问题描述:现有的研究表明特种能场(包括电场、电磁场、超声场和激光等)在改善高强难变形材料制造难题具有巨大潜力。那么,特种能场如何改变成形构件材料组织性能?如何优化特种能场辅助制造的精度与构件性能?这些都是推广特种能场辅助制造技术的关键科学问题。
问题背景:随着航空航天、交通运输等领域对轻量化和安全性的持续需求,更多的高强材料(超高强度钢、轻合金、复合材料和金属间化合物等)应用于复杂构件。随着材料强度的提高,制造难度显著提高,成形缺陷则更难控制。而通过持续不断的研究证明特种能场辅助成形技术在提高此类材料的成形效率和质量方面具有显著优势。最新进展:特种能场辅助制造技术以成为各国研究人员研究的热点方向,不断向工业化应用积极推广。未来面临的关键难点与挑战主要包括两个方面:1)特种能场作用效应的量化与作用机理。特种能场提高新型材料的塑性变形性能和优化微观组织,目前还是定性描述或者间接推导。如何定量的描述特种能场作用效果,如何实时观察特种能场对材料微观组织的影响规律,这些是揭示特种能场作用效应和机理的科学基础,也是合理应用特种能场辅助制造技术的科学基础。2)特种能场作用下的力学模型。力学模型是塑性成形有限元模拟的理论基础,现有的力学模型主要针对是常规的塑性成形过程。如何把特种能场作用效果和关键参数嵌入到现有的力学模型,正确描述特种能场作用下的材料变形行为,是开展特种能场辅助制造过程有限元模拟的理论基础,也是合理优化工艺参数的关键。重要意义:合理利用特种能场与材料相互作用的多种效应,突破高强难成形材料的制造难题,为我国航空航天、交通运输等领域关键核心部件的制造提供新工艺,将极大地促进先进制造技术的发展和应用。特种能场辅助制造的科学原理是什么?
问题年度:2020 问题类型:前沿科学 学科领域:制造科技 学科细分归类:
推荐机构:中国机械工程学会
特种能场辅助制造 力学模型 作用机理