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金属塑性成形“材料-工艺-装备”智能化技术综述
1
作者 王涛 赵文强 +3 位作者 任忠凯 刘元铭 韩建超 黄庆学 《塑性工程学报》 北大核心 2026年第2期2-31,共30页
金属塑性成形技术在现代制造业中至关重要,但传统方法在材料本构描述、工艺缺陷预测、质量优化及装备管控等方面面临精度低、效率差和适应性弱的挑战。近年来,人工智能(AI)技术的兴起为这些问题提供了创新解决方案,推动了该领域向智能... 金属塑性成形技术在现代制造业中至关重要,但传统方法在材料本构描述、工艺缺陷预测、质量优化及装备管控等方面面临精度低、效率差和适应性弱的挑战。近年来,人工智能(AI)技术的兴起为这些问题提供了创新解决方案,推动了该领域向智能化转型。系统归纳了AI技术在金属塑性成形中的应用进展,具体从材料、工艺和装备3个方面进行阐述。在材料本构方面,传统唯象模型的局限性被数据驱动方法克服,人工神经网络(ANN)提升了单一路径下的预测精度,循环神经网络(RNN)模拟复杂加载路径的历史依赖,机器学习(ML)代理模型加速微观组织动态演变预测,物理感知神经网络(PINN)与跨尺度代理模型确保热力学一致性,实现高效多尺度耦合仿真。在成形工艺中,AI通过深度学习(DL)预测宏观缺陷如起皱、回弹和微观损伤,耦合物理驱动提升鲁棒性;智能优化策略如强化学习实现厚度、板形与工艺参数的闭环控制,提高产品质量与效率。在智能装备管控中,深度学习故障诊断方法在变工况和小样本下表现出色,结合迁移学习增强泛化;剩余寿命预测与液压伺服、振动抑制的智能控制框架,支持预测性维护与自主决策。总体而言,AI显著降低了金属成形技术开发成本,明显提升了预测准确率,并在工业场景中验证了可行性。尽管面临可解释性与泛化挑战,未来通过机理-数据融合、小样本学习和数字孪生,将有效赋能金属塑性成形高质量发展。 展开更多
关键词 金属塑性成形 人工智能 数据驱动建模 智能控制 预测性维护 数字孪生
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大型回转薄壁件对轮旋压成形工艺装备技术及应用进展
2
作者 李帆 赵升吨 +8 位作者 王永飞 朱成成 陈开达 范淑琴 写旭 李靖祥 韩冬 杨延涛 周路 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第4期162-174,共13页
针对火箭发动机壳体、封头和民用高端装备中大型回转薄壁件制造面临的芯模成本高、拼焊强度低及成形效率低等瓶颈问题,提出了一种对轮主动旋压成形新工艺。该工艺首创旋轮与主轴双伺服协同驱动机制,通过内、外旋轮主动旋转替代传统芯模... 针对火箭发动机壳体、封头和民用高端装备中大型回转薄壁件制造面临的芯模成本高、拼焊强度低及成形效率低等瓶颈问题,提出了一种对轮主动旋压成形新工艺。该工艺首创旋轮与主轴双伺服协同驱动机制,通过内、外旋轮主动旋转替代传统芯模,基于塑性变形力学模型揭示了成形过程中的材料流动规律,并推导出旋轮与主轴转速的匹配函数。通过正交试验优化壁厚减薄率、进给比等关键工艺参数,构建了涵盖直壁筒体、槽轮、风机集流器、封头和液化天然气气瓶等5类典型构件的工艺数据库。在此基础上,自主研制了多动力源协同控制的全电伺服对轮主动旋压装备,在国内首次实现了最大加工直径为2100 mm的对轮主动强力旋压设备研制及其工艺试验。研究成果已成功应用于运载火箭发动机壳体及各类民用回转构件的生产,不但解决了大直径薄壁件的“无模化”制造难题,而且在近3年里累计创造出可观的经济效益,显著提升了我国高端装备制造的自主化能力。 展开更多
关键词 回转薄壁件 对轮旋压 旋压成形装备 协同控制 工艺参数
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复杂截面直线导轨的三点弯曲矫直过程的数值模拟与试验验证
3
作者 牛犇 张蕊华 +3 位作者 赵晨阳 王志龙 陈朝杰 叶秉良 《锻压技术》 北大核心 2026年第2期284-299,共16页
针对当前复杂截面直线导轨人工矫直精度与效率低的问题,提出了复杂截面直线导轨矫直算法模型。首先,通过预设参考简化截面,并基于线性硬化材料模型,分析了导轨矫直过程中的应力、应变和弯矩,构建了初始挠度与矫直载荷的预测模型。然后,... 针对当前复杂截面直线导轨人工矫直精度与效率低的问题,提出了复杂截面直线导轨矫直算法模型。首先,通过预设参考简化截面,并基于线性硬化材料模型,分析了导轨矫直过程中的应力、应变和弯矩,构建了初始挠度与矫直载荷的预测模型。然后,采用有限元对真实导轨进行矫直仿真,引入形状修正因子,并通过Active-Set最小二乘法对形状修正因子进行优化求解,确定了导轨最佳简化截面尺寸,从而显著提升了矫直精度。此外,通过调整预设参考截面尺寸和矫直跨距,验证了该算法的稳定性。最终,通过矫直试验表明,矫直模型与试验载荷误差控制在4.30%以内,精度较高,可为复杂截面导轨提供矫直参考。 展开更多
关键词 复杂截面直线导轨 三点矫直 矫直载荷 形状修正因子 简化截面尺寸
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镁合金壁板刚性填充压弯成形数值模拟研究
4
作者 辛雨骐 柳泉 +3 位作者 王茂余 王忠堂 李艳娟 梁海成 《沈阳理工大学学报》 2026年第3期62-67,74,共7页
采用有限元数值模拟的方法研究镁合金壁板的无填充式压弯工艺与刚性填充式压弯工艺,比较不同压下量(6、9、12 mm)下壁板的等效应力、应变场分布规律及曲率半径的变化特性。研究表明:刚性填充式压弯工艺通过凸模刚性填充块的连续载荷传... 采用有限元数值模拟的方法研究镁合金壁板的无填充式压弯工艺与刚性填充式压弯工艺,比较不同压下量(6、9、12 mm)下壁板的等效应力、应变场分布规律及曲率半径的变化特性。研究表明:刚性填充式压弯工艺通过凸模刚性填充块的连续载荷传递与三维约束效应,可显著提升等效应力及应变分布的均匀性,其中等效应力差值由无填充式压弯工艺的46 MPa降至16 MPa,应变差值由0.042降至0.008,均匀性系数分别提高了65.22%和80.95%。数值模拟与实验结果表明:压下量增加时,壁板的等效应力与等效应变呈非线性增长;曲率半径模拟值与理论值的最大误差仅为2.602%,控制在3%以内;采用刚性填充式压弯成形方法获得的镁合金壁板部件质量良好,壁板成形区域过渡平滑,型面贴合度较好,未出现微裂纹、起皱等成形缺陷。 展开更多
关键词 镁合金 壁板 刚性填充 压弯成形 数值模拟
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GH3230合金板材热压成形工艺参数优化研究
5
作者 佀好学 郎振乾 +2 位作者 滕俊飞 张松 李宏 《精密成形工程》 北大核心 2026年第2期275-281,共7页
目的 设计合理的成形工艺参数,有效控制回弹变形,以实现高温合金板材的高精度热压成形。方法 基于中心复合试验设计与有限元模拟技术,进行了GH3230合金板材热压成形过程的三维数值模拟,获得了其成形后的回弹规律与壁厚变化规律,基于响... 目的 设计合理的成形工艺参数,有效控制回弹变形,以实现高温合金板材的高精度热压成形。方法 基于中心复合试验设计与有限元模拟技术,进行了GH3230合金板材热压成形过程的三维数值模拟,获得了其成形后的回弹规律与壁厚变化规律,基于响应面模型优化了成形工艺参数。结果 GH3230合金板材热压成形后的最大减薄和最大回弹区域均位于板材圆弧边缘;随着成形温度的升高和摩擦系数的增大,板材的最大回弹量逐渐减小;随着压下速度的增大,最大回弹量明显增大;工艺参数对GH3230合金板材壁厚的影响较小。建立了GH3230合金板材热压成形时的最大回弹量与最大减薄量随成形工艺参数变化的二阶响应面模型,基于该模型优化后的工艺参数如下:成形温度为937℃、摩擦系数为0.18、压下速度为1 mm/s,采用优化工艺参数成形的GH3230合金板材最大回弹量为0.33 mm,最大减薄量为0.053 mm,满足技术要求。结论 模拟获得的结果与理论模型计算值相接近,验证了响应面模型的准确性。 展开更多
关键词 GH3230合金 板材 热压成形 回弹 响应面模型
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金属塑性成形粘塑性数值流形法的研究
6
作者 李真卓 章争荣 《热加工工艺》 北大核心 2026年第4期54-58,63,共6页
数值流形方法(NMM)是近代提出的一种新型数值计算方法,将包含有限覆盖系统的数值流形方法应用于粘塑性金属塑性成形过程模拟中,使用四节点矩形网格作为数学覆盖网格,分别取常量覆盖位移函数和完全一阶近似覆盖位移函数,采用罚函数法引... 数值流形方法(NMM)是近代提出的一种新型数值计算方法,将包含有限覆盖系统的数值流形方法应用于粘塑性金属塑性成形过程模拟中,使用四节点矩形网格作为数学覆盖网格,分别取常量覆盖位移函数和完全一阶近似覆盖位移函数,采用罚函数法引入体积不变条件。推导出粘塑性数值流形方法基本求解公式,并分析了初始速度场的求解和摩擦边界条件的施加。最后使用MATLAB软件进行编程,并利用具体数值算例进行模拟,结果体现了数值流形法在金属塑性加工领域有着良好的应用前景。 展开更多
关键词 数值流形方法 粘塑性 数值模拟
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辊弯用超高强钢各向异性及循环加载力学行为研究
7
作者 刘阳 常颖 +6 位作者 李彦波 耿晓勇 王文彬 高亚南 李庆达 刘代代 刘永昌 《精密成形工程》 北大核心 2026年第3期64-73,共10页
目的针对现有研究对辊弯用超高强钢横向(90°方向)复杂加载路径下力学行为认知不足的问题,系统研究了1180DP超高强钢在轧制方向(0°)、45°和横向(90°)的循环加载力学行为及其各向异性。方法采用防屈曲控制夹具和MX10... 目的针对现有研究对辊弯用超高强钢横向(90°方向)复杂加载路径下力学行为认知不足的问题,系统研究了1180DP超高强钢在轧制方向(0°)、45°和横向(90°)的循环加载力学行为及其各向异性。方法采用防屈曲控制夹具和MX100数据采集系统,通过单向拉伸及TCT(拉伸-压缩-拉伸)、CTC(压缩-拉伸-压缩)循环试验,结合Hollomon硬化模型、塑性各向异性系数和包辛格参数进行定量分析。结果横向(90°方向)表现出显著的各向异性(34.88%)和包辛格效应,与轧制方向相比,其横向加工硬化率n和塑性应变比r更低,导致弯折能力弱化;超高强钢包辛格效应和拉伸-压缩不对称性随着预应变的增加而增加,CT路径的包辛格效应强于TC路径的包辛格效应,且90°方向(CT)和45°方向(TC)的效应更为显著;CT路径下高强钢的软化行为突出,材料永久软化,而TC路径反向压缩分支硬化能力增强。结论本研究填补了超高强钢横向变形机制理论上的不足,为高强钢辊弯工艺参数优化提供了理论依据,有助于提升复杂构件的成形精度。 展开更多
关键词 超高强钢 循环加载 包辛格效应 各向异性 材料软化与硬化
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镍基耐蚀合金热变形行为研究进展
8
作者 张晓慢 刘煜 +1 位作者 马天军 王俊 《热加工工艺》 北大核心 2026年第5期73-83,共11页
镍基耐蚀合金因其优异的综合性能而被广泛应用于核电、海洋工程以及航空航天等领域。由于变形抗力高、合金元素复杂,镍基耐蚀合金加工对设备要求高,热加工窗口窄,变形过程中极易出现粗晶、混晶和裂纹等不利情况,影响材料的服役性能。通... 镍基耐蚀合金因其优异的综合性能而被广泛应用于核电、海洋工程以及航空航天等领域。由于变形抗力高、合金元素复杂,镍基耐蚀合金加工对设备要求高,热加工窗口窄,变形过程中极易出现粗晶、混晶和裂纹等不利情况,影响材料的服役性能。通过建立本构模型、动态再结晶模型和热加工图,将热变形工艺参数对显微组织演变的影响进行定量化和可视化分析,有助于优化镍基耐蚀合金的热加工工艺,提高其成形性能和产品质量。本文阐述了不同体系镍基耐蚀合金的成分特性与应用,着重总结了镍基耐蚀合金热变形流变应力特征和组织演变规律方面的研究进展,以期为镍基耐蚀合金的工艺优化和性能提升提供理论支撑。 展开更多
关键词 镍基耐蚀合金 本构方程 动态再结晶模型 热加工图
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杯形件三旋轮流动旋压成形扩径机理研究
9
作者 夏琴香 陈凯文 +2 位作者 肖刚锋 周昊阳 陈灿 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第9期173-179,共7页
针对杯形件流动旋压成形时因扩径而影响零件成形精度的问题,基于ABAQUS/explicit平台构建了薄壁杯形件三旋轮流动旋压有限元模型,并通过试验验证了模型的可靠性,探索了各成形阶段材料的流动情况,分析了杯形件三旋轮流动旋压扩径产生的机... 针对杯形件流动旋压成形时因扩径而影响零件成形精度的问题,基于ABAQUS/explicit平台构建了薄壁杯形件三旋轮流动旋压有限元模型,并通过试验验证了模型的可靠性,探索了各成形阶段材料的流动情况,分析了杯形件三旋轮流动旋压扩径产生的机理,研究了进给比、旋轮成形角和旋轮圆角半径对扩径的影响规律。结果表明:在稳定旋压成形阶段,旋轮下方材料的流动存在一个分流面,将材料切向流动分成了两个相反方向,造成切向拉伸变形,旋轮两侧材料受到旋轮下方材料挤压的影响产生切向压缩变形,当两侧材料的压缩变形小于旋轮下方材料的拉伸变形时产生扩径;在旋压结束阶段,因为未变形段材料减少使刚度下降,毛坯口部发生翘曲现象,导致口部产生扩径。较大的进给比有利于保持稳定旋压成形阶段内径精度,但会导致旋压结束阶段产生较大扩径;增大旋轮成形角或减小旋轮圆角半径对减小稳定旋压成形阶段及旋压结束阶段的扩径均有利。 展开更多
关键词 杯形件 流动旋压 三旋轮 扩径机理 材料流动
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316L不锈钢的热变形行为和机理研究
10
作者 尹汉军 安维峥 +2 位作者 李辉 马强 王香 《热加工工艺》 北大核心 2026年第3期45-53,62,共10页
利用Gleeble 3800热模拟试验机,研究了316L不锈钢在变形温度为1000~1200℃,应变速率分别为0.001~10 s^(-1)时的热变形行为。结果表明:在热变形过程中,流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增大而增大,应变速率的降低,有利于亚结构向... 利用Gleeble 3800热模拟试验机,研究了316L不锈钢在变形温度为1000~1200℃,应变速率分别为0.001~10 s^(-1)时的热变形行为。结果表明:在热变形过程中,流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增大而增大,应变速率的降低,有利于亚结构向再结晶晶粒的转变,促进动态再结晶。当应变速率由0.001 s^(-1)增大至高于1 s^(-1)时,软化机制由动态再结晶为主转变为以动态回复为主,同时伴有少量的连续和不连续动态再结晶。建立了峰值应力本构方程,并基于动态材料模型绘制了真应变为0.7时的热加工图,结合显微组织和变形机理确定了316L不锈钢适合在1000~1180℃,0.001~0.34 s^(-1)和1080~1120℃,0.34~1 s^(-1)条件下进行加工,在失稳区变形会导致变形不均匀和晶粒粗大。 展开更多
关键词 316L不锈钢 热变形 本构方程 热加工图 变形机理
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镁合金壁板压弯成形曲率半径及回弹分析 被引量：1
11
作者 宋健 王忠堂 +2 位作者 梁海成 柳泉 沙海滨 《精密成形工程》 北大核心 2025年第1期51-59,共9页
目的对镁合金壁板变曲率压弯成形的回弹进行研究,分析壁板曲率半径和回弹量的变化规律,并建立壁板压弯成形几何模型,确定了材料性能参数、压弯成形工艺方案及成形工艺参数。方法采用数值模拟和实验的研究方法,在压下高度为3、5、7 mm、... 目的对镁合金壁板变曲率压弯成形的回弹进行研究,分析壁板曲率半径和回弹量的变化规律,并建立壁板压弯成形几何模型,确定了材料性能参数、压弯成形工艺方案及成形工艺参数。方法采用数值模拟和实验的研究方法,在压下高度为3、5、7 mm、成形温度为260℃条件下进行了筋高比为4∶3和5∶2的网格式壁板变曲率压弯实验。结果分析了实验过程中的等效应力分布规律,随着压下高度的增大,等效应力最大值增大,当压下高度为5 mm和7 mm时,最大等效应力超过壁板在260℃、压下速度为1 mm/s条件下的抗拉强度。随着筋高比逐渐增大,最大等效应力增大。分析了压弯成形工艺参数对镁合金壁板压弯成形回弹量的影响规律,随着压下高度的增大,壁板回弹量增大。随着筋高比的增大,壁板回弹量减小。当壁板所受最大等效应力小于抗拉强度时,筋高比为4∶3壁板的回弹率为45%,筋高比为5∶2壁板的回弹率为30%,回弹率与压下高度无关,保持定值,当最大等效应力超过抗拉强度时,回弹率逐渐降低。分析了镁合金壁板曲率半径与压下高度之间的关系,随着压下高度的增大,壁板曲率半径减小。结论壁板回弹量模拟值与实验值吻合较好,最大相对误差为6.91%。壁板曲率半径模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为4.21%。材料性能参数如下:泊松比为0.35,摩擦因数为0.3,质量密度为1.77×10^(-9) kg/mm3,当成形温度为260℃时,弹性模量为29.6 GPa。2种壁板变曲率压弯最佳工艺方案为温度260℃,压下高度依次为3、5、7 mm。 展开更多
关键词 AZ31 镁合金 壁板 曲率半径 回弹量
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考虑损伤影响的TC4钛合金改进型热加工图 被引量：1
12
作者 温东旭 熊萍萍 +3 位作者 张猛 高萌 黄亮 李建军 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第4期141-151,共11页
在TC4钛合金常见成形工艺参数条件(变形温度780~900°C和应变速率0.001~1 s^(-1))下开展高温拉伸试验,分析了成形工艺参数和应变速率敏感性指数对TC4钛合金高温流变行为的影响,分别建立了经典热加工图和考虑损伤影响的改进型热加工... 在TC4钛合金常见成形工艺参数条件(变形温度780~900°C和应变速率0.001~1 s^(-1))下开展高温拉伸试验,分析了成形工艺参数和应变速率敏感性指数对TC4钛合金高温流变行为的影响,分别建立了经典热加工图和考虑损伤影响的改进型热加工图。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力逐渐升高。流变应力的降低是由流变软化和塑性损伤的共同作用导致的,主要机制包括β相的动态回复和动态再结晶,α→β相转变和损伤累积导致的空洞萌生。高应变速率敏感性指数(m>0.2)主要集中在低应变速率区间(0.001~0.05 s^(-1)),这是由于在低应变速率条件下,TC4钛合金动态回复和动态再结晶行为发展较为充分,具备较好的颈缩扩散和转移能力,对应的材料断裂伸长率也较高。基于改进型热加工图,获得的流变失稳区对应的成形参数范围为变形温度780~900℃,应变速率0.1~1 s^(-1),流变失稳区范围比经典热加工图模型更大,并与高温高应变速率条件下的塑性损伤现象相吻合,表明改进型热加工图模型确定的变形安全区成形参数范围更为准确。最终,TC4钛合金的最佳成形工艺参数范围:区间I为变形温度780~810℃和应变速率0.001~0.02 s^(-1);区间II为变形温度810~900℃和应变速率0.006~0.1 s^(-1)。 展开更多
关键词 TC4钛合金 热加工图 拉伸变形 塑性损伤
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超声振动塑性机理及本构建模研究进展 被引量：2
13
作者 钟斌 王元龙 +2 位作者 张传伟 肖力 谢佳昊 《精密成形工程》 北大核心 2025年第1期164-182,共19页
超声振动辅助成形技术是一项能场与物理场交叉的新兴绿色成形技术,因其可显著提高材料成形质量、减少材料成形缺陷,被广泛应用于材料加工领域。目前研究普遍认为,致使材料流动应力下降的体积效应与降低界面摩擦的表面效应是声塑性效应... 超声振动辅助成形技术是一项能场与物理场交叉的新兴绿色成形技术,因其可显著提高材料成形质量、减少材料成形缺陷,被广泛应用于材料加工领域。目前研究普遍认为,致使材料流动应力下降的体积效应与降低界面摩擦的表面效应是声塑性效应的主要作用机制。概述了超声振动辅助拉拔、拉深、渐进成形等先进成形工艺的原理,总结了3种典型超声塑性成形工艺的特点和研究进展。在此基础上,综述了超声振动辅助塑性机理下的应力叠加效应、声软化效应、残余效应以及动态冲击效应等体积塑性机制以及矢量效应与局部热效应的表面塑性机制,并分别对超声振动辅助体积塑性机制与表面塑性机制的研究进展进行了总结。其次,重点从体积效应和表面效应2个方面综述了超声振动辅助塑性成形本构模型,并从唯象模型和物理模型两方面总结了体积效应下本构模型的研究现状,同时总结了表面效应下摩擦模型的研究进展。最后归纳了超声振动辅助成形机理应用中存在的问题并对发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 超声振动辅助 塑性成形 体积效应 表面效应 动态冲击效应 本构建模
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超声滚压对M50轴承钢摩擦学性能的影响 被引量：1
14
作者 姜宏伟 马玉洁 +3 位作者 周鹏文 杨万里 邵斌 宗影影 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第11期198-207,共10页
针对M50轴承钢因残余脱碳层导致的硬度降低和摩擦性能较差的问题,采用超声表面滚压(USR)技术进行表面强化处理。通过USR引发的剧烈塑性变形实现晶粒细化和加工硬化,从而提升含残余脱碳层的M50轴承钢的表面性能。采用不同滚压道次(一道... 针对M50轴承钢因残余脱碳层导致的硬度降低和摩擦性能较差的问题,采用超声表面滚压(USR)技术进行表面强化处理。通过USR引发的剧烈塑性变形实现晶粒细化和加工硬化,从而提升含残余脱碳层的M50轴承钢的表面性能。采用不同滚压道次(一道次与二道次)对试样进行处理,并开展20 min的摩擦磨损试验以评估其摩擦学性能。结果表明,经过一道次和二道次处理后,M50轴承钢表面的平均显微硬度分别提高了42.4%和47.1%,硬化层深度分别达50和70μm;平均摩擦因数分别降低5%和20%;磨痕深度则分别减小20%和40%。USR处理能够诱导位错形核并增加局部取向差,从而引发形变硬化与细晶强化机制,显著提高M50轴承钢的显微硬度,并显著改善其摩擦学性能。 展开更多
关键词 M50轴承钢 超声滚压 微观组织 显微硬度 摩擦学性能
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基于Zerilli-Armstrong和BP神经网络的15CrMoG合金钢本构模型研究
15
作者 刘宏伟 王伟 +3 位作者 代学蕊 马世博 穆振凯 王宝雨 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第7期175-183,共9页
采用Gleeble热模拟试验机,在应变速率5、10、15和20 s^(-1),温度1173.15、1273.15、1373.15和1473.15 K条件下对15CrMoG合金钢进行等温压缩试验。基于试验得到的真实应力和真实应变数据,分析15CrMoG钢的热变形行为,构建15CrMoG钢的Zeril... 采用Gleeble热模拟试验机,在应变速率5、10、15和20 s^(-1),温度1173.15、1273.15、1373.15和1473.15 K条件下对15CrMoG合金钢进行等温压缩试验。基于试验得到的真实应力和真实应变数据,分析15CrMoG钢的热变形行为,构建15CrMoG钢的Zerilli-Armstrong(Z-A)本构模型和BP神经网络模型,预测材料的流变应力。引入相关系数R和平均绝对相对误差e_(AARE)分析模型的精度,结果表明,Z-A本构模型的预测应力值与试验值的相关系数为0.9447,平均绝对相对误差为10.3%;采用应变的五阶多项式对模型的部分材料参数进行修正,得到修正的Z-A本构模型,修正模型的预测值与试验值的相关系数为0.9934,平均绝对相对误差为7.47%,模型精度得到明显提高。建立的BP神经网络模型的预测应力值与试验值的相关系数为0.9981,平均绝对相对误差为1.02%,具有更高的预测精度,能够更好地描述15CrMoG钢在高温下的热变形行为。 展开更多
关键词 Zerilli-Armstrong 本构模型 BP神经网络 15CrMoG合金钢 热变形行为
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超声能场对TC4合金弯曲回弹行为的影响
16
作者 卢雅悦 温东旭 +3 位作者 宁梦涛 高萌 黄亮 李建军 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第8期69-77,共9页
结合弯曲成形工艺实验和有限元模拟方法,系统研究了常温条件下不同超声工艺参数(超声频率、超声振幅)对成形板件弯曲回弹行为的影响。结果表明,施加超声能场后,成形板件的应力大幅降低,应力分布变化显著,弯曲回弹量随之减小。随着超声... 结合弯曲成形工艺实验和有限元模拟方法,系统研究了常温条件下不同超声工艺参数(超声频率、超声振幅)对成形板件弯曲回弹行为的影响。结果表明,施加超声能场后,成形板件的应力大幅降低,应力分布变化显著,弯曲回弹量随之减小。随着超声频率和超声振幅的增加,成形板件圆角接触段和弯曲段的应力均值和峰值均大幅下降,圆角接触段的应力波动趋于平稳。在超声条件为40 kHz-10μm时,圆角接触段和弯曲段的应力均值分别为411.85和350.50 MPa,与无超声相比,降幅分别高达61.95%和40.46%。这是由于超声能场可有效激活TC4合金的滑移系,促进位错运动,从而导致流变软化,降低成形载荷。同时,超声频率、超声振幅与成形板件的弯曲回弹量呈负相关,成形板件的回弹量从无超声时的76.05%降低至62.34%。因此,在TC4合金弯曲成形中施加超声能场辅助有助于降低材料流变应力,并有效抑制弯曲回弹,从而提高板件成形质量。 展开更多
关键词 TC4合金 超声能场 有限元模拟 回弹
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超塑性单轴拉伸的力学稳定性机制
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作者 李金钊 管志平 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第9期105-115,共11页
传统模型从应变速率敏感指数(m值)出发,认为m值是维持超塑性大伸长率、抑制超塑性颈缩发展的关键因素。但仅依赖m值无法解释超塑性的应变离域行为。为了弥补传统理论的不足,提出一种新的基于超塑性晶界粘滑运动的本构模型,并用μ值描述... 传统模型从应变速率敏感指数(m值)出发,认为m值是维持超塑性大伸长率、抑制超塑性颈缩发展的关键因素。但仅依赖m值无法解释超塑性的应变离域行为。为了弥补传统理论的不足,提出一种新的基于超塑性晶界粘滑运动的本构模型,并用μ值描述粘滑作用的强度。结合动静耦合建模方法,探究了不同m值和不同粘滑行为在超塑性大变形中的作用,进一步揭示超塑性大变形的力学稳定机制。模拟结果显示,m值是维持超塑性大应变的基础。同时,合适的粘滑行为抑制了颈缩发展,促进了整体变形的稳定性,足够强度的粘滑效应甚至可以实现无颈缩超塑性变形。 展开更多
关键词 超塑性 颈缩 粘滑行为 本构模型 应变离域
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基于3D-DIC技术的金属棒材单轴拉伸大应变硬化曲线测量研究 被引量：1
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作者 陈俊甫 章陈康平 +3 位作者 蔡晋辉 马丙辉 刘亚丕 王疆瑛 《中国测试》 北大核心 2025年第1期39-46,共8页
为精确测量金属棒材单轴拉伸颈缩后大应变范围硬化曲线,采用三维数字图像相关技术(3D-DIC)测量试样颈缩区域几何构型,基于Bridgman模型对颈缩后流动应力进行修正,评估Ludwik、Swift、Hockett-Sherby(H-S)和Voce模型对硬化曲线的拟合效果... 为精确测量金属棒材单轴拉伸颈缩后大应变范围硬化曲线,采用三维数字图像相关技术(3D-DIC)测量试样颈缩区域几何构型,基于Bridgman模型对颈缩后流动应力进行修正,评估Ludwik、Swift、Hockett-Sherby(H-S)和Voce模型对硬化曲线的拟合效果,开展单轴拉伸有限元模拟以验证大应变硬化曲线的可靠性。结果表明:以6061铝合金棒材为例,3D-DIC技术可以精确地获取试样颈缩最小横截面半径a和外轮廓曲率半径R的演化规律,结合Bidgman模型可以有效地获取颈缩后大应变硬化曲线,其应变范围(0~0.41)是常规单轴实验所获取硬化曲线应变范围(0~0.058)的7倍,Hockett-Sherby硬化模型具有最佳的硬化曲线拟合优度,基于该模型的单轴拉伸模拟输出载荷-位移曲线和应变云图与实验测量结果基本一致,证实3D-DIC技术结合Bridgman模型能够精确地测量金属棒材单轴拉伸颈缩后大应变范围的硬化曲线。 展开更多
关键词 三维数字图像相关技术 单轴拉伸 颈缩 硬化曲线 应力修正
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基于正交试验的单层实心球铰滚压成形工艺优化
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作者 王凯旋 王送来 +3 位作者 曾先会 沈意平 吴启舟 王金辉 《锻压技术》 北大核心 2025年第1期148-155,共8页
为研究单层实心球铰滚压成形工艺,建立了球铰滚压成形三维有限元模型,采用正交试验法对球铰滚压成形工艺参数进行分析,获得了影响球铰加工压力、圆度的因素的主次顺序,得到了不同滚压参数对球铰加工质量的影响规律。结果表明,球铰滚压... 为研究单层实心球铰滚压成形工艺,建立了球铰滚压成形三维有限元模型,采用正交试验法对球铰滚压成形工艺参数进行分析,获得了影响球铰加工压力、圆度的因素的主次顺序,得到了不同滚压参数对球铰加工质量的影响规律。结果表明,球铰滚压成形过程中,影响球铰加工压力和球铰圆度的主要因素为进给量,次要因素为滚轮转速和滚压时间。球铰滚压成形过程中应选取合适的滚轮转速和进给量,在缩短滚压时间的同时,保障加工质量、提高加工效率。适宜的工艺参数为:滚轮转速为4 rad·s^(-1),进给量为1 mm,滚压时间为15 s。研究为单层实心球铰滚压成形的工艺参数设计和滚压成形装备研发提供了理论支持和现实意义。 展开更多
关键词 单层实心球铰 滚压成形 成形质量 加工压力 圆度
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加工图理论研究进展 被引量：115
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作者 曾卫东 周义刚 +3 位作者 周军 俞汉清 张学敏 徐斌 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期673-677,共5页
综述了基于原子模型的Raj加工图和基于动态材料模型(DMM)加工图的研究进展,重点介绍了DMM的原理,对比分析了几种常见的塑性失稳判断准则的优缺点,并以基于DMM加工图为例,分析了材料成形过程中各种变形机制,并进一步阐明了加工图的发展... 综述了基于原子模型的Raj加工图和基于动态材料模型(DMM)加工图的研究进展,重点介绍了DMM的原理,对比分析了几种常见的塑性失稳判断准则的优缺点,并以基于DMM加工图为例,分析了材料成形过程中各种变形机制,并进一步阐明了加工图的发展方向。 展开更多
关键词 加工图 耗散 动态材料模型 塑性失稳判断准则 绝热剪切带
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