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应用TAGUCHI法对微拉深成形有限元模拟结果的误差分析

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机械工程学报 2006年第9期42卷 224-228页

作者：张凯锋雷鹍哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

为考察基于传统本构模型和求解算法的有限元程序模拟金属微成形过程的适应性,设计正交试验,应用自行开发的板料成形有限元程序ARVIP-3D对微成形和等比放大10倍的常规成形进行模拟计算,并根据质量工程中的TAGUCHI法,参考信噪比的概念,对... 详细信息

为考察基于传统本构模型和求解算法的有限元程序模拟金属微成形过程的适应性,设计正交试验,应用自行开发的板料成形有限元程序ARVIP-3D对微成形和等比放大10倍的常规成形进行模拟计算,并根据质量工程中的TAGUCHI法,参考信噪比的概念,对材料参数和工艺条件等因素对两类相似拉深的模拟结果误差进行了分析。结果表明:微成形中的尺度效应主要是成形机理与常规成形不同而引起的,基于传统本构模型和求解算法的有限元程序不能正确模拟微成形过程,但可以模拟出摩擦引起的尺度效应;宏微观尺度的成形模拟结果误差主要来自于浮点运算的误差,但几何和力学条件的处理也给模拟误差带来了影响。因此,在开发适合于微成形模拟的新型有限元程序中,不仅要考虑本构模型的特殊性,几何和力学条件的相关处理算法也应进行改进。

关键词： TAGUCHI法微拉深成形信噪比误差分析

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金属微成形中微尺度效应新分类及评估分析

哈尔滨工程大学学报 2006年第1期27卷 26-31页

作者：雷鵾张凯锋哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

微尺度效应是金属微成形过程中特有的现象,也是深入研究微成形工艺和微尺度变形规律的瓶颈问题.文中提出了微尺度效应的新的分类方法,即将微尺度效应分为材料本征微尺度效应和工艺条件微尺度效应,并分析了这种新分类的意义.在相似性理... 详细信息

微尺度效应是金属微成形过程中特有的现象,也是深入研究微成形工艺和微尺度变形规律的瓶颈问题.文中提出了微尺度效应的新的分类方法,即将微尺度效应分为材料本征微尺度效应和工艺条件微尺度效应,并分析了这种新分类的意义.在相似性理论基础上提出了相似差、相似精度的概念,作为评估微尺度效应的相似性评价指标;在微尺度效应影响因素和微成形系统影响因素的分析中,引入了先验性的粗集权重确定法,提出了后效性的正交权重确定法,从而构建起微尺度效应的评价体系.根据以上分析评估方法,采用已有的实验数据,详细分析了微尺度效应的几个典型问题,结果表明,所提出的微尺度效应分类具有实际工程意义,应用所提出的评估方法得出的结论与已有试验相吻合.

关键词：微尺度效应材料本征微尺度效应工艺条件微尺度效应相似精度权重确定法

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面向微细制造的微成形技术

中国机械工程 2004年第12期15卷 1121-1127页

作者：张凯锋雷鹍哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

综述了近年来微成形 (微尺度金属零件和微结构金属零件成形 )技术的发展概况 ,包括微成形工艺系统、成形中的微尺度效应、微尺度冲裁、挤压、拉深、超塑成形等工艺的试验和研究结果 ,以及已经提出和发展的考虑微尺度效应的各种力学本构... 详细信息

综述了近年来微成形 (微尺度金属零件和微结构金属零件成形 )技术的发展概况 ,包括微成形工艺系统、成形中的微尺度效应、微尺度冲裁、挤压、拉深、超塑成形等工艺的试验和研究结果 ,以及已经提出和发展的考虑微尺度效应的各种力学本构模型 ,并简要介绍了微成形相关的工艺装备系统的发展现状 ,分析了微成形技术的发展趋势和经济潜力。

关键词：微成形微尺度效应本构模型微成形工艺装备

方盒形件拉深成形过程的压边力计算与控制模型研究

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方盒形件拉深成形过程的压边力计算与控制模型研究

作者：雷鹍西北工业大学

学位级别：硕士

本文在深入研究盒形件成形机理的基础上，提出方盒形件变压边力的分区模式，引入应变松弛因子，考虑厚向异性、应变强化、料厚、摩擦等因素，通过力学解析的方法，给出了方盒形件成形过程中变形区的应力应变分布规律;按照分散性失稳准... 详细信息

本文在深入研究盒形件成形机理的基础上，提出方盒形件变压边力的分区模式，引入应变松弛因子，考虑厚向异性、应变强化、料厚、摩擦等因素，通过力学解析的方法，给出了方盒形件成形过程中变形区的应力应变分布规律;按照分散性失稳准则，推导出产生壁裂和底裂的判别条件和方盒形件成形过程中的极限压边力公式;结合实际提出法兰起皱变位函数，根据能量原理，考虑变形的均匀性，得出法兰圆周区起皱和直边区起皱两种情况下起皱临界压边力;设计算例，具体说明综合极限压边力公式和起皱压边力公式确定压边力最优控制模型的方法和步骤，分析了厚向异性指数r、应变强化指数n、摩擦系数μ对压边力的影响;对比文献，分析了本文所得模型与已有结论存在差异的原因，指出本文所建模型的更为合理性。

关键词：盒形件方盒形件分散性失稳极限压边力破裂起皱屈曲变位函数起皱临界压边力厚向异性应变强化

同方学位论文库评论

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电沉积纳米镍薄板的超塑微拉深性能

中国机械工程 2007年第8期18卷 983-987页

作者：张凯锋丁水雷鹍王国峰哈尔滨工业大学哈尔滨150001

采用脉冲电沉积工艺制备了厚度为0．1mm的纳米镍薄板，在不同的温度和应变速率下对该薄板进行单向拉伸试验，确定了其超塑性变形的最佳工艺条件，在此基础上进行了纳米镍薄板的微拉深性能实验。实验结果表明：纳米镍薄板的微拉深性能随... 详细信息

采用脉冲电沉积工艺制备了厚度为0．1mm的纳米镍薄板，在不同的温度和应变速率下对该薄板进行单向拉伸试验，确定了其超塑性变形的最佳工艺条件，在此基础上进行了纳米镍薄板的微拉深性能实验。实验结果表明：纳米镍薄板的微拉深性能随成形温度的升高而提高；在温度为723K、半球形拉深凸模直径为1mm、拉深速度为1～5mm／min的条件下，均可成功拉深出半球件。采用透射电镜和扫描电镜对拉深变形前的沉积态组织和拉深变形后的微观组织进行了观察比较，结果表明，微拉深后大部分镍晶粒长大到微米量级。根据实验结果，初步探讨了超塑微拉深的主要变形机制。

关键词：微拉深纳米镍超塑性显微组织

变摩擦正反向超塑成形壁厚均匀的TC4钛合金深筒形件

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稀有金属材料与工程 2010年第6期39卷 1079-1084页

作者：蒋少松张凯锋吴海峰许沂雷鹍王斌哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001 航天特种材料及工艺技术研究所北京100074

TC4钛合金深筒形件厚度精度要求为（1.6±0.2） mm，据此设计了多种预成形模形状，采用MARC有限元模拟研究不同形状预成形模对最终深筒形件侧壁厚度分布的影响规律及不同预减薄区域的作用。分析预成形模和终成形模的表面摩擦系数分别对... 详细信息

TC4钛合金深筒形件厚度精度要求为（1.6±0.2） mm，据此设计了多种预成形模形状，采用MARC有限元模拟研究不同形状预成形模对最终深筒形件侧壁厚度分布的影响规律及不同预减薄区域的作用。分析预成形模和终成形模的表面摩擦系数分别对成形件壁厚分布的影响，并提出模具型面变摩擦控制厚度分布的方法。结果表明：预成形模对于板料压边部分环形带区域和筒形件底部区域的局部预减薄，对最终侧壁的厚度分布有非常大的改善。同时，合理地增大预成形模的表面摩擦能显著增加预成形的局部减薄作用，对于提高工件最终壁厚分布的均匀性有利。减小终成形模的摩擦，可以使板料趋于整体变形，壁厚分布趋于均匀。根据模拟结果，采用机械加工方法增加预成形模表面摩擦系数，在终成形模表面喷涂BN润滑剂降低摩擦系数。最后，通过正反向超塑成形试验制得厚度分布在1.50~1.78

关键词： TC4钛合金正反向超塑成形厚度分布摩擦有限元模拟(FEM)

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新型高温钛合金成形工艺探索

航空制造技术 2012年第11期55卷 90-92页

作者：吕昕宇雷鹍许沂航天特种材料及工艺技术研究所

通过分析合金的材料特点、材料对塑性成形工艺条件的要求,研究了Ti750合金的热压、热旋压、超塑、焊接工艺性能。结果表明:该合金的热旋压成形工艺性较差;热压与超塑成形工艺性较好;合金具有较好的焊接性能。

关键词：高温钛合金成形工艺

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冷轧5A70铝合金超塑性板材热处理工艺

稀有金属 2018年第4期42卷 344-349页

作者：李升黄重国靳舜尧王宝雨刘新芹雷鹍北京科技大学机械工程学院北京100083 北京普惠三航科技有限公司北京102402

随着当代航空航天事业的飞速发展,结构轻量化设计与先进的成形制造技术得到了广泛应用。铝合金超塑性成形是飞行器结构轻量化设计中一个重要技术支撑。本文研究变形量为93.3%的冷轧5A70铝合金超塑性板材的再结晶热处理工艺。利用光学显... 详细信息

随着当代航空航天事业的飞速发展,结构轻量化设计与先进的成形制造技术得到了广泛应用。铝合金超塑性成形是飞行器结构轻量化设计中一个重要技术支撑。本文研究变形量为93.3%的冷轧5A70铝合金超塑性板材的再结晶热处理工艺。利用光学显微镜（optical microscope,OM）、电子背散射衍射（electron backscatter diffraction,EBSD）和布氏硬度（Brinell hardness,HBS）等手段,分析了不同热处理时间（t）、热处理温度（T）对板材再结晶过程的影响。结果表明,冷轧5A70铝合金薄板在热处理时间为60 min时再结晶起始温度为240℃,发生完全再结晶温度为260℃。板材热处理温度为340℃时,在10 min发生完全再结晶,随着保温时间的延长,完全再结晶后的晶粒尺寸无明显长大现象。最终选定,热处理温度340℃、保温时间60 min、淬火处理为该冷轧薄板的热处理制度。通过该热处理制度制备板材的平均晶粒尺寸为10μm,超塑性能够达到309.5%。

关键词：冷轧 5A70铝合金热处理超塑性成型

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金属微成形中尺度效应的探讨

塑性工程学报 2005年第z1期12卷 31-35页

作者：雷鹍张凯锋哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

微成形研究领域中一些概念和称谓的定义存在理论根据不足或不够清晰的问题,因此重新给出了微成形中微尺度效应的定义.在相似理论的基础上,提出了相似差和相似精度的概念,作为微尺度效应的量化评价指标.提出了微尺度效应的新的分类方法,... 详细信息

微成形研究领域中一些概念和称谓的定义存在理论根据不足或不够清晰的问题,因此重新给出了微成形中微尺度效应的定义.在相似理论的基础上,提出了相似差和相似精度的概念,作为微尺度效应的量化评价指标.提出了微尺度效应的新的分类方法,即将微尺度效应分为材料本征微尺度效应和工艺条件微尺度效应,利用已有的实验数据,举例说明了以上量化方法的应用.最后,分析了对微尺度效应进行分类和量化的工程意义.

关键词：微成形微尺度效应相似精度材料本征微尺度效应工艺条件微尺度效应