机械工程学报

作者：韩建超, 张孟非, 王斌, 国生辉, 贾燚, 王涛

单位：1. 太原理工大学机械与运载工程学院 太原 030024;2. 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心 太原 030024;3. 海安太原理工先进制造与智能装备产业研究院 海安 226600;4. 北京星航机电装备有限公司 北京 100074

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；

基金：国家自然科学基金(52275362，51904205)、山西省基础研究计划优秀青年培育(202203021224003)和中央引导地方科技发展资金(YDZJSX2021A020,YDZX20191400002149)资助项目。

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R2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/mm2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。

来源：2024年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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