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不同损伤模型的TC4钛合金高温损伤数值仿真及裂纹预测
1
作者
陈学文
张博
+2 位作者
白荣忍
杨怡思
akiyoshi
osaka
《河南科技大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2023年第2期1-7,共7页
对TC4钛合金进行温度800~1000℃、应变速率0.01~5 s^(-1)条件下热拉伸试验。基于Normalized Cockcroft&Latham、Oyane和Rice&Tracey 3种损伤模型,引入了Zener-Hollomon参数,通过遗传算法识别临界损伤值,建立TC4钛合金高温损伤...
对TC4钛合金进行温度800~1000℃、应变速率0.01~5 s^(-1)条件下热拉伸试验。基于Normalized Cockcroft&Latham、Oyane和Rice&Tracey 3种损伤模型,引入了Zener-Hollomon参数,通过遗传算法识别临界损伤值,建立TC4钛合金高温损伤模型。将这3种高温损伤模型集成到Forge软件中,分别对拉伸试验进行仿真计算,比较拉伸试样仿真与试验的断裂长度与断口形貌。结果表明:基于Normalized Cockcroft&Latham高温损伤模型的相关系数R值最大,为0.997。模拟与试验断裂长度具有良好的相关性,且模拟断口与试验断口的形状、颈缩程度吻合度最好,表明该高温损伤模型最适用于预测TC4钛合金的损伤行为。
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关键词
TC4钛合金
优化反求
高温损伤模型
数值模拟
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职称材料
Ti6Al4V钛合金高温损伤模型及损伤机理
被引量：
1
2
作者
张博
陈学文
+3 位作者
白荣忍
杨怡思
郭乐乐
akiyoshi
osaka
《材料热处理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第9期186-192,共7页
在800~1000℃及应变速率为0.01~5 s^(-1)条件下对Ti6Al4V钛合金进行了高温拉伸试验,研究了其高温损伤行为。基于Normalized Cockcroft-Latham(NCL)损伤模型,提出了考虑温度及应变速率的高温损伤模型,采用Gleeble Fracture Limit(GFL)方...
在800~1000℃及应变速率为0.01~5 s^(-1)条件下对Ti6Al4V钛合金进行了高温拉伸试验,研究了其高温损伤行为。基于Normalized Cockcroft-Latham(NCL)损伤模型,提出了考虑温度及应变速率的高温损伤模型,采用Gleeble Fracture Limit(GFL)方法测定了Ti6Al4V合金的临界损伤值。对Ti6Al4V合金拉伸过程进行了仿真模拟,并与拉伸试验的断裂长度进行对比。观察了合金的拉伸断口,分析变形条件对其断口形貌的影响。结果表明:模拟结果与试验结果的吻合度较高,相关系数R为0.993,表明该损伤模型对Ti6Al4V合金的损伤具有较高的预测精度;断口分析表明Ti6Al4V合金高温下为韧性断裂,且在较高的温度和较低的应变速率下表现出较好的塑韧性。
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关键词
TI6AL4V钛合金
GFL方法
高温损伤模型
数值模拟
原文传递
基于响应面法的人工股骨单胞结构设计及优化
3
作者
连婷婷
陈学文
+2 位作者
张博
王广欣
akiyoshi
osaka
《中国组织工程研究》
CAS
北大核心
2022年第28期4429-4434,共6页
背景:人工骨植入是治疗骨质严重疏松及骨损伤的重要方法,然而植入时需要考虑其与宿主骨的机械相容性,尤其要使人工骨的杨氏模量与宿主骨相匹配。目的:分析单胞结构类型、支柱尺寸和孔径尺寸对单胞结构的杨氏模量及孔隙率的影响。方法:...
背景:人工骨植入是治疗骨质严重疏松及骨损伤的重要方法,然而植入时需要考虑其与宿主骨的机械相容性,尤其要使人工骨的杨氏模量与宿主骨相匹配。目的:分析单胞结构类型、支柱尺寸和孔径尺寸对单胞结构的杨氏模量及孔隙率的影响。方法:设计了3种可以描述骨骼微观结构的单胞结构(支杆单胞、带孔板单胞、圆柱孔单胞),设计正交实验,基于有限元模拟对单胞结构进行静力学分析。通过极差和方差分析研究3种单胞结构类型、支柱尺寸和孔径尺寸对单胞结构杨氏模量及孔隙率的影响。基于正交实验数据建立响应面近似模型,以股骨近端的松质骨杨氏模量为优化目标,选择序列二次规划法对单胞结构进行优化参数设计。结果与结论:极差和方差分析的结果表明,以上3因素影响单胞结构杨氏模量的主次顺序为:支柱尺寸>孔径尺寸>结构类型,影响单胞结构孔隙率的主次顺序为:支柱尺寸>结构类型>孔径尺寸。选用响应面法建立近似模型,以股骨的杨氏模量0.97 GPa为优化目标,采用序列二次规划法对单胞结构进行优化,再进行模拟验证。验证结果表明所采用的优化设计方法是有效的,从而为人工骨的结构提供了新的设计方法。
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关键词
股骨
人工骨
单胞结构
有限元分析
压缩性能
正交实验
优化设计
下载PDF
职称材料
题名
不同损伤模型的TC4钛合金高温损伤数值仿真及裂纹预测
1
作者
陈学文
张博
白荣忍
杨怡思
akiyoshi
osaka
机构
河南科技大学材料科学与工程学院
冈山大学工学院
出处
《河南科技大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2023年第2期1-7,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51575162)
国家重点研发计划项目(2020YFB2008400)。
文摘
对TC4钛合金进行温度800~1000℃、应变速率0.01~5 s^(-1)条件下热拉伸试验。基于Normalized Cockcroft&Latham、Oyane和Rice&Tracey 3种损伤模型,引入了Zener-Hollomon参数,通过遗传算法识别临界损伤值,建立TC4钛合金高温损伤模型。将这3种高温损伤模型集成到Forge软件中,分别对拉伸试验进行仿真计算,比较拉伸试样仿真与试验的断裂长度与断口形貌。结果表明:基于Normalized Cockcroft&Latham高温损伤模型的相关系数R值最大,为0.997。模拟与试验断裂长度具有良好的相关性,且模拟断口与试验断口的形状、颈缩程度吻合度最好,表明该高温损伤模型最适用于预测TC4钛合金的损伤行为。
关键词
TC4钛合金
优化反求
高温损伤模型
数值模拟
Keywords
TC4 titanium alloy
optimization inverse
high temperature damage model
numerical simulation
分类号
TG316 [金属学及工艺—金属压力加工]
下载PDF
职称材料
题名
Ti6Al4V钛合金高温损伤模型及损伤机理
被引量：
1
2
作者
张博
陈学文
白荣忍
杨怡思
郭乐乐
akiyoshi
osaka
机构
河南科技大学材料科学与工程学院
冈山大学工学院
出处
《材料热处理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第9期186-192,共7页
基金
国家自然科学基金(51575162)
国家重点研发计划资助项目(2020YFB2008400)。
文摘
在800~1000℃及应变速率为0.01~5 s^(-1)条件下对Ti6Al4V钛合金进行了高温拉伸试验,研究了其高温损伤行为。基于Normalized Cockcroft-Latham(NCL)损伤模型,提出了考虑温度及应变速率的高温损伤模型,采用Gleeble Fracture Limit(GFL)方法测定了Ti6Al4V合金的临界损伤值。对Ti6Al4V合金拉伸过程进行了仿真模拟,并与拉伸试验的断裂长度进行对比。观察了合金的拉伸断口,分析变形条件对其断口形貌的影响。结果表明:模拟结果与试验结果的吻合度较高,相关系数R为0.993,表明该损伤模型对Ti6Al4V合金的损伤具有较高的预测精度;断口分析表明Ti6Al4V合金高温下为韧性断裂,且在较高的温度和较低的应变速率下表现出较好的塑韧性。
关键词
TI6AL4V钛合金
GFL方法
高温损伤模型
数值模拟
Keywords
Ti6Al4V titanium alloy
GFL method
high temperature damage model
the numerical modelling
分类号
TG146.2 [一般工业技术—材料科学与工程]
原文传递
题名
基于响应面法的人工股骨单胞结构设计及优化
3
作者
连婷婷
陈学文
张博
王广欣
akiyoshi
osaka
机构
河南科技大学材料科学与工程学院
冈山大学工学院
出处
《中国组织工程研究》
CAS
北大核心
2022年第28期4429-4434,共6页
基金
中国03专项基金(2017ZX02408003),项目负责人:王广欣
河南省高纯材料制备及应用技术创新型科技团队,项目负责人:陈学文。
文摘
背景:人工骨植入是治疗骨质严重疏松及骨损伤的重要方法,然而植入时需要考虑其与宿主骨的机械相容性,尤其要使人工骨的杨氏模量与宿主骨相匹配。目的:分析单胞结构类型、支柱尺寸和孔径尺寸对单胞结构的杨氏模量及孔隙率的影响。方法:设计了3种可以描述骨骼微观结构的单胞结构(支杆单胞、带孔板单胞、圆柱孔单胞),设计正交实验,基于有限元模拟对单胞结构进行静力学分析。通过极差和方差分析研究3种单胞结构类型、支柱尺寸和孔径尺寸对单胞结构杨氏模量及孔隙率的影响。基于正交实验数据建立响应面近似模型,以股骨近端的松质骨杨氏模量为优化目标,选择序列二次规划法对单胞结构进行优化参数设计。结果与结论:极差和方差分析的结果表明,以上3因素影响单胞结构杨氏模量的主次顺序为:支柱尺寸>孔径尺寸>结构类型,影响单胞结构孔隙率的主次顺序为:支柱尺寸>结构类型>孔径尺寸。选用响应面法建立近似模型,以股骨的杨氏模量0.97 GPa为优化目标,采用序列二次规划法对单胞结构进行优化,再进行模拟验证。验证结果表明所采用的优化设计方法是有效的,从而为人工骨的结构提供了新的设计方法。
关键词
股骨
人工骨
单胞结构
有限元分析
压缩性能
正交实验
优化设计
Keywords
femur
artificial bone
unit cell structure
finite element analysis
compression properties
orthogonal test
optimization design
分类号
R459.9 [医药卫生—治疗学]
R318.08 [医药卫生—临床医学]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
不同损伤模型的TC4钛合金高温损伤数值仿真及裂纹预测
陈学文
张博
白荣忍
杨怡思
akiyoshi
osaka
《河南科技大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
2
Ti6Al4V钛合金高温损伤模型及损伤机理
张博
陈学文
白荣忍
杨怡思
郭乐乐
akiyoshi
osaka
《材料热处理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
原文传递
3
基于响应面法的人工股骨单胞结构设计及优化
连婷婷
陈学文
张博
王广欣
akiyoshi
osaka
《中国组织工程研究》
CAS
北大核心
2022
0
下载PDF
职称材料
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