曹淑芬
- 作品数：10 被引量：92H指数：7
- 供职机构：湖南大学机械与运载工程学院汽车车身先进设计制造国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金国家科技重大专项更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术交通运输工程机械工程更多>>
- 焊接电流对双脉冲MIG焊铝合金T型接头形貌和显微组织的影响（英文）被引量：10
- 2015年
- 通过模拟和实验研究电流对T型接头铝合金双脉冲惰性气体保护(MIG)焊的影响。通过建立三维有限元模型和双椭球模型来模拟不同焊接条件下的温度场和应力场。此外,还通过实验对相应电流下合金的宏观和微观形貌进行观察。结果表明:最优焊接条件为平均电流为90 A,且强弱脉冲电流差值为40 A,此时熔池最高温度比熔点高200°C,且强脉冲阶段和弱脉冲阶段温度差和应力差值分别为100°C和10 MPa时,该条件下熔合较好的铝合金T型接头具有平滑的鱼鳞纹状焊缝和良好的显微组织。此外,实验和模拟得到的温度曲线和应力分布曲线吻合较好,验证了焊接模拟的准确性。
- 易杰曹淑芬李落星郭鹏程刘开勇
- 关键词：双脉冲MIG焊焊接电流应力
- 高速冲击载荷下AM80镁合金的力学本构及仿真模拟被引量：11
- 2017年
- 采用霍普金森压杆技术对固溶态AM80镁合金进行大应变率范围下的高速冲击实验,应变速率分别为700、1100、2150、2750和3650 s^(-1)。结果表明:实验用AM80镁合金的流变应力随应变速率的增加而增加,表现出明显的正应变率敏感性;当载荷由准静态转为动态时,合金的流变应力显著增加。基于不同应变率下的应力—应变曲线确定实验用镁合金的Johnson-Cook(J-C)本构方程。采用ABAQUS有限元软件对合金的SHPB实验进行了数值模拟,根据模拟得到的入射波、反射波和透射波形计算得到各应变速率下的应力—应变曲线,并与实验及J-C本构拟合的应力—应变响应进行对比。结果表明:即使在本构拟合所选应变速率范围外,仿真分析结果也与实验及本构拟合结果基本吻合;但在较高应变时,由于本构未考虑温升效应,使得拟合结果与实验结果的差异较低应变时明显要大。
- 郭鹏程曹淑芬叶拓刘志文李世康李落星
- 关键词：数值模拟
- 高应变速率下铸态AM80镁合金的变形行为及数值模拟被引量：3
- 2017年
- 采用INSTRON准静态压缩实验机和分离式霍普金森压杆装置对铸造固溶态AM80镁合金不同应变速率下的压缩变形行为进行了研究,应变速率分别为0.0001s-1、800s-1、1050s-1、1600s-1、1850s-1和2100s-1。结果表明:当应变速率ε˙≤1850s-1时,实验用AM80镁合金的流变应力随应变速率的增大而增大,表现出明显的正应变速率敏感性;当应变速率增至2100s-1时,由于局部温升效应,合金产生了明显的动态软化,导致流变应力反而略有减小。采用Johnson-Cook材料模型对实验用AM80镁合金在不同应变速率下的变形行为进行描述,并取材料应变速率强化参数为应变速率的函数。对比结果表明,所建立的本构方程与实验结果基本吻合。此外,由于力学本构忽略了由形变引起的温升软化,基于ABAQUS的仿真结果在较低应变速率(800s-1)和高应变速率(1850s-1)的中低应变下与实验结果吻合得较好;而在高应变速率(1850s-1)的较高应变条件下,仿真结果与实验结果差异较大。
- 郭鹏程叶拓曹淑芬徐从昌李落星
- 关键词：应变速率敏感性
- 应变速率对AM80镁合金压缩变形行为的影响被引量：7
- 2015年
- 在应变速率分别为0.4、0.07、0.01、0.001、0.0001和0.00003 s-1,对固溶态AM80镁合金室温不同应变速率下的压缩变形行为及组织演变进行研究。结果表明:实验用AM80镁合金的压缩流变应力在低应变时对应变速率不敏感,而在高应变时则表现出负的应变速率敏感性。极限强度随应变速率的增加逐渐降低,而屈服强度对应变速率不敏感。在变形的第二阶段,由于孪晶的持续产生,增加了AM80镁合金的应变硬化能力,使得应变硬化率在此阶段出现平台。高应变速率(0.4 s-1)下压缩时的孪晶密度明显高于低应变速率(0.00003 s-1)下压缩时的孪晶密度,孪生的这种正应变速率敏感性导致应变硬化率在第二阶段随应变速率的增加逐渐由缓慢下降转变为上升。压缩裂纹在应力最为集中的压缩表面边缘形核,然后沿最大剪切应力方向扩展。孪晶和微裂纹是影响裂纹扩展的两个重要因素,两者共同作用导致裂纹出现一定偏折。
- 王冰洁郭鹏程李世康叶拓曹淑芬李落星
- 关键词：应变速率敏感性孪生
- 铝合金双脉冲MIG焊过程的温度及应力变形模拟被引量：17
- 2014年
- 针对6061-T6铝合金薄板T型接头的双脉冲MIG焊,采用弹塑性有限元方法对其温度场与应力-应变场进行模拟,并将热输入简化为以低频脉冲频率在强、弱脉冲之间周期性转换的热源,同时运用生死单元技术模拟焊丝的填充过程。结果表明:焊后T型接头的残余应力主要集中在焊缝处,其最大值为273 MPa,导致受热侧翼板产生了1.61°的角变形。焊接过程中的温度场和应力场均以低频脉冲频率周期性变化,与强脉冲群相比,弱脉冲群阶段的熔池温度较低且体积较小,而熔池及周边金属的受力较大。强、弱脉冲之间的周期性转换引起熔池尺寸及受力的周期性变化,有利于鱼鳞状焊缝和细小均匀的焊缝组织的形成。熔池尺寸、焊接热循环曲线以及T型接头焊接变形的模拟结果与实验结果吻合较好,验证了模拟的可靠性。
- 曹淑芬陈铁平易杰郭鹏程李落星
- 关键词：铝合金双脉冲MIG焊数值模拟T型接头焊接应力
- 大应变率范围内AM80镁合金的变形行为及组织演变被引量：6
- 2018年
- 采用INSTRON准静态压缩试验机和分离式霍普金森压杆装置,研究固溶态AM80镁合金在室温准静态和冲击载荷下的变形行为及组织演变。准静态载荷下,流变应力随应变率(3×10^(-5)~4×10^(-1 )s^(-1))的升高逐渐降低,表现为负应变率敏感性;冲击载荷下,流变应力随应变率(7.00×10~2~5.20×10^(3 )s^(-1))的升高而升高,呈现出明显的正应变率敏感性。冲击载荷下AM80镁合金的变形机制以基面滑移和孪生为主,大量细小致密的形变孪生以及适量非基面滑移的启动是AM80镁合金在冲击载荷下流变应力明显高于准静态载荷的重要原因。此外,随应变率的升高,AM80镁合金变形的均匀性明显增强,当应变速率升至3.65×10^(3 )s^(-1)时,冲击变形所引起的局部绝热温升软化大于应变硬化与应变速率硬化的总和,部分晶粒产生了明显的动态回复,使得孪晶密度和变形均匀性反而降低。
- 郭鹏程李健曹淑芬徐从昌刘志文李落星
- 焊丝成分对6061-T6铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能的影响被引量：13
- 2015年
- 用ER4043焊丝和ER5356焊丝对6061-T6薄板铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能进行研究。结果表明:用ER5356焊丝焊接时,6061-T6铝合金接头的屈服、抗拉强度及断后伸长率均高于以ER4043焊丝作为填充的焊接接头,前者的焊接系数为0.72,而后者仅为0.65;两者焊接接头的显微硬度均以焊缝为中心近似对称分布,最低值出现在接头热影响区中的淬火区,ER5356焊丝焊接时接头的硬度较ER4043焊丝高;以ER5356焊丝作为填充时,6061-T6铝合金的焊缝为细小的铸态组织,枝晶相对较细,而用ER4043焊丝焊接时,焊缝为粗大的铸态组织,且枝晶较发达,两者熔合区的近缝侧为柱状晶,靠近热影响区一侧为细小的等轴晶组织。与原始母材相比,热影响区的晶粒产生一定程度的粗化。两者淬火区的晶粒内虽然都产生少量的二次相,但以ER5356焊丝作为填充时淬火区中的二次相较细小,且呈弥散分布。
- 易杰李落星刘开勇郭鹏程曹淑芬
- 关键词：双脉冲MIG焊力学性能显微组织
- 22MnB5热变形行为研究及本构方程建立被引量：9
- 2014年
- 摘要：以22MnB5为实验材料，在500～950℃范围内和应变速率为0．01S、0．1S-1、1s-1的实验条件下，采用热模拟机Gleeble-1500对硼钢进行热拉伸实验，研究了不同变形条件下硼钢的热流变行为；对拉断后的试样断面进行组织分析，阐述了不同变形条件下硼钢的组织对热流变行为变化的影响。研究表明：硼钢的热变形行为属于典型的动态回复型，其流动应力随着温度的升高而减小，随着应变速率的增大而增大，且温度对流动应力的影响更显著；在500℃、应变速率0．01S。的条件下，硼钢高温下的热力学行为与上述规律有所差别，其流变应力高于高应变速率下的流变应力。最后根据高温拉伸实验所得数据，构建了22MnB5热变形的本构方程，以此来描述硼钢高温下的热流变行为。
- 曹淑芬张立强郭鹏程李落星
- 关键词：硼钢热变形行为显微组织本构模型
- 铝合金汽车前防撞梁焊接过程的数值仿真与顺序优化被引量：12
- 2017年
- 基于非线性弹塑性有限元方法,对6061-T6铝合金薄壁结构的汽车前防撞梁双脉冲MIG焊接过程温度场和应力应变场进行模拟分析。为提高模拟精度,采用双椭球热源模型描述移动的MIG焊接热源,并运用生死单元技术模拟焊丝的填充过程。结果表明,防撞梁焊后残余应力主要集中在吸能盒和横梁的焊缝附近,其最大值为273MPa,焊接变形主要表现为横梁两端吸能盒间距增加约2.05mm。通过4种不同焊接顺序下防撞梁焊后残余应力分布和变形的对比分析,发现先依次焊接两个吸能盒沿防撞梁长度方向的焊缝,再焊接另一反向其余焊缝的焊接顺序效果最优,该方案在满足装配要求的情况下可有效降低残余应力。
- 郭鹏程曹淑芬易杰李落星
- 关键词：焊接应力
- 焊接顺序对6061-T6铝合金汽车结构件焊接残余应力及变形的影响（英文）被引量：13
- 2019年
- 采用ABAQUS软件中的非线性弹塑性有限元方法,对6061-T6铝合金汽车保险杠进行4种不同的双脉冲MIG焊接顺序试验。在4种焊接顺序下焊接后的残余应力和变形均有明显差异。结果表明,在方案A中,最高温度高于基体金属的熔点约200°C。这种大的温度梯度导致较高残余应力,且残余应力主要集中在横梁与吸能盒的焊缝附近。焊接变形主要是由于横梁两端的收缩和吸能盒的自收缩。与其他焊接顺序相比,方案A中残余应力最小,焊接变形最大。然而,由于方案B有效地降低了残余应力和满足良好的装配要求,因此,方案B是本研究得到的最优焊接方案。
- 易杰张见明张见明曹淑芬
- 关键词：焊接残余应力
