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    合金管水閘地基穩定性(Ⅰ)—基本原理

    合金管水閘地基穩定性(Ⅰ)—基本原理

    • 所屬:15CrMoG合金管
    • 時間:2019-12-20 11:35:35
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    本論文研究了選擇性激光熔化(SLMAl-Si合金的工藝參數及力學性能,討論了工藝參數和熱處理工藝對SLMAl-Si合金的顯微形貌、物相分布及力學性能的影響,取得一些重要研究成果。獲得了SLMAl-Si合金的最優化工藝參數為:激光能量,200W激光掃描速度,375mm/至1125mm/激光掃描間距,0.15mm激光停留時間,80μs鋪粉層厚,50μm保護氣氛,Ar或N2揭示了不同工藝參數條件下選擇性激光熔化Al-Si合金的微觀形貌、物相分布和力學性能。SLMAl-Si合金的微觀結構由納米級球狀Si顆粒和島狀的Al基體組成,部分Si顆粒被固溶到Al基體中形成了固溶強化。制得的不同Si含量的合金管SLMAl-Si合金的強度和韌性均優于鑄造Al-Si合金,其中,Al-12Si合金的斷裂強度(368MPa提高了22.7%屈服強度(224MPa鑄造性能的1.5倍,斷裂韌性(4.8%也提高了1倍。隨著Si含量的增加,SLMAl-Si合金的斷裂強度和屈服強度增大,斷裂韌性減小。合金管水閘地基穩定性(Ⅰ)基本原理大變形有限元法計算合金管水閘地基穩定性(Ⅰ)基本原理在水閘地基整體穩定性研究中,選擇彈塑性大變形有限元進行計算。采用大變形問題的UpdatedLagrangian描述方法,基于土體失穩過程是合金管彈塑性大變形的問題,建立了土體穩定分析的彈塑性大變形有限元模型,提出了坐標更新和非線性方程組線性化的方法,推導了相應的計算公式。提出了包含應變路徑加載歷史的全新成形極限評價指標Fsp,為準確判斷連續應變路徑變化條件下的金屬薄板成形性提供了科學的依據,為驗證該成形性評價指標的準確性,基于拉延成形工藝中材料的變形模式,設計了拉延-反拉延成形極限試驗裝置,通過試驗研究了采用DIC技術獲取板料成形過程中實時應變路徑的方法和成形極限應變狀態的判斷方法。測量得到板料初始失效點的應變路徑數據表明,拉延-反拉延成形極限試驗裝置成功的實現了薄板成形過程中應變路徑的典型變化,得到連續應變路徑變化模式包括:單軸拉伸-平面應變轉變模式、等雙軸拉伸-平面應變轉變模式、平面應變-等雙軸拉伸-平面應變轉變模式?;诶?反拉延成形極限試驗合金管料的變形特點,修正了鋁管極限拱頂高評價指標,定量地分析了試樣形狀和工藝條件對拉延-反拉延成形極限試驗過程中應變路徑和修正的極限拱頂高評價指標的影響,依據測量得到試樣初始失效點應變路徑試驗數據驗證了所提出的連續應變路徑變化條件下的薄板成形性評價指標的準確性。

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    合金管考慮非線性應變路徑引起的材料潛在硬化(LatentHarden效應的各向異性本構模型,該模型通過引入反映材料變形過程加載路徑變化的內變量,分別考慮了非線性應變路徑加載中材料微結構變化對各向同性硬化和隨動硬化模量的影響,反映了材料特性的應變路徑相關性,能夠表征材料在反向加載時的包辛格效應和正交應變路徑變化時的交叉硬化效應,彌補了標準的各向同性-隨動強化組合模型存在沒有考慮因非比例加載路徑變化引起的潛在硬化效應的缺陷。編寫了二次開發材料子程序UMA T將該模型集成到薄板成形有限元數值模擬軟件LS-DYNA 中。采用文中建立的各向異性本構模型對拉延-反拉延成形極限試驗和先進高強度鋼的扭曲回彈進行了數值模擬仿真,得到結果和相應的試驗數據比較表明,考慮了潛在硬化效應的強化模型結合先進的各向異性屈服準則提高了數值模擬的精度。

          溫度和應變率對22MnB5超高強度1cr5mo合金管鋼的材料特性和力學行為的影響,引入Logist方程對熱成形板料塑性各向異性特性的溫度相關性進行描述,構建了熱成形工藝條件下的塑形各向異性材料本構模型,合金管建立的本構方程對板料在高溫奧氏體條件下的流動行為描述與試驗結果一致;基于M-K模型,計算得到恒溫常應變率穩態條件下的成形極限曲線,結果表明,考慮的工藝條件范圍內,當溫度升高時,板料的成形性提高,當應變率增加時,成形極限曲線有所提高;構建了適用于熱沖壓成形工藝過程的三維成形極限曲面,建立了15crmog合金管B立柱的熱-力耦合有限元模型,B立柱熱成形數值模擬結果和試驗結果的對比表明,對成形后零件截面的厚度分布二者吻合良好,有限元仿真準確的預測了工件的破裂失效位置,驗證了所建立的材料本構模型和熱-力耦合模型的準確性以及三維成形極限曲面在熱成形工藝中應用的有效性,提出的合金管熱沖壓成形極限的模擬預測方法為溫熱狀態下薄板的成形性分析提供了重要的依據。針對傳統的鑄造鋁合金成型中對復雜形狀零部件的生產存在模具成本高、生產周期長、材料利用率低等突出問題。


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