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钛合金电致塑性本构方程及多物理场耦合分析 被引量:1
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作者 韩建超 张孟非 +3 位作者 王斌 国生辉 贾燚 王涛 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期421-433,共13页
脉冲电流激发的电致塑性效应能够显著提高钛合金的成形能力,而电塑性效应是融合“电-热-结构”多物理场综合作用的结果,构建电辅助有限元模型对于分析其塑性变形行为及优化成形工艺参数具有重要意义。以Ti-6Al-4V合金为研究对象进行不... 脉冲电流激发的电致塑性效应能够显著提高钛合金的成形能力,而电塑性效应是融合“电-热-结构”多物理场综合作用的结果,构建电辅助有限元模型对于分析其塑性变形行为及优化成形工艺参数具有重要意义。以Ti-6Al-4V合金为研究对象进行不同电流密度、温度及应变速率下的电辅助拉伸试验;基于Johnson-Cook模型建立一个考虑热效应与非热效应的本构模型,其相关系数R^(2)均高于0.95,平均相对误差低于2%;基于此模型对电脉冲辅助拉伸过程中物理场进行有限元分析,当电流密度为4.19 A/mm^(2)时,随着试样拉伸至颈缩,电流密度相较于初始值升高21.96%,导致标距段内温度梯度明显增大,温差由68.69℃增至95.52℃,与同温度350℃高温试验相比,在应变场上表现为整体均匀程度降低,由于非热效应的作用峰值应力降低了49 MPa,模型预测的应力-应变结果与试验数据相比呈现较高的拟合精度,为进一步研究电辅助成形工艺及电致塑性机理提供了理论方法。 展开更多
关键词 钛合金 电致塑性效应 电辅助本构方程 多物理场耦合建模
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45/316L复合管三辊斜轧组元金属变形规律研究
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作者 季策 吴晋 +2 位作者 李子轩 王涛 黄庆学 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期77-87,共11页
针对具有组元熔点高、变形抗力大、界面复合难等特征的高强耐蚀无缝金属复合管高效连续成形难题,提出了无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺。基于ABAQUS软件建立了45/316L复合管三辊斜轧复合过程数值仿真模型,研究了不同减径量和初始组元... 针对具有组元熔点高、变形抗力大、界面复合难等特征的高强耐蚀无缝金属复合管高效连续成形难题,提出了无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺。基于ABAQUS软件建立了45/316L复合管三辊斜轧复合过程数值仿真模型,研究了不同减径量和初始组元金属壁厚占比时的减径率、减壁率、伸长率和组元金属壁厚占比等参数变化规律,最后通过试验成功制备了45/316L复合管,验证了仿真分析准确性。研究结果表明:在端部焊接、轧辊和芯棒多重约束作用下45碳钢管和316L不锈钢管实现被迫同步变形,组元金属壁厚占比基本不变,为实现目标尺寸规格精准控制奠定理论基础;拉剪试验表明拉剪断裂发生于45碳钢基体侧,侧弯试验后复合界面无开裂,复合界面实现高强冶金结合。因此,三辊斜轧复合工艺为实现高强耐蚀无缝金属复合管的组元厚比精确可控、界面高强冶金结合、高效连续近终成形提供了新思路。 展开更多
关键词 复合管 斜轧 变形规律 层厚比 冶金结合
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基于ABAQUS二次开发的无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺参数化建模与数值模拟 被引量:3
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作者 吴晋 季策 +1 位作者 李子轩 王涛 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期9-15,共7页
通过分析无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺原理与凝练关键工艺因素,基于Python语言和ABAQUS二次开发功能搭建了专用数值模拟系统,实现了参数化建模并开展了数值模拟研究。结果表明,45/316L复合管三辊斜轧复合过程中经历正圆形-三角形-正... 通过分析无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺原理与凝练关键工艺因素,基于Python语言和ABAQUS二次开发功能搭建了专用数值模拟系统,实现了参数化建模并开展了数值模拟研究。结果表明,45/316L复合管三辊斜轧复合过程中经历正圆形-三角形-正圆形变形过程,螺旋前进过程中通过交替进行直径减小与壁厚减薄实现周向均匀变形,基于数值模拟开展试验研究。在轧制温度1200℃,轧制速度450 r·min^(-1),目标外径为Φ60 mm时,成功制备壁厚分布均匀的45/316L复合管,拉剪断口位于45碳钢基体侧,证明复合界面实现冶金结合。 展开更多
关键词 二次开发 复合管 轧制复合 数值模拟 成形机理
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基于梯度下降的串联机械臂逆运动学求解
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作者 郑涧 史汉卿 +2 位作者 张金柱 王涛 黄庆学 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第11期78-82,共5页
将梯度下降法用于机械臂的逆运动学求解,解决了不同自由度串联机械臂逆运动学求解的问题;将求解过程中间解利用起来,在保证了系统性能的同时,完成了轨迹规划任务;针对使用梯度下降得到的轨迹较差的问题,采用改进的梯度下降对轨迹进行了... 将梯度下降法用于机械臂的逆运动学求解,解决了不同自由度串联机械臂逆运动学求解的问题;将求解过程中间解利用起来,在保证了系统性能的同时,完成了轨迹规划任务;针对使用梯度下降得到的轨迹较差的问题,采用改进的梯度下降对轨迹进行了优化。用OpenGL和C++搭建了仿真平台,对六自由度和七自由度机械臂进行了仿真,算法收敛精度可达到0.01 mm,实验结果表明将梯度下降用于机械臂逆运动学求解具有实用性。 展开更多
关键词 机械臂 梯度下降法 正逆运动学 轨迹规划
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基于PSO-BP神经网络模型的654SMO热变形行为预测
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作者 张博文 闫德安 +3 位作者 和鹏越 管煜 陈锐 刘元铭 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期368-377,共10页
针对654SMO超级奥氏体不锈钢的热变形行为进行研究,采用Arrhenius模型与粒子群算法优化的BP神经网络模型(PSO-BP神经网络)对654SMO超级奥氏体不锈钢热变形行为进行预测,将其结果进行对比获得最优模型。通过实验获得变形温度在1 000~1 20... 针对654SMO超级奥氏体不锈钢的热变形行为进行研究,采用Arrhenius模型与粒子群算法优化的BP神经网络模型(PSO-BP神经网络)对654SMO超级奥氏体不锈钢热变形行为进行预测,将其结果进行对比获得最优模型。通过实验获得变形温度在1 000~1 200℃、应变速率为0.1~10 s^(-1)条件下的真应力,并采用考虑应变修正的Arrhenius模型和PSO-BP神经网络模型对实验数据进行训练,通过计算均方相关系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(AARE),对预测结果量化并且进行比较。最后基于实验实测数据和PSO-BP模型的预测数据得到应变为0.3和0.6的热加工图。结果表明:相比于传统的Arrhenius模型,PSO-BP神经网络模型具有更高的准确性和适用性,为654SMO的热加工工艺提供理论指导。 展开更多
关键词 654SMO超级奥氏体不锈钢 热变形预测 Arrhenius本构方程 PSO-BP神经网络
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镁/铝复合板热轧过程轧制力和厚度预测与分析
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作者 苏军 郝平菊 +2 位作者 刘元铭 王振华 王涛 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2627-2640,共14页
热轧镁/铝复合板各层厚度直接决定了它能否满足不同环境条件下的使用要求,因此,研究决定各层厚度的轧制力和厚度预测模型对轧制过程控制和产品的性能提升具有重要的意义。本文建立了AZ31B镁合金和5052铝合金在轧制过程中变形抗力的PSO-B... 热轧镁/铝复合板各层厚度直接决定了它能否满足不同环境条件下的使用要求,因此,研究决定各层厚度的轧制力和厚度预测模型对轧制过程控制和产品的性能提升具有重要的意义。本文建立了AZ31B镁合金和5052铝合金在轧制过程中变形抗力的PSO-BP预测模型,高精度地表征其在不同温度、应变和应变速率下的变形特性。结果表明:镁合金对应模型的的R2、RMSE和AARE分别为0.99165、3.4251和0.56%,铝合金对应模型的R2、RMSE和AARE分别为0.99496、2.8092和1.43%,验证了PSO-BP模型用于描述两种金属材料的准确性和可靠性。在镁/铝复合板轧制过程中,轧制力随着压下率和入口总厚度的增加而增大,随着入口厚比的减小,轧制力呈增大的趋势。镁/铝复合板出口厚比随着压下率和入口总厚度的增大而减小,随着入口厚比的减小,出口厚比也呈减小的趋势。 展开更多
关键词 镁/铝复合板 PSO-BP神经网络 变形抗力 轧制力 各层厚度
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带包覆层管道缺陷的脉冲涡流检测方法研究
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作者 李佳东 张彦杰 +4 位作者 邱俊杰 赵希来 邬宇 焦少妮 任思齐 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期137-146,共10页
包覆层管道被广泛应用于化工、石油、燃气等行业,管道腐蚀引起的裂缝、局部腐蚀等都可能带来重大安全隐患,因此对管道缺陷的检测变得极其重要。但管道上较厚的包覆层导致常规的无损检测很难检测到管道的缺陷,而脉冲涡流无损检测技术因... 包覆层管道被广泛应用于化工、石油、燃气等行业,管道腐蚀引起的裂缝、局部腐蚀等都可能带来重大安全隐患,因此对管道缺陷的检测变得极其重要。但管道上较厚的包覆层导致常规的无损检测很难检测到管道的缺陷,而脉冲涡流无损检测技术因其具有强大的激励能量和出色的穿透能力,能够在不拆除包覆层的情况下对管道进行缺陷检测。本研究旨在分析不同信号特征下对缺陷检测的有效性,文章首先利用仿真软件建立带包覆层管道的三维有限元模型,其次选取差分电压峰值、差分电压峰值时间、差分电压过零时间、差分信号基频幅值作为信号特征,对信号特征与缺陷的关系进行分析,最终选取出更适合的评估信号。仿真结果表明:差分电压峰值与基频幅值随缺陷弧长增大而增大,随缺陷深度增大而增大。峰值时间、过零时间只与深度有关,且随外表面深度增大而增大、随内表面深度增大而减小。并通过信号特征与缺陷的拟合,选取出适用于缺陷分辨的信号。这项研究有助于优化脉冲涡流无损检测技术在包覆层管道缺陷检测中的应用,提高检测的准确性和效率。 展开更多
关键词 脉冲涡流 包覆层管道 有限元仿真 信号分析
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轧机工作辊水平非线性振动及智能衬板吸振
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作者 和东平 蒋莉 +2 位作者 徐慧东 刘元铭 王涛 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期108-119,共12页
板带轧机振动理论的研究对板材的质量和设备的稳定运行至关重要。考虑轧制力的水平动态激励、工作辊轴承座与牌坊之间的非线性阻尼、非线性刚度以及间隙等因素的影响,建立轧机工作辊水平非线性振动分数阶动力学模型。通过平均法求解得... 板带轧机振动理论的研究对板材的质量和设备的稳定运行至关重要。考虑轧制力的水平动态激励、工作辊轴承座与牌坊之间的非线性阻尼、非线性刚度以及间隙等因素的影响,建立轧机工作辊水平非线性振动分数阶动力学模型。通过平均法求解得到了上工作辊水平非线性振动的幅频特性曲线方程,分析轧制力的水平动态激励幅值、刚度系数、非线性阻尼系数以及分数阶微分项的系数与阶次对系统主共振幅频特性曲线的影响。设计一种用于安装在轧机牌坊和上工作辊轴承座之间的液压智能衬板,运用多尺度法求解得到安装智能衬板系统的幅频特性曲线方程,分析衬板的刚度系数和阻尼系数对幅频特性的影响,通过数值仿真研究智能衬板对水平非线性振动的控制效果,最后通过试验验证智能衬板设计的可行性和正确性,为轧机非线性动力学分析及稳定性控制提供了一种新思路,对现实生产具有重要指导意义。 展开更多
关键词 轧机 水平非线性振动 分数阶建模 多尺度法 智能衬板
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难变形合金用轧辊感应加热温度控制策略及温辊轧制实验
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作者 张帅帅 李苒 +5 位作者 牛辉 王昊 卫俊鑫 袁振豪 贾燚 韩建超 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期235-243,共9页
针对轧辊电磁感应加热温度控制方法展开研究,开发了轧辊温度控制策略,调控轧辊辊面工作区温度。通过DEFORM模拟轧辊感应加热过程辨识轧辊感应加热数学模型参数,结合自适应模糊PID控制算法使用Simulink进行控制器的搭建与仿真,并进行轧... 针对轧辊电磁感应加热温度控制方法展开研究,开发了轧辊温度控制策略,调控轧辊辊面工作区温度。通过DEFORM模拟轧辊感应加热过程辨识轧辊感应加热数学模型参数,结合自适应模糊PID控制算法使用Simulink进行控制器的搭建与仿真,并进行轧辊静态局部感应加热温度调控实验验证。结果表明,辊面温度围绕目标温度值小幅振荡,温度控制过程无超调,预设温度550℃时最大误差小于25℃。最后与传统包套轧制工艺进行对比,分析温辊轧制Ti/Ti Al复合板的显微组织,结果表明温辊轧制工艺使Ti Al侧具有更细小的晶粒尺寸,界面区域宽度为75μm,通过轧辊加热和减小包套厚度使界面宽度减小25%。 展开更多
关键词 轧辊感应加热 温度闭环控制 自适应模糊PID 温辊轧制
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TiC_(p)/Ti复合材料环件成形数值模拟及实验研究
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作者 郭鹏坤 嵇祥 +4 位作者 连启豪 冯弘 韩建超 智少勇 张长江 《内蒙古工业大学学报(自然科学版)》 2024年第5期408-416,共9页
为了研究TiC_(p)/Ti复合材料环件成形能力,采用Deform-3D软件对不同温度预热后的坯料在不同冲孔速度下的环件成形过程进行数值模拟,分析了凸模载荷、最大主应力、金属流动速率和损伤值变化。结果表明,高的预热温度和低的冲孔速度有利于... 为了研究TiC_(p)/Ti复合材料环件成形能力,采用Deform-3D软件对不同温度预热后的坯料在不同冲孔速度下的环件成形过程进行数值模拟,分析了凸模载荷、最大主应力、金属流动速率和损伤值变化。结果表明,高的预热温度和低的冲孔速度有利于材料成形,综合考虑最终确定1000℃预热和30 mm/s冲孔速度为环件成形的最佳工艺。本研究通过1050℃镦拔锻造制备锻坯和1000℃、30 mm/s下冲孔,成功制备得到了TiC_(p)/Ti复合材料环件,所得环件微观组织比较均匀,由片层α相、等轴α相、残余β相和TiC_(p)构成。TiC_(p)/Ti复合材料环件的室温抗拉强度达1237.08 MPa,延伸率为5.0%,650℃下的抗拉强度达757.35 MPa,延伸率为7.8%,兼具优异的室高温力学性能,可满足航空航天工业对高温钛基材料环件日益增长的性能需求。 展开更多
关键词 复合材料 环件成形 数值模拟 力学性能
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成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响
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作者 王健 王重阳 +2 位作者 丁梓峻 熊浪 胥亮 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期36-45,共10页
为提升纤维金属层板成形质量和成形精度,研究了不同成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响规律。通过回弹角度测量、微观形貌分析以及三点弯曲试验,研究了制板成形、成形固化和混合共冲3种不同成形路径对纤维金属层板U形件成形... 为提升纤维金属层板成形质量和成形精度,研究了不同成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响规律。通过回弹角度测量、微观形貌分析以及三点弯曲试验,研究了制板成形、成形固化和混合共冲3种不同成形路径对纤维金属层板U形件成形特性的影响。结果表明,混合共冲制备的试件回弹角度为1.34°,中间层内外侧0°方向碳纤维发生拉伸断裂,并形成了贫富树脂区和厚度不均匀等宏观缺陷。成形固化制备的试件回弹角度为2.84°,中间层内外侧0°方向碳纤维均发生拉伸断裂,厚度分布均匀,无宏观缺陷,综合性能较好,成形质量较为可控。 展开更多
关键词 Al/CFRTP/Al层板 冲压成形 成形路径 回弹角度 成形质量
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