态AM80镁合金不同应变速率下的压缩变形行为进行了研究,应变速率分别为0.0001s-1、800s-1、1050s-1、1600s-1、1850s-1和2100s-1。结果表明:当应变速率ε˙≤1850s-1时,... 详细信息

采用INSTRON准静态压缩实验机和分离式霍普金森压杆装置对铸造固溶态AM80镁合金不同应变速率下的压缩变形行为进行了研究,应变速率分别为0.0001s-1、800s-1、1050s-1、1600s-1、1850s-1和2100s-1。结果表明:当应变速率ε˙≤1850s-1时,实验用AM80镁合金的流变应力随应变速率的增大而增大,表现出明显的正应变速率敏感性;当应变速率增至2100s-1时,由于局部温升效应,合金产生了明显的动态软化,导致流变应力反而略有减小。采用Johnson-Cook材料模型对实验用AM80镁合金在不同应变速率下的变形行为进行描述,并取材料应变速率强化参数为应变速率的函数。对比结果表明,所建立的本构方程与实验结果基本吻合。此外,由于力学本构忽略了由形变引起的温升软化,基于ABAQUS的仿真结果在较低应变速率(800s-1)和高应变速率(1850s-1)的中低应变下与实验结果吻合得较好;而在高应变速率(1850s-1)的较高应变条件下,仿真结果与实验结果差异较大。

关键词： AM80镁合金动态冲击应变速率敏感性 Johnson-Cook本构方程