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期刊信息/Journal information
中国机械工程
中国机械工程学会
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中国机械工程学会

周佑启

半月刊

1004-132X

paper@cmemo.org.cn

027-88011893

430068

湖北省武汉市湖北工业大学772信箱

中国机械工程/Journal China Mechanical EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国机械工程学会会刊。反映中国机械工程领域重大学术进展，报道中国机械工程学会系统的最新学术信息，围绕机械企业科技进步传播重大科技成果，就机械工程界的热点开展讨论，不断跟踪世界机械工程最新动向，注重完善机械科技人员的知识结构，以探询学科发展趋势，促进学术成果交流，提高科技人员素质、推动企业科技进步为宗旨，以深内涵、广视野、强应变、高品味、厚基础为办刊特色。
正式出版
收录年代

    "轻质薄壁构件极端应变速率成形制造"专题序言

    湛利华喻海良崔晓辉
    2091页
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    薄壁构件渐进式电磁成形技术研究进展

    程啸李瑞邹贵生林俊峰...
    2092-2105页
    查看更多>>摘要：随着我国高端制造业的发展，航空航天等众多工业领域对薄壁构件的需求急剧增加。传统的电磁成形凭借其高速率成形特性，已成功应用于某些关键轻质材料薄壁构件的生产制造中，但受到成形线圈和放电设备的限制，难以加工大尺寸、结构复杂的零件。近十几年来，渐进式电磁成形技术逐渐被开发，并应用于大型薄壁构件的加工中，在此期间大量研究成果也随之涌现。在简述电磁成形技术原理及特点的基础上，按照工艺形式将现有渐进式电磁成形技术划分为两大类:渐进式电磁复合成形和渐进式电磁直接成形;针对每类工艺从基本原理、技术方案以及应用成果等方面进行了研究现状阐述;分析了渐进式电磁成形技术目前存在的主要问题，并对渐进式电磁成形技术的未来发展前景和研究方向进行了展望。

    薄壁构件渐进式电磁成形渐进式电磁复合成形渐进式电磁直接成形

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    超声振动软化Johnson-Cook模型建立及薄管卷边实验验证

    宋鹏飞曹秒艳付敏崔亚硕...
    2106-2113,2121页
    查看更多>>摘要：为准确描述轻质薄壁构件在超声振动辅助成形中的变形行为，以TU1无氧铜和316L不锈钢为对象，开展超声振动法向激励辅助单向拉伸试验。考虑超声振动软化效应，通过引入新的超声软化函数，建立一种超声振动Johnson-Cook模型。开发自定义子程序将模型嵌入有限元软件进行模拟，且与单向拉伸试验和卷边试验进行对比验证。结果表明:数值模型可有效捕捉材料超声振动软化行为，平均绝对比例误差最低可达0。97％。虽然不同材料对超声振动的敏感性不同，但其超声软化率与超声能场密度均符合一种Allometricl函数关系。

    超声振动Johnson-Cook模型超声软化有限元仿真

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    铝锂合金回弹预测的机器学习及有限元仿真与实验

    惠生猛毛晓博湛利华
    2114-2121页
    查看更多>>摘要：分别在180 ℃、190 ℃和200 ℃温度的不同应力条件下对2195铝锂合金进行蠕变时效试验，利用MATLAB软件拟合得到本构方程，并将本构方程整合到非线性有限元软件MSC。Marc中，构建了2195铝锂合金瓜瓣蠕变时效成形的有限元模型，模型以时间、应力和温度为输入参数，回弹半径为关键输出参数。为提高预测精度与效率，对比分析了多种机器学习回归模型，最终选定岭回归模型作为预测工具，实现了对不同工艺条件下回弹半径的快速准确预测。通过1∶1实验验证，实验构件回弹型面与目标型面的相对误差为0。9％，证明了模型的高预测精度和实用价值。

    铝锂合金蠕变时效成形机器学习有限元仿真

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    非涡流电磁成形中铝合金板料本构模型建立

    刘维张敏彭博李佳琪...
    2122-2131页
    查看更多>>摘要：非涡流电磁成形是一种新型电磁成形工艺，通过在金属工件上直接施加脉冲电流来代替感应涡流，实现工件高速变形，其速度达到102 m/s，应变率高达103 s-1，该工艺没有复杂的线圈结构，电磁力也更为均匀。针对5052-O铝合金薄板进行了非涡流电磁成形试验及有限元模拟，采用逆向识别方法对Cowper-Symonds和Johnson-Cook高应变率本构模型中的参数进行确定，并预测了 5052-O铝合金在高应变率下的流动应力。通过比较模拟与试验中试样标记点的变形高度、厚度及应变，证实了Johnson-Cook硬化模型在描述5052-O铝合金硬化行为时更为精确。最后，基于确定的参数进行了验证实验，实验数据与模拟结果相互印证，证实了模型的可靠性。

    电磁成形本构模型逆向识别铝合金板高应变率成形

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    应变速率对304不锈钢塑性变形及马氏体转变行为的影响

    湛利华赵帅杨有良常志龙...
    2132-2138,2168页
    查看更多>>摘要：为研究0。5 mm厚304不锈钢室温条件下的塑性变形行为及马氏体转变规律，开展0。000 67 s-1、0。002 s-1、0。01 s-1、0。1 s-1及1 s-1五种不同应变速率下的单轴拉伸试验，并通过X射线衍射仪对各样品进行物相分析。结果表明:随着应变速率增大，材料的屈服强度明显上升，表现出应变速率强化效应;由于拉伸过程中塑性功转化为热能，马氏体转变受到抑制，抗拉强度略有减小。在真实应变小于0。27时，不同应变速率下的加工硬化率均呈下降趋势;而在真实应变大于0。27后，低应变速率下材料出现较为显著的二次硬化，这与材料内部的马氏体转变有关。为此，提出将马氏体相变动力学方程(Olson-Cohen方程)引入传统Johnson-Cook模型中，以表征不同应变速率拉伸过程中的二次硬化现象。不同应变速率下流变应力变化实际值与改进后的Johnson-Cook本构模型计算值预测精度分别为3。23％、3。42％、4。13％、4。09％及5。14％，并且改进模型相对于传统的Johnson-Cook模型能够更加准确地描述不同应变速率拉伸过程中的二次硬化阶段。

    304不锈钢应变速率Johnson-Cook模型马氏体转变

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    瞬时电流和后续时效对7075铝合金力学性能和微观组织的影响

    崔晓辉余卓行肖昂颜子钦...
    2139-2148页
    查看更多>>摘要：提出了瞬时脉冲电流对铝合金超快固溶和后续时效强化的处理方案，采用宏微观实验手段分析了材料力学性能和微观组织演变规律。结果表明:随着放电电压的增大，预拉伸后7075铝合金材料屈服强度逐渐减小，但延伸率呈现"小幅度增大—减小—大幅度增大"的变化趋势。当脉冲电流峰值超过86 kA(对应的放电电压超过9 kV)时，材料力学拉伸曲线出现了波特文-勒夏特利(Portevine Le Chatelier，PLC)效应。当脉冲电流峰值超过96 kA(对应的放电电压超过10 kV)时，试样的延伸率增大508。09％以上。微观表征发现，10 kV电压下材料中位错密度减小，η'相回溶到铝基体并形成过饱和固溶体，从而显著提高了材料塑性。结果表明，瞬时脉冲电流能够实现7075铝合金超快(＜1 ms)固溶。对固溶后7075铝合金采用人工时效处理，材料硬度在人工时效21 h达到峰值，峰值时效处理后材料的硬度达到常规固溶淬火的98。69％。

    7075铝合金脉冲电流处理人工时效微观结构

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    2024铝合金锥形孔电磁翻边线圈设计及成形工艺研究

    刘昊黄亮孙怡然周巍...
    2149-2156页
    查看更多>>摘要：为实现锥形孔电磁翻边的线圈设计和成形工艺，基于LS-DYNA有限元仿真软件建立了有限元模型，设计了变匝间距随形线圈，得到了最佳放电电压;揭示了线圈设计和放电电压对成形结果的影响;随后进行工艺试验，得到了满足技术要求的零件。结果表明:采用变匝间距设计的线圈可以增大小圆弧区的电磁力密度，进而使小圆弧区成形高度明显增大，成形均匀性改善;随着电压增大，零件受到的电磁力增大，小圆弧区贴模间隙迅速减小，大圆弧区贴模间隙几乎不变，直边区贴模间隙减小后反弹;最佳放电电压为14 kV，得到零件最大贴模间隙为0。61 mm，减薄率为18％，满足技术要求。

    电磁成形电磁翻边锥形孔线圈设计2024铝合金

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    纯钽薄壁构件高速级进拉深应变率效应及成形性研究

    徐腾邓春阳邱国强谢泽锋...
    2157-2168页
    查看更多>>摘要：针对纯钽薄壁构件高速拉深成形过程中因应变率效应引起的成形性问题，首先开展纯钽薄板拉伸应变率效应研究及相关本构模型参数识别，构建考虑材料应变率效应的高速拉深成形Johnson-Cook 本构模型，结果表明，纯钽薄板表现出明显的应变率强化效应，动态加载下的屈服强度远高于准静态拉伸下的屈服强度。然后开展钽电容器外壳高速级进拉深成形热力耦合仿真及成形实验研究，分析构件在低速和高速级进拉深成形时的壁厚、温度场分布情况，结果表明，壁厚分布仿真结果与实验结果较为相符，成形速度增大时会导致最终成形件壁厚非均匀性增加;最终级进拉深成形件的最大减薄区出现在筒壁靠中间区域，该区域温度最高且其温度与成形速度正相关;不同速度下的最终成形筒形件的金相组织没有发生明显变化，仅不同变形区的晶粒形状和大小略有差异。

    高速级进拉深应变率效应率相关本构纯钽薄板

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    考虑压边间隙的电控永磁压边方法及有限元分析

    孟林园秦泗吉赵金志唐子超...
    2169-2176,2210页
    查看更多>>摘要：对不同厚度的板材进行拉深时会形成不同的压边间隙，在传统电控永磁压边工艺中，压边间隙中的介质为空气，在磁力加载时，压边间隙中的空气会形成磁回路气隙，导致磁力损耗。设计了一种将磁流变弹性体(MRE)作为聚磁介质填充到压边间隙中构建一种无磁路气隙的电控永磁压边方法，以减少磁力损耗。设计了一种具有36个磁极单元的压边力加载结构，并在不同压边间隙和不同磁力加载等级下进行有限元模拟，分析加入MRE后压边力的变化，并进行了实验验证。结果表明，MRE的加入能够有效提高压边力，随压边间隙增大提高效果显著，且加入MRE后并不影响压边力在板材压边区域的分布。以筒形件为实验对象进行拉深实验，验证了新工艺方法的可行性。

    板材成形电控永磁磁流变弹性体压边力控制

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