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第1章 绪论1

1.1 塑性成形的特点及影响因素1

1.1.1 塑性成形的特点及作用1

1.1.2 塑性成形的复杂性及主要影响因素3

1.2 先进塑性成形的发展趋势与学科前沿5

1.3 精确塑性成形面临的挑战与解决思路10

1.3.1 面临的三大主要挑战10

1.3.2 局部加载控制不均匀变形与精确塑性成形成性一体化方法12

参考文献13

第2章 精确塑性成形成性一体化研究方法的基础15

2.1 引言15

2.2 塑性有限元建模关键技术16

2.2.1 塑性有限元模拟技术概述16

2.2.2 塑性有限元模拟技术研究的热点、难点及发展趋势17

2.2.3 塑性成形过程有限元建模关键技术21

2.3 晶体塑性理论24

2.3.1 晶体塑性理论概述24

2.3.2 变形梯度的乘法分解25

2.3.3 晶体变形的几何学、运动学和动力学26

2.3.4 弹性本构关系29

2.3.5 率相关滑移模型和硬化模型29

2.4 内变量法31

2.4.1 内变量法概述31

2.4.2 微观组织演变内变量建模方法31

2.4.3 基于位错密度的内变量模型33

2.4.4 内变量模型参数的确定34

2.5 元胞自动机原理34

2.5.1 元胞自动机法的定义与特征34

2.5.2 元胞自动机法的分类36

2.5.3 元胞自动机法的构成37

2.6 失稳起皱的能量法预测原理与方法38

2.6.1 薄壁件成形中的失稳起皱现象及复杂性38

2.6.2 失稳起皱预测原理与方法概述42

2.7 韧性断裂准则48

2.7.1 材料的韧性断裂48

2.7.2 常见的韧性断裂准则51

参考文献54

第3章 精确塑性成形全过程多尺度仿真建模58

3.1 引言58

3.2 全过程宏观有限元建模59

3.2.1 不均匀变形和组织一体化预测建模59

3.2.2 多场耦合复杂加载成形-卸载回弹全过程预测建模81

3.2.3 多约束柔性控制有限元建模88

3.3 细观晶体塑性建模98

3.3.1 基于剪应变的晶体塑性模型与高精度稳定算法98

3.3.2 耦合再结晶的晶体塑性模型117

3.4 微观组织形态演化元胞机建模131

3.4.1 钛合金静态粗化元胞自动机模型131

3.4.2 不连续动态再结晶模型148

3.4.3 连续动态再结晶模型169

3.5 失稳起皱精确预测模型185

3.5.1 管轴压成形失稳起皱预测模型185

3.5.2 薄壁管数控弯曲起皱解析-有限元预测模型187

3.5.3 大口径薄壁管弯曲起皱引入微缺陷的解析-有限元高精度预测模型192

3.5.4 不均匀压下面内弯曲成形失稳模式引入微缺陷的预测模型203

3.6 韧性断裂精确预测模型210

3.6.1 韧性断裂准则的适用性判据210

3.6.2 韧性断裂模型参数表征214

3.6.3 韧性断裂模型数值化实现218

3.6.4 韧性断裂模型的验证和应用225

参考文献229

第4章 局部加载不均匀压下板带面内弯曲精确成形原理与技术235

4.1 引言235

4.2 成形原理236

4.2.1 成形过程描述236

4.2.2 应力和应变特征237

4.2.3 局部不均匀加载的几何条件238

4.2.4 变形协调方程240

4.3 板带的宽展效应241

4.3.1 宽展的特征241

4.3.2 宽展对应力应变分布的影响246

4.3.3 宽展对面内弯曲半径的影响248

4.3.4 影响宽展的因素及影响规律252

4.3.5 考虑宽展效应的弯曲半径的快速预测253

4.4 轧辊机构弹性挠动对成形的影响264

4.4.1 考虑轧辊机构弹性挠动的成形条件264

4.4.2 考虑轧辊机构弹性挠动的弯曲半径预测266

4.5 板带面内弯曲成形的精确控制276

4.5.1 弯曲半径精确控制模型的建立276

4.5.2 模型影响参数的可控性研究278

4.5.3 弯曲半径精确控制方法及应用280

参考文献286

第5章 管轴压无模约束精确成形原理与技术288

5.1 引言288

5.2 管轴压无模约束精确成形原理288

5.2.1 管轴压无模约束成形基本原理288

5.2.2 无模约束不均匀变形对管轴压精确成形的作用机制291

5.2.3 无模约束变形模式转换条件296

5.3 管轴压精确成形过程失稳预测与控制301

5.3.1 管轴压成形失稳开裂301

5.3.2 管轴压成形失稳起皱303

5.4 管轴压精确成形过程优化与控制308

5.4.1 成形可行性分析及稳定成形参数范围确定308

5.4.2 管轴压精确成形过程优化与控制311

参考文献315

第6章 钛合金复杂大件等温局部加载成形原理与技术318

6.1 引言318

6.2 钛合金复杂大件等温局部加载成形原理319

6.2.1 钛合金复杂大件等温局部加载成形基本原理319

6.2.2 钛合金复杂大件等温局部加载成形面临的挑战319

6.3 不均匀变形机理与宏观缺陷控制320

6.3.1 局部加载不均匀变形机理320

6.3.2 局部加载型腔充填理论解析325

6.3.3 宏观成形缺陷预测与控制335

6.4 全过程组织演变机制与主动调控340

6.4.1 钛合金等温局部加载多道次变形微观组织演变机制340

6.4.2 不均匀变形对不同加载区和过渡区组织和性能的影响机制351

6.4.3 钛合金等温局部加载三态组织形成条件364

6.5 钛合金复杂大件等温局部加载成形过程优化控制375

6.5.1 大型复杂构件不等厚坯料优化设计375

6.5.2 等温局部加载全过程工艺参数优化与控制387

6.5.3 大型组合模具优化设计与运动控制397

参考文献405

第7章 难变形管材数控弯曲精确成形技术408

7.1 引言408

7.2 数控弯曲成形原理及难变形管材弯曲性能409

7.2.1 数控弯曲成形原理409

7.2.2 难变形管材弯曲性能410

7.3 拉压区不均匀变形特征与成形缺陷影响因素421

7.3.1 数控弯曲拉压区不均匀变形特征421

7.3.2 数控弯曲成形缺陷特征及其影响因素424

7.4 成形极限预测与提高技术433

7.4.1 多缺陷约束成形极限预测方法433

7.4.2 成形极限提高技术436

7.5 卸载回弹预测和控制技术466

7.5.1 回弹预测方法466

7.5.2 回弹控制技术471

7.6 工模具设计制造与调模技术482

7.6.1 数控弯曲工模具选材482

7.6.2 模具设计及调试知识准则486

7.6.3 薄壁管材小弯曲半径弯曲的模具结构设计方法490

7.6.4 薄壁钛管数控热弯成形模具设计方法494

7.6.5 基于KBE/FE的数控弯管模具设计与成形性评估系统496

7.7 成形过程优化与控制技术499

7.7.1 多目标多参数多约束优化数学模型499

7.7.2 基于不同要求的薄壁管数控弯曲参数优化设计方法505

7.7.3 初始模具和工艺参数确定方法507

7.7.4 大直径薄壁管数控弯曲优化设计方法508

参考文献523

第8章 大型薄壁异形件复合旋压精确成形技术526

8.1 引言526

8.2 不均匀变形特征与关键控制因素527

8.2.1 带环向内筋结构旋压不均匀变形特征527

8.2.2 薄壁曲面结构旋压不均匀变形特征538

8.2.3 不均匀变形行为的关键控制因素542

8.3 坯料优化设计543

8.3.1 带环向内筋结构预成形坯料优化设计544

8.3.2 初始圆板坯尺寸的确定551

8.4 加载轨迹设计552

8.4.1 总体设计552

8.4.2 板坯上开始充筋半径的确定553

8.4.3 第一次贴模旋压头部成形高度确定554

8.4.4 不同道次旋压加载轨迹的确定554

8.5 低成本短周期高精度旋压技术556

8.5.1 成形参数优化556

8.5.2 带环向内筋复杂构件的芯模设计与脱模方法585

8.5.3 单芯模多道次复合旋压新方法591

参考文献593

第9章 难变形材料环件辗轧成形技术596

9.1 引言596

9.2 坯料尺寸设计597

9.2.1 坯料尺寸设计方法598

9.2.2 毛坯尺寸设计流程与应用604

9.3 稳定成形条件设计方法607

9.3.1 稳定成形条件数学建模607

9.3.2 稳定成形条件设计方法的应用612

9.4 三种不均匀变形行为614

9.4.1 环件辗轧过程不均匀变形的决定性因素615

9.4.2 三种不均匀变形行为及其作用616

9.5 钛合金环件辗轧宏观成形与组织演变规律622

9.5.1 TA15环件径轴向辗轧全过程组织演变规律622

9.5.2 TC4钛合金锥形环辗轧宏观成形与组织演变规律626

9.5.3 TC4钛合金复杂异形环件辗轧填充规律639

参考文献643