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热成形工艺中界面换热系数求解方法对比分析

中南大学学报（自然科学版） 2015年第4期46卷 1208-1214页

作者：常颖唐行辉王斌盈亮王存宇赵坤民大连理工大学汽车工程学院工业装备结构分析重点实验室辽宁大连116024 钢铁研究总院特殊钢研究所北京100081

根据高强度钢热成形特点,通过圆台模具实验,分别利用热平衡法、Beck非线性估算法以及基于优化的有限元仿真法(FEM优化法)求解热成形用22MnB5钢在模具淬火下的实时界面换热系数(IHTC),并对3种求解方法的结果和适用性进行比较和仿真验证... 详细信息

根据高强度钢热成形特点,通过圆台模具实验,分别利用热平衡法、Beck非线性估算法以及基于优化的有限元仿真法(FEM优化法)求解热成形用22MnB5钢在模具淬火下的实时界面换热系数(IHTC),并对3种求解方法的结果和适用性进行比较和仿真验证。研究结果表明:Beck非线性估算法、热平衡法与FEM优化法3种方法求解IHTC的平均误差率分别为3.7%,7.5%和10.3%左右,Beck非线性估算法最准确;同时,得出马氏体相变的发生会对样件与模具间的IHTC有正的增益效果,压强与IHTC间存在着近似幂函数关系。

关键词：热成形 22MnB5钢界面换热系数(IHTC) 热平衡法 Beck非线性估算法 FEM优化

热变形和淬火配分处理的复合作用对低碳合金钢马氏体相变机制的影响

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金属学报 2015年第8期51卷 913-919页

作者：王存宇常颖杨洁赵坤民董瀚钢铁研究总院华东分院北京100081 大连理工大学汽车工程学院工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 长城汽车股份有限公司技术中心保定071000

利用热变形和两步淬火配分(quenching and partitioning,Q&P)工艺的复合作用制备低碳合金钢试样,设计不同的热变形温度,研究加载(获得30%变形量)引起的应力和塑性变形对Q&P工艺下马氏体相变开始温度(Ms),残余奥氏体含量和力学性能的影响... 详细信息

利用热变形和两步淬火配分(quenching and partitioning,Q&P)工艺的复合作用制备低碳合金钢试样,设计不同的热变形温度,研究加载(获得30%变形量)引起的应力和塑性变形对Q&P工艺下马氏体相变开始温度(Ms),残余奥氏体含量和力学性能的影响.结果表明,与传统两步Q&P工艺相比,复合作用下显微组织细化,尤其是随着变形温度的降低细化更明显,马氏体板条呈现弯曲形貌.随着变形温度升高,Ms升高,但马氏体转变量却有所下降,其原因是应力引起的位错多在奥氏体母相晶界处出现,成为马氏体相变优先形核的位置,而一旦发生相变,一定的塑性应变将提高晶内奥氏体的稳定性,从而促进残余奥氏体含量增加.复合作用下试样的力学性能也有所提高,在650℃变形时试样的硬度最高,而在750℃变形时试样的塑性最好.

关键词：热变形淬火配分马氏体相变应力

基于数值模拟和回归正交设计的AA5754铝合金温成形回弹特性

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中南大学学报（自然科学版） 2017年第10期48卷 2590-2596页

作者：申国哲葛永鹏刘立忠赵坤民大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学汽车工程学院辽宁大连116024 东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819

以圆筒温拉深切环实验为基础,采用数值模拟与回归正交试验相结合的方法,建立铝合金温成形过程中板料成形初始温度、摩擦因数、压边力、凹模圆角半径和凸凹模间隙与回弹之间的回归模型,得出各工艺参数对制件回弹的影响规律,确定最优工艺... 详细信息

以圆筒温拉深切环实验为基础,采用数值模拟与回归正交试验相结合的方法,建立铝合金温成形过程中板料成形初始温度、摩擦因数、压边力、凹模圆角半径和凸凹模间隙与回弹之间的回归模型,得出各工艺参数对制件回弹的影响规律,确定最优工艺参数组合。通过回归模型进行回弹预测,并与相同工艺条件下4种温度的实验结果和数值模拟结果进行比较。研究结果表明:回归模型显著性明显,拟合度高,预测结果具有较高的可信度。

关键词：数值模拟回归正交试验铝合金温成形回弹回归模型

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声黑洞理论应用于板类结构的轻量化减振分析

振动工程学报 2018年第3期31卷 434-440页

作者：贾秀娴杜宇于野赵坤民大连理工大学汽车工程学院辽宁大连116024 合肥工业大学工业与装备技术研究院安徽合肥230000

声黑洞(ABH)理论是近年来发展起来的一种轻量化的控制结构振动和噪声的方法。在总结前人将ABH理论应用于板结构的基础上,阐述了基于ABH理论的声聚焦效应及研究现状,并讨论其在减振降噪方面的优势。提出了将声黑洞的声聚焦效应与动力减振... 详细信息

声黑洞(ABH)理论是近年来发展起来的一种轻量化的控制结构振动和噪声的方法。在总结前人将ABH理论应用于板结构的基础上,阐述了基于ABH理论的声聚焦效应及研究现状,并讨论其在减振降噪方面的优势。提出了将声黑洞的声聚焦效应与动力减振器(DVA)相结合的概念,通过有限元模型模拟了附加阻尼、DVA后结构在减重及振动噪声控制方面的可行性,同时设计实验验证了仿真模型的准确性。结果表明,将ABH理论与阻尼块、DVA相结合可以在保持整体轻量化的前提下实现对板结构振动的有效控制,特别是附加DVA的方式针对低频率下的减振效果更加明显。

关键词：减振降噪声黑洞声聚焦 DVA 轻量化

工艺参数对AA5754铝合金温成形回弹的影响

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华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第8期44卷 111-114页

以圆筒拉深件切环实验为基础,采用正交试验设计与数值模拟相结合的方法,对温成形过程中铝合金圆筒拉深件在不同工艺参数下的回弹特性进行研究,建立铝合金温成形的有限元模型.基于正交试验对圆筒拉深件进行数值模拟,研究板料成形初始温... 详细信息

以圆筒拉深件切环实验为基础,采用正交试验设计与数值模拟相结合的方法,对温成形过程中铝合金圆筒拉深件在不同工艺参数下的回弹特性进行研究,建立铝合金温成形的有限元模型.基于正交试验对圆筒拉深件进行数值模拟,研究板料成形初始温度、冲压速度、摩擦系数、压边力、凸模圆角半径、凹模圆角半径及凸凹模间隙对制件回弹的影响,并确立优化工艺参数组合.研究结果表明:从工艺参数对制件回弹影响的显著水平来看,板料成形初始温度最高,增加成形初始温度可显著减小制件回弹;压边力次之,其后依次为凹模圆角半径、凸凹模间隙及摩擦系数,而冲压速度和凸模圆角半径低至几乎可以忽略.

关键词：铝合金温成形正交试验数值模拟回弹

车用热成形先进高强度钢板样件的热胀形特征及成形性分析

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机械工程学报 2014年第24期50卷 73-78页

作者：常颖靳菲李晓东史栋勇王存宇赵坤民大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连理工大学汽车工程学院钢铁研究总院特殊钢研究所

通过高温热胀形特征分析,研究热冲压22Mn B5合金在不同温度下的成形性,并利用Dynaform软件仿真验证。比较成形温度在800℃和700℃时样件的热胀形特征,结果表明,在800℃时成形,样件由于平面应变方向主应变过大,拉压应变区次应力为负值,... 详细信息

通过高温热胀形特征分析,研究热冲压22Mn B5合金在不同温度下的成形性,并利用Dynaform软件仿真验证。比较成形温度在800℃和700℃时样件的热胀形特征,结果表明,在800℃时成形,样件由于平面应变方向主应变过大,拉压应变区次应力为负值,造成拉伸破裂;在700℃下冲压成形的试件,各部分应变都处于安全区域,双向拉伸区域和拉伸-压缩复合区域的变形均匀,较前者成形性良好。另外,提出关于热成形先进高强度钢(Advanced high strength steel,AHSS)样件,其最佳成形温度不是现有文献报道的800850℃的范围内,该结论为深入探索最佳成形温度、提高成形性提供了方向;建立成形前的快冷法(冷速不低于27℃/s),降温到目标温度700℃左右冲压成形。试验证明:通过该方法,样件的成形性明显改善,微观结构更为致密。

关键词：热成形高强钢高温热胀形特征冲压温度成形性

脉冲电流下黄铜合金H70的力学性能和微观组织

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东北大学学报（自然科学版） 2016年第9期37卷 1322-1326页

作者：范蓉赵坤民阮金华曹简大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 西北大学机械工程学院埃文斯顿伊利诺伊州60201 武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081

在高精度电辅助拉伸系统上进行了一系列H70黄铜合金板材拉伸试验,探讨了脉冲电流持续时间和温度峰值对黄铜合金拉伸性能的影响,并观察了试验前后材料的微观组织.结果表明,脉冲持续时间越长,单次脉冲电流产生的峰值温度越高,H70黄铜合金... 详细信息

在高精度电辅助拉伸系统上进行了一系列H70黄铜合金板材拉伸试验,探讨了脉冲电流持续时间和温度峰值对黄铜合金拉伸性能的影响,并观察了试验前后材料的微观组织.结果表明,脉冲持续时间越长,单次脉冲电流产生的峰值温度越高,H70黄铜合金的抗拉强度越低.在相同预应变下,脉冲电流产生的温度峰值越高,应力回复值下降越明显.当峰值温度高于600℃时,应力回复值接近于初始屈服强度.变形过程引入脉冲电流使黄铜发生明显再结晶,靠近断裂区域,晶粒长大明显,并出现铸态细小等轴晶和粗大枝晶.

关键词：脉冲电流黄铜合金H70 力学性能再结晶微观组织

脉冲电流对Al-Mg合金力学性能和断口的影响

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中国科学：技术科学 2016年第7期46卷 717-721页

作者：范蓉赵坤民任大鑫 ZIKRY Mohammed A. 大连理工大学汽车工程学院工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 合肥工业大学工业与装备技术研究院合肥230601 Department of Mechanical and Aerospace Engineering North Carolina State University

研究了高能量密度0.150 J/mm^3和低能量密度0.105 J/mm^3下,不同脉冲电流参数对铝合金流动应力和伸长率的影响.铝合金在相同的能量密度下产生的温度一致,由此探讨了电辅助成形中的非焦耳热效应.结果表明:脉冲电流的引入能够降低铝合金... 详细信息

研究了高能量密度0.150 J/mm^3和低能量密度0.105 J/mm^3下,不同脉冲电流参数对铝合金流动应力和伸长率的影响.铝合金在相同的能量密度下产生的温度一致,由此探讨了电辅助成形中的非焦耳热效应.结果表明:脉冲电流的引入能够降低铝合金的最大应力值,提高伸长率.相同能量密度下,随着脉冲电流密度的增加,最大应力值保持不变,但是脉冲电流引起的瞬时应力下降值增加,且伸长率显著增加.通过应力回复模型,准确预测出脉冲电流引起的应力下降值.高能量密度下试样拉伸后的断口韧窝数量变少,并且随着脉冲电流密度的增加,断口韧窝数量减少直至消失,断口伸长率的提高也正是脉冲电流抑制了空洞的形核和长大所致.

关键词：铝合金脉冲电流流动应力断口形貌伸长率

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逆法识别金属板材颈缩阶段应力应变曲线

塑性工程学报 2015年第6期22卷 161-169页

作者：赵坤民范蓉王立民严建文大连理工大学汽车工程学院工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 合肥工业大学工业与装备技术研究院合肥230601

金属板料成形过程的仿真需要定义材料在大应变处对应的流动应力曲线,即真应力-应变曲线。文章介绍了一种逆向识别方法,通过结合单向拉伸试验和有限元仿真分析来获得金属板料在大应变区间内的流动应力曲线。仿真分析过程中通过构建合适... 详细信息

金属板料成形过程的仿真需要定义材料在大应变处对应的流动应力曲线,即真应力-应变曲线。文章介绍了一种逆向识别方法,通过结合单向拉伸试验和有限元仿真分析来获得金属板料在大应变区间内的流动应力曲线。仿真分析过程中通过构建合适的有限元模型,正确模拟分散性失稳期间的各向异性塑性变形行为。在得出材料完整的直至颈缩阶段的流动应力曲线后,建立多个不同的硬化模型描述该曲线,并比较拟合结果,发现改进的Hockett-Sherby模型效果最好。

关键词：应力应变曲线应力三轴性拉伸试验颈缩逆法