項(xiàng)目名稱：多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家：李亮華中科技大學(xué)起止年限：依靠部門：教育部一、要點(diǎn)科學(xué)識(shí)題及研究內(nèi)容2.1擬解決的要點(diǎn)科學(xué)識(shí)題本項(xiàng)目針對(duì)航空航天領(lǐng)域中要點(diǎn)復(fù)雜板金構(gòu)件精準(zhǔn)塑性流動(dòng)控制成形、多層空心板構(gòu)造的強(qiáng)磁場擴(kuò)散與脹形、壁板構(gòu)造強(qiáng)磁場引誘成形、復(fù)雜管件成形與連接等共性要點(diǎn)技術(shù)問題，以多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的調(diào)控規(guī)律、耦合高能磁場與溫度場條件下的高應(yīng)變速率對(duì)組織構(gòu)造演變和內(nèi)應(yīng)力散布的影響、時(shí)空散布的力場-熱場-應(yīng)變場耦合作用及其對(duì)資料成形成性控制為探究和認(rèn)識(shí)的打破點(diǎn)，揭露基于多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的成形制造過程的科學(xué)規(guī)律，成立和發(fā)展控形與控性相聯(lián)合的柔性成形制造新原理和核心技術(shù)系統(tǒng)。1）多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場的時(shí)空散布規(guī)律及其成形力場的調(diào)控傳統(tǒng)電磁成形技術(shù)所使用設(shè)施存在能量低、磁場低、線圈強(qiáng)度低、線圈構(gòu)造單調(diào)，沒法知足復(fù)雜構(gòu)造工件的成形成性要求，為此提出多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場電磁成形系統(tǒng)方案，以實(shí)現(xiàn)工件多級(jí)加載、分區(qū)成形以及模具夾具電磁一體化設(shè)計(jì)。其面對(duì)的主要難點(diǎn)和擬解決的要點(diǎn)科學(xué)識(shí)題包含：研究多級(jí)多向線圈系統(tǒng)磁場與電磁力時(shí)空散布，解決電磁場、力場、溫度場和位移場間耦合剖析難題；研究高場強(qiáng)磁體線圈構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)與加強(qiáng)技術(shù)，解決特定空間散布磁場的實(shí)現(xiàn)、線圈結(jié)構(gòu)與布局最優(yōu)化等難題；研究多模塊脈沖電源共同充放電與時(shí)序控制控制技術(shù)，解決模塊化電源與多時(shí)序控制的難題。在解決上述要點(diǎn)科學(xué)的基礎(chǔ)上，成立多級(jí)多向線圈高速電磁成形系統(tǒng)理論與方法。2）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下資料流動(dòng)規(guī)律及成形成性控制在多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下，金屬資料不單產(chǎn)生高應(yīng)變速率變形，同時(shí)還存在著時(shí)空散布的力場-溫度場-應(yīng)變場間的互相作用，這將使金屬資料的塑變流動(dòng)行為及性能發(fā)生明顯的變化，并存在著與準(zhǔn)靜態(tài)變形不一樣的缺點(diǎn)生成和湮滅機(jī)制，是一個(gè)高度非線性的瞬態(tài)問題。揭露這一過程的科學(xué)規(guī)律，是實(shí)現(xiàn)輕金屬材料的成形成性制造的基礎(chǔ)。其面對(duì)的主要難點(diǎn)和擬解決的要點(diǎn)科學(xué)識(shí)題包含：材料特征、工件形狀、成形力及成形速度等都會(huì)影響塑性流動(dòng)的平均性，研究金屬資料的本構(gòu)模型、塑變流動(dòng)規(guī)律、金屬資料連結(jié)的界面擴(kuò)散體制、以及金屬資料成形過程中的缺點(diǎn)生成和湮滅體制；商討成形過程中剩余應(yīng)力的散布與控制方法、資料平均性流動(dòng)控制方法、以及成形精度控制方法；研究多時(shí)空脈沖對(duì)成形構(gòu)件服役性能的影響；建立高應(yīng)變速率及多場耦合下的金屬資料成形過程的物理模型，并經(jīng)過數(shù)值模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電磁成形工藝的優(yōu)化。3）脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)下資料高速變形的微觀構(gòu)造演變與控制資料在脈沖強(qiáng)磁場作用下成形是在電磁場、渦流場、溫度場和力場的交互作用下的高速變形，資料的變形行為既不一樣于準(zhǔn)靜態(tài)下的低速變形，也不一樣于慣例的由單調(diào)力場作用的高速變形（如Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)），特別是關(guān)于高溫變形，強(qiáng)磁場擁有促使固態(tài)相變和加強(qiáng)原子固態(tài)擴(kuò)散過程的效應(yīng)。所以，在多場作用下，金屬資料高速變形會(huì)將產(chǎn)生不一樣慣例的構(gòu)造變化，這些構(gòu)造變化從而影響電磁成形后零零件的服役性能。所以需要研究資料在脈沖強(qiáng)磁場作用下的微構(gòu)造特點(diǎn)，成形工藝對(duì)資料組織構(gòu)造的影響，如位錯(cuò)的萌發(fā)與運(yùn)動(dòng)、孿晶、剪切帶、亞構(gòu)造的形成條件與影響要素；研究電磁高速變形下剩余應(yīng)力形成機(jī)理、影響要素、及其在服役過程中的穩(wěn)固性；研究電磁連結(jié)過程中的原子擴(kuò)散行為及異類資料的復(fù)合機(jī)理；研究電磁成形中資料的斷裂行為與無效體制。經(jīng)過對(duì)典型構(gòu)造件在電磁高速變形下組織構(gòu)造的系統(tǒng)剖析，揭露金屬資料在脈沖強(qiáng)磁場作用下的變形機(jī)理。經(jīng)過對(duì)在不一樣工藝下成形，擁有不一樣微構(gòu)造特點(diǎn)的成形件的力學(xué)性能測試，成立電磁成形工藝－微觀構(gòu)造－宏觀力學(xué)性能三者之間的關(guān)系，為脈沖強(qiáng)磁場成形系統(tǒng)設(shè)計(jì)及成形工藝的優(yōu)化供給理論指導(dǎo)。2.2主要研究內(nèi)容1）多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)構(gòu)造布局優(yōu)化及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研究傳統(tǒng)電磁成形能量低、成形能力有限，難以實(shí)現(xiàn)大尺度、復(fù)雜構(gòu)件的高精度成形，為此，提出成立多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場電磁成形系統(tǒng)。針對(duì)不一樣成形構(gòu)造，研究磁場與電磁力時(shí)空散布規(guī)律，提出磁場與電磁力特準(zhǔn)時(shí)空散布的實(shí)現(xiàn)方法；研究在不一樣材質(zhì)與不一樣構(gòu)造中，磁場穿透與渦流在工件及模具中的散布規(guī)律；揭示工件運(yùn)動(dòng)及變形過程中磁能與動(dòng)能變換關(guān)系；研究實(shí)現(xiàn)上述功能的多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)建模，提出高場強(qiáng)電磁線圈以及高功率密度、高靠譜性模塊化脈沖電源與時(shí)序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；成立多級(jí)多向線圈高速電磁成形系統(tǒng)理論與方法。具體研究內(nèi)容包含：多級(jí)多向線圈系統(tǒng)及磁場時(shí)空散布與電磁力的調(diào)控復(fù)雜構(gòu)造中磁場穿透、渦流散布以及能量變換規(guī)律多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則高性能、輕量化構(gòu)件多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場可工程應(yīng)用的集成科學(xué)基礎(chǔ)研究2）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的資料宏觀成形過程的基礎(chǔ)問題研究針對(duì)航空航天領(lǐng)域輕質(zhì)合金板管零件變形量大、資料成形性能差，致使慣例成形方法難以精準(zhǔn)成形等問題，系統(tǒng)睜開輕合金在多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場下迅速成形的機(jī)理、特點(diǎn)、性能影響體制和影響規(guī)律等基本問題的研究。環(huán)繞要點(diǎn)科學(xué)識(shí)題，成立金屬資料在高速變形下的本構(gòu)模型，揭露塑變流動(dòng)規(guī)律，掌握金屬資料連結(jié)的界面擴(kuò)散體制、以及金屬資料成形過程中的缺點(diǎn)生成和湮滅體制；研究脈沖強(qiáng)磁場作用下的構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力演化及剩余應(yīng)力散布規(guī)律，成立壁板脈沖強(qiáng)磁場加強(qiáng)、調(diào)形與成形及其路徑規(guī)劃的理論方法；研究多時(shí)空脈沖對(duì)成形構(gòu)件服役性能的影響，探究高速成形過程控制方法，實(shí)現(xiàn)成形工藝優(yōu)化。詳細(xì)研究內(nèi)容以下：多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的資料塑性流動(dòng)行為及其精準(zhǔn)成形控制多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)資料超塑性流動(dòng)及超塑/擴(kuò)散連結(jié)機(jī)理時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場引誘資料流動(dòng)的精準(zhǔn)調(diào)形與調(diào)性多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)資料局部流動(dòng)行為及復(fù)合界面控制3）電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的微觀構(gòu)造演變規(guī)律及性能研究針對(duì)我國航空航天運(yùn)載器常用的典型鋁合金及鈦合金，系統(tǒng)研究這兩類資料在電磁高速變形條件下微構(gòu)造特點(diǎn)及變形機(jī)理，以及微觀構(gòu)造對(duì)資料力學(xué)性能的影響規(guī)律。要點(diǎn)研究典型鋁合金和鈦合金在電磁高速變形作用下不一樣晶體缺點(diǎn)（位錯(cuò)、孿晶、絕熱剪切帶）的形成條件及影響要素，研究電磁驅(qū)動(dòng)下渦流和溫度的交互作用對(duì)資料的變形行為和微觀組織構(gòu)造的影響；研究電磁高速變形作用下資料的斷裂行為無效體制。別的，經(jīng)過對(duì)在不一樣工藝下成形，擁有不一樣微構(gòu)造特點(diǎn)的成形件的力學(xué)性能測試，成立成形工藝-組織構(gòu)造-資料性能之間的關(guān)系。主要研究內(nèi)容包含：電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下的資料微構(gòu)造演變規(guī)律及變形機(jī)理電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料微構(gòu)造的溫度響應(yīng)規(guī)律電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的斷裂行為及無效準(zhǔn)則電磁高速成形后資料的力學(xué)性能與微觀構(gòu)造的關(guān)系二、預(yù)期目標(biāo)3.1整體目標(biāo)針對(duì)脈沖強(qiáng)磁場成形技術(shù)在板管零件制造方面的巨大技術(shù)優(yōu)勢和基礎(chǔ)單薄的現(xiàn)狀，環(huán)繞我國航空航天運(yùn)載器對(duì)高性能、高靠譜性板管構(gòu)件重要需求，經(jīng)過對(duì)多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場成形技術(shù)裝備原型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，全面揭露多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的塑性流動(dòng)、擴(kuò)散復(fù)合及組織構(gòu)造演變等科學(xué)規(guī)律，成立以控形與控性相聯(lián)合的脈沖強(qiáng)磁場柔性成形制造新原理和核心技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電磁成形的協(xié)助成形向超凡能場驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)塑性流動(dòng)控制的直接成形的躍升，實(shí)現(xiàn)我國板管零件成形制造能力的打破與超越，適應(yīng)復(fù)雜、高性能、大尺寸以及難變形資料板管零件的成形成性要求，強(qiáng)有力地支撐國家安全與公民經(jīng)濟(jì)的可連續(xù)發(fā)展。3.2五年預(yù)期目標(biāo)1）理論研究方面：完美并成立多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造的理論系統(tǒng)，解決復(fù)雜板管零件成形制造過程的科學(xué)識(shí)題，揭露電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的微觀構(gòu)造演變規(guī)律及變形體制，使我國的多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造研究水平躋身國際前列。（1）成立多時(shí)空脈沖電磁力場的設(shè)計(jì)理論與方法，在多場耦合剖析及特定成形力場的設(shè)計(jì)、高強(qiáng)度磁體設(shè)計(jì)與構(gòu)造優(yōu)化、多模塊電源與時(shí)序控制等理論分析與設(shè)計(jì)方面獲得打破；（2）揭露多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場對(duì)資料大變形過程的塑性流動(dòng)及其缺點(diǎn)形成的影響規(guī)律，揭露成形零件形狀與質(zhì)量與電磁成形工藝參數(shù)和電磁力場時(shí)空散布間規(guī)律，發(fā)展一種復(fù)雜板金構(gòu)件精準(zhǔn)塑性流動(dòng)控制成形方法。（3）揭露多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的加載作用與路徑對(duì)小變形過程的變形幾何學(xué)規(guī)律的影響規(guī)律，說明脈沖強(qiáng)磁場作用下的構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力演化及剩余應(yīng)力散布規(guī)律，成立鑒于偏差賠償反應(yīng)的零件外形調(diào)控方法，發(fā)展一種鑒于調(diào)形調(diào)性的壁板和蒙皮構(gòu)造的抗疲憊制造方法。（4）揭露強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)作用下資料超塑性流動(dòng)規(guī)律和界面擴(kuò)散行為規(guī)律，闡明磁場、溫度場和力場耦合作用下的超塑性變形微觀組織和缺點(diǎn)演變規(guī)律，揭露多場耦合作用對(duì)超塑變形體制和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的影響，提出利用強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)作用下的空心構(gòu)造制造新方法。（5）揭露脈沖強(qiáng)磁場對(duì)資料局部塑性流動(dòng)及其缺點(diǎn)形成的影響規(guī)律，提出異型管材零件脈沖強(qiáng)磁場成形制造新方法。（6）說明電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的微觀構(gòu)造演變規(guī)律，揭露資料在多場交互作用下的高速變形機(jī)理和斷裂無效體制。2）技術(shù)應(yīng)用方面：為我國航空航天運(yùn)載器中的一些要點(diǎn)板管零件的高性能、高效率和高質(zhì)量制造供給核心技術(shù)，成立復(fù)雜板管零件多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場制造技術(shù)系統(tǒng)，獲得原創(chuàng)性的研究成就。（1）成立多級(jí)多向電磁成形系統(tǒng)理論與方法，打破多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場設(shè)計(jì)與制造的要點(diǎn)技術(shù)，創(chuàng)立多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場成形技術(shù)裝備原型，可供給大于40特斯拉的磁場強(qiáng)度，電源能量不低于1000kJ，能實(shí)現(xiàn)三級(jí)以上脈沖強(qiáng)磁場的控制，并擁有電磁協(xié)助加熱、電磁成形、電磁壓邊和工裝一體化功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)高性能復(fù)雜板管零件的成形制造試驗(yàn)及控制，為睜開脈沖強(qiáng)磁場成形技術(shù)研究確立基礎(chǔ)。（2）打破多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下大尺寸、高妙徑比、強(qiáng)塑性流動(dòng)的筒形構(gòu)造零件成形制造的要點(diǎn)技術(shù)，并在某導(dǎo)彈蒙皮制造中獲取考證。（3）打破多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下大尺寸、小曲率、弱塑性流動(dòng)的壁板或蒙皮構(gòu)件成形成性制造的要點(diǎn)技術(shù)，并在大型客機(jī)機(jī)身蒙皮制造中獲取考證。（4）打破強(qiáng)磁場與電場交互作用下多層空心構(gòu)造制造的要點(diǎn)技術(shù)，并在某飛機(jī)艙門構(gòu)造單元件的制造中獲取考證。3）論文、人材方面：（1）發(fā)布論文180篇以上，此中SCI和EI收錄100篇以上，撰寫專著1～3本，申報(bào)專利15~25項(xiàng)。（2）培育一批在脈沖強(qiáng)磁場成形及有關(guān)領(lǐng)域的中青年學(xué)術(shù)帶頭人，浮現(xiàn)出一批優(yōu)異中青年人材，包含博士后、博士和碩士100名左右，造就一支擁有重要國際影響的成形制造研究隊(duì)伍，在此基礎(chǔ)上，爭取1個(gè)國家創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。三、研究方案4.1整體研究思路整體研究思路如圖1所示。成形新技術(shù)需求航空航天運(yùn)載器：導(dǎo)彈蒙皮、多層空心構(gòu)造、整體壁板、異型管件等成形要求：·平均大塑性變形·減小回彈·精準(zhǔn)控形控性·輕量化、長壽命·高靠譜性、低成本多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、大尺寸以及難變形資料板管零件的成形成性制造。

要點(diǎn)科學(xué)識(shí)題多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場的時(shí)空散布規(guī)律及其成形力場的調(diào)控多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下資料流動(dòng)規(guī)律及成形成性控制脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)下資料高速變形的微觀構(gòu)造演變與控制

主要研究內(nèi)容·多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)構(gòu)造布局優(yōu)化及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則·多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的資料塑性流動(dòng)行為及其精準(zhǔn)成形控制·多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)資料超塑性流動(dòng)及超塑/擴(kuò)散連結(jié)機(jī)理·多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場誘導(dǎo)資料流動(dòng)的精準(zhǔn)調(diào)形與調(diào)性·多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)資料局部流動(dòng)行為及復(fù)合界面控制·電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的微觀構(gòu)造演變規(guī)律及性能

源泉?jiǎng)?chuàng)新成就揭露多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的金屬資料塑性流動(dòng)、擴(kuò)散復(fù)合、組織構(gòu)造演變等科學(xué)規(guī)律。多時(shí)空脈沖強(qiáng)成立鑒于多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的柔磁場性成形成性制造成形新原理、新理論制造、新系統(tǒng)。裝備原型打破復(fù)雜難成形板管件成形制造技術(shù)瓶頸，在某導(dǎo)彈、大飛機(jī)的蒙皮和艙門等單元構(gòu)造件中得到考證。電磁成形從“傳統(tǒng)的協(xié)助成形”向“整體直接成形”躍升理論源泉

多科學(xué)交錯(cuò)：制造科學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)、資料科學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)數(shù)字化建模-仿真-實(shí)驗(yàn)考證：理論剖析、數(shù)字化仿真、物理模擬、試驗(yàn)考證圖1整體研究思路項(xiàng)目針對(duì)航空航天用輕質(zhì)合金深沖型構(gòu)件、壁板類構(gòu)件、管類構(gòu)件和空心構(gòu)件等要點(diǎn)零件成形制造的科學(xué)識(shí)題，成立多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造裝備原型，環(huán)繞復(fù)雜板金構(gòu)造精準(zhǔn)塑性流動(dòng)控制成形、多層空心構(gòu)造超塑擴(kuò)散連結(jié)與脹形一體化制造、蒙皮壁板構(gòu)造控形控性、異型管材零件成形等要點(diǎn)共性技術(shù)研究，在多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場的時(shí)空散布規(guī)律及其成形力場的調(diào)控、多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的金屬資料流動(dòng)規(guī)律及成形成性控制、金屬資料在電磁成形過程中的微觀結(jié)構(gòu)演變及性能變化規(guī)律等基礎(chǔ)科學(xué)識(shí)題方面獲得打破，揭露鑒于多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的成形制造過程的科學(xué)規(guī)律，成立和發(fā)展控形與控性相聯(lián)合的柔性成形制造新原理和核心技術(shù)系統(tǒng)，加強(qiáng)航空航天板管類要點(diǎn)零件的成形制造能力，提升我國的高端成形加工技術(shù)水平，知足國家重要戰(zhàn)略工程發(fā)展的需要。4.2研究技術(shù)路線1）多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)集成及其時(shí)空散布研究針對(duì)輕質(zhì)合金資料、大尺度與復(fù)雜工件高精度的成形難點(diǎn)，研究技術(shù)路線為：第一研究多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)理論剖析與建模，揭露多線圈系統(tǒng)磁場與電磁力時(shí)空散布規(guī)律，并進(jìn)一步說明磁場穿透、渦流在工件及模具中的散布規(guī)律、工件運(yùn)動(dòng)及變形過程中磁能與動(dòng)能變換關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，提出高場強(qiáng)脈沖電磁線圈以及高功率密度、高靠譜性模塊化脈沖電源與時(shí)序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，成立多級(jí)多向線圈高速電磁成形系統(tǒng)理論與方法。在電磁場理論剖析和電磁力時(shí)空散布設(shè)計(jì)方面，針對(duì)成形對(duì)象的機(jī)電特征、構(gòu)造等特點(diǎn)，剖析所需電磁力散布、大小，反演出磁場與渦流散布要求，并進(jìn)一步提出線圈系統(tǒng)與電源設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上，成立全系統(tǒng)理論仿真剖析模型，對(duì)成形過程中的磁場、渦流、電磁力等參數(shù)進(jìn)行考證，提出最優(yōu)化構(gòu)造布局與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研究。多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)采納多個(gè)磁體線圈、多套脈沖電源的系統(tǒng)方案。線圈按早先設(shè)計(jì)的地點(diǎn)進(jìn)行部署，每套線圈由一套脈沖電源獨(dú)立供電，成形過程中，每套脈沖電源依據(jù)其對(duì)應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場的方向與功能不一樣而在時(shí)序上獨(dú)立控制，從而實(shí)現(xiàn)磁場與電磁力的時(shí)空散布控制，在資料的變形過程中施加多級(jí)多向的電磁力，以適應(yīng)復(fù)雜、高性能、大尺寸以及難變形資料板管零件的成形要求。磁體線圈采納高強(qiáng)高導(dǎo)資料繞制、高強(qiáng)度纖維加強(qiáng)的散布式加固構(gòu)造，所產(chǎn)生的磁場可到40特斯拉以上。電源采納自愈型金屬化膜電容器，實(shí)現(xiàn)高靠譜性、高儲(chǔ)能密度和小型化設(shè)計(jì)。電源電源電源電源模具工件模塊1模塊2模塊3模塊4一級(jí)渦流線圈電路時(shí)序控制系統(tǒng)二級(jí)渦流線圈電路一級(jí)電二級(jí)電一級(jí)渦二級(jí)渦磁力線磁力線流線圈流線圈圈圈電源系統(tǒng)原理圖一級(jí)電磁力線圈電路二級(jí)電磁力線圈電流

123i一級(jí)電磁力線圈電流一級(jí)渦流線圈電流二級(jí)渦流線圈電流

二級(jí)電磁力線圈電路多級(jí)多向電磁成形原理圖t線圈電流圖2兩級(jí)兩向脈沖強(qiáng)磁場成形系統(tǒng)表示圖圖2為兩級(jí)兩向成形系統(tǒng)表示圖，其工作原理為：一、二級(jí)渦流線圈主要產(chǎn)生與工件垂直的短脈沖磁場，在工件中感覺渦流；一、二級(jí)電磁力線圈主要產(chǎn)生與工件平行的長脈沖磁場，與工件中的渦流互相作用形成電磁力推進(jìn)工件向模具運(yùn)動(dòng)。開端時(shí)刻，觸發(fā)一級(jí)渦流線圈和一、二級(jí)電磁力線圈，工件在電磁力作用下由開端地點(diǎn)1變形到地點(diǎn)2，因?yàn)橐患?jí)渦流線圈與工件的距離增添，渦流減小，此時(shí)啟動(dòng)二級(jí)渦流線圈增添工件中的渦流，使其在一、二級(jí)成形線圈的作用由地點(diǎn)2連續(xù)運(yùn)動(dòng)到地點(diǎn)3與模具接觸，實(shí)現(xiàn)最后成形。該方案中，依據(jù)產(chǎn)生渦流與產(chǎn)生電磁力的不一樣功能，垂直場與平行場分別由不一樣線圈產(chǎn)生，能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立設(shè)計(jì)與控制；渦流線圈將一個(gè)大線圈分為一、二級(jí)兩個(gè)小線圈，既減小了電路的時(shí)間常數(shù)，簡單實(shí)現(xiàn)短脈沖，從而在工件中產(chǎn)生強(qiáng)渦流，同時(shí)又能依據(jù)工件的位置分時(shí)序控制產(chǎn)生渦流；電磁力線圈的地點(diǎn)依據(jù)工件成形要求部署，保證工件中連續(xù)的電磁力作用。2）鑒于多時(shí)空散布脈沖強(qiáng)磁場成形制造技術(shù)針對(duì)多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的電磁成形制造技術(shù)，研究技術(shù)路線為：第一經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究的方法，揭露金屬資料在電磁力驅(qū)動(dòng)和多場耦合作用下的塑變流動(dòng)行為以及金屬資料連結(jié)界面擴(kuò)散行為；在此基礎(chǔ)上，成立電磁力作用下的金屬資料的流動(dòng)模型和缺點(diǎn)表征模型，實(shí)現(xiàn)金屬資料電磁成形過程的有限元模擬，以揭露電磁成形的普適規(guī)律；而后，進(jìn)一步研究多時(shí)空散布脈沖強(qiáng)磁場作用下的資料流動(dòng)規(guī)律，以及成形構(gòu)件的服役性能和力學(xué)性能變化規(guī)律，建立多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的隨形散布模型和時(shí)序控制模型，以實(shí)現(xiàn)成形成性制造。在大變形塑變流動(dòng)控制成形方面，將鑒于金屬資料在電磁力作用下的塑性流動(dòng)規(guī)律，經(jīng)過抽象幾何特點(diǎn)，商討資料的塑形流動(dòng)過程與幾何特點(diǎn)間的關(guān)系；通過不一樣的分時(shí)加載時(shí)間間隔，研究電磁力的作用時(shí)序?qū)Y料流動(dòng)的影響，并商討電磁力與慣性力的互相作用體制。以ANSYS為平臺(tái)，成立有限元剖析模型和數(shù)值計(jì)算方法，并經(jīng)過物理模擬考證和優(yōu)化調(diào)整剖析模型。采納神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鑒于有限元剖析的電磁成形工藝優(yōu)化，并成立多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場時(shí)空散布模型與幾何特點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)超塑性流動(dòng)和擴(kuò)散連結(jié)方面，在磁場環(huán)境中，采納高溫拉伸試驗(yàn)和擴(kuò)散連結(jié)試驗(yàn)，研究試驗(yàn)參數(shù)對(duì)超塑性流動(dòng)規(guī)律和界面擴(kuò)散行為的影響，采用小型試樣進(jìn)行超塑脹形試驗(yàn)，研究雙向應(yīng)力狀態(tài)下的超塑性流動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用現(xiàn)代剖析手段和理論剖析，研究界面元素?cái)U(kuò)散規(guī)律及動(dòng)力學(xué)；依據(jù)空心構(gòu)造特點(diǎn)，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)磁力擴(kuò)散、磁力脹形和加熱單元方案，將線圈部署于需要連結(jié)的地點(diǎn)，利用電磁力實(shí)現(xiàn)連結(jié)與擴(kuò)散。同時(shí)，在相鄰兩板上施加反向電流，依靠電磁力實(shí)現(xiàn)板件脹形。在強(qiáng)磁場引誘小變形流動(dòng)成形方面，采納小型試樣試驗(yàn)，研究磁場力散布、加載路徑和磁場參數(shù)等對(duì)變形特點(diǎn)和組織性能變化；采納光學(xué)無接觸丈量等數(shù)字化外形丈量方法，研究工藝參數(shù)與實(shí)質(zhì)外形偏差和理論零件外形之間的內(nèi)在規(guī)律，成立零件外形的調(diào)控方法；應(yīng)用現(xiàn)代測試手段研究內(nèi)應(yīng)力演化、剩余應(yīng)力分布和微觀組織演化規(guī)律；依據(jù)壁板單元試驗(yàn)件的構(gòu)造特點(diǎn)，經(jīng)過睜開磁場散布、加載路徑和磁場參數(shù)等設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，研究工藝參數(shù)對(duì)壁板單元件的內(nèi)應(yīng)力場和外形精度等的影響。在研究強(qiáng)拘束條件下局部金屬電磁流動(dòng)成形與連結(jié)方面，采納平面脹形和管材試驗(yàn)研究強(qiáng)磁場作用下的金屬局部流動(dòng)規(guī)律，評(píng)論缺點(diǎn)及其形成體制。在獲取有關(guān)規(guī)律的前提下，優(yōu)化磁場時(shí)空特征參數(shù)和外場拘束參數(shù)實(shí)現(xiàn)異形管件的成形與控制。在復(fù)雜金屬管件連結(jié)成形方面，采納螺線管線圈，利用磁場與金屬管中渦流之間的互相作使勁將外管推向內(nèi)管，從而實(shí)現(xiàn)連結(jié)。在金屬管復(fù)合方面，將經(jīng)過螺線管線圈部署，實(shí)現(xiàn)脹形復(fù)合和縮徑復(fù)合兩種加工模式。3）電磁高速變形微構(gòu)造特點(diǎn)及變形機(jī)理研究在電磁高速變形資料微構(gòu)造特點(diǎn)和變形機(jī)理的研究方面，以典型Al合金和Ti合金為對(duì)象，以單軸拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)以及簡單脹形（Bulge）實(shí)驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn)，研究電磁高速變形規(guī)律。經(jīng)過磁場強(qiáng)度和脈寬的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變率、應(yīng)變量和渦流大小的變化，研究應(yīng)變率、因變量和渦流對(duì)資料變形行為的影響。為了防止渦流的趨膚效應(yīng)付變形的不平均性影響，我們擬利用Hopkinson桿標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，并在樣品上施加脈沖電流，以說明脈沖電流對(duì)資料高速變形行為和微構(gòu)造的影響。借助SEM、TEM（HRTEM）、XRD等先進(jìn)的微觀剖析手段研究資料在高速變形后的晶體缺點(diǎn)特點(diǎn)和演變規(guī)律，從而揭露電磁高速變形的微觀機(jī)理。借助XRD極圖剖析技術(shù)，研究資猜中的織構(gòu)現(xiàn)象。一般認(rèn)為，電磁高速變形下絕熱剪切帶以及微裂紋的形成可能源于微孔洞的產(chǎn)生，為此，采納正電子湮滅技術(shù)研究資料在高速變形過程中的空位及微孔洞的形成及齊集過程，揭露電磁高速變形資料的斷裂機(jī)制。采納數(shù)值模擬方法剖析電磁高速變形裂紋尖端應(yīng)力場合應(yīng)變場的散布，以及高速變形產(chǎn)生的彈性波對(duì)裂紋擴(kuò)展的擾動(dòng)效應(yīng)，成立電磁高速變形的資料的無效準(zhǔn)則。別的，經(jīng)過資料在變形過程中的熱力學(xué)計(jì)算和動(dòng)力學(xué)剖析，從理論上剖析各樣晶體缺點(diǎn)的形條件，成立缺點(diǎn)演變的晶體學(xué)模型。最后，經(jīng)過對(duì)在不一樣工藝下成形，擁有不一樣微構(gòu)造特點(diǎn)的成形件的力學(xué)性能測試，成立成形工藝-微觀結(jié)構(gòu)-力學(xué)性能之間的關(guān)系。4.3可行性剖析本項(xiàng)目最實(shí)質(zhì)的創(chuàng)新在于：在金屬資料成形過程中，經(jīng)過多時(shí)空散布的脈沖強(qiáng)磁場，對(duì)金屬資料施加不一樣時(shí)序和空間上的電磁力，從而控制資料的流動(dòng)和擴(kuò)散過程，實(shí)現(xiàn)金屬資料的成形成性制造。當(dāng)前，脈沖強(qiáng)磁場理論和技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)脈沖強(qiáng)磁場的多時(shí)空散布，從而控制電磁力的時(shí)空散布供給了理論和技術(shù)支撐；而力是驅(qū)動(dòng)資料流動(dòng)成形的基礎(chǔ)，能夠控制力的散布及其作用的時(shí)序就能控制資料的流動(dòng)。所以，不論從原理上仍是技術(shù)支撐上本項(xiàng)目都是可行的。本項(xiàng)目主假如針對(duì)航空航天領(lǐng)域輕質(zhì)合金板管類零件的成形制造問題睜開的。其要點(diǎn)難點(diǎn)包含：在板管類零件的電磁成形（連結(jié)）過程中，脈沖強(qiáng)磁場與資料間的互相作用存在著動(dòng)向的非線性關(guān)系，一定對(duì)多級(jí)脈沖強(qiáng)磁場進(jìn)行高效精確的時(shí)序調(diào)控，才能形成驅(qū)動(dòng)板管類零件成形（連結(jié)）的有效勞場散布；資料的變形（擴(kuò)散）過程中關(guān)系著復(fù)雜的電磁場-力場-溫度場-應(yīng)變場的多場耦合作用，直接限制著成形（連結(jié)）質(zhì)量和性能，一定對(duì)整個(gè)成形過程進(jìn)行有效的展望和控制。項(xiàng)目構(gòu)成員單位的工作累積，為解決上述要點(diǎn)難點(diǎn)問題確立了優(yōu)異的基礎(chǔ)。華中科技大學(xué)依照國家脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)中心的技術(shù)優(yōu)勢，建立了多線圈系統(tǒng)的建模和數(shù)值模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電磁場、渦流場、溫度場、力場及位移場的耦合剖析，開發(fā)了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的剖析軟件。在線圈研制方面，采納散布式加固等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一系列50~75特斯拉不一樣種類脈沖磁體線圈。在多級(jí)線圈方面，項(xiàng)目首席科學(xué)家李亮教授成功研制出兩級(jí)脈沖磁體線圈，將其應(yīng)用于荷蘭自由電子激光器，實(shí)現(xiàn)世界首臺(tái)脈沖磁場盤旋共振裝備，并參加美國國家強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)室四級(jí)脈沖磁系統(tǒng)統(tǒng)的線圈系統(tǒng)研制開發(fā)，成功實(shí)現(xiàn)89特斯拉的世界最高場強(qiáng)。在高功率密度、高靠譜性模塊化脈沖電源與時(shí)序控制系統(tǒng)方面，已采納高儲(chǔ)能密度電容器、光觸發(fā)晶閘管開關(guān)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了15個(gè)1MJ/25kV/50kA模塊的電容型脈沖電源系統(tǒng)。每個(gè)模塊都有獨(dú)立的充電系統(tǒng)和放電開關(guān)，全部模塊的充、放電由裝置的控制系統(tǒng)按早先設(shè)定的時(shí)序來實(shí)行，為解決多級(jí)多向脈沖電磁成形的電源與控制技術(shù)難題確立了基礎(chǔ)。中航工業(yè)北京航空工程制造研究所、北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等單位，先后采納沖壓成形、旋壓成形、彎管成形、超塑成形與超塑成形/擴(kuò)散連結(jié)技術(shù)、噴丸成形和時(shí)效成形技術(shù)分別制造出了航空航天運(yùn)載器的大型板金構(gòu)造件、復(fù)雜管件、空心構(gòu)造和整體壁板等要點(diǎn)構(gòu)件，對(duì)現(xiàn)有成形制造技術(shù)存在的問題有深刻的理解，從而使項(xiàng)目組能夠很好地掌握研究方向，明確需求，攻陷要點(diǎn)科學(xué)識(shí)題和技術(shù)難題。哈爾濱工業(yè)大學(xué)是我國最早從事電磁成形制造技術(shù)研究的單位之一，近三十年來系統(tǒng)地研究了管脹形、縮徑與連結(jié)，平板成形與沖裁，高強(qiáng)度鉚釘?shù)蛪弘姶陪T接等典型工藝及典型線圈構(gòu)造。研制開發(fā)了電磁成形機(jī)十余臺(tái)，用于國內(nèi)多家單位的實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)，為我國航天型號(hào)艙體的精細(xì)成形研制了電磁校形裝置和工藝，明顯提升形位和尺寸精度，為后續(xù)數(shù)控加工及裝置精度供給必需保證。研制的電磁翻孔工藝解決了航天發(fā)動(dòng)機(jī)管路系統(tǒng)中大批使用的三通、四通鋁合金接頭的成形難題。在異種金屬管電磁成形機(jī)械連結(jié)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)進(jìn)行了鋁合金-碳鋼管電磁成形連結(jié)的動(dòng)向響應(yīng)，已獲取較高質(zhì)量的冶金連結(jié)接頭。此外，華中科技大學(xué)在板料成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)方面已睜開了系統(tǒng)深入地研究，在板材大變形塑性流動(dòng)成形過程的數(shù)學(xué)模型成立、逆算法求解技術(shù)、動(dòng)力顯示算法求解技術(shù)等方面累積了大批成就，并在航空航天、汽車等領(lǐng)域大型復(fù)雜板金零件成形制造中獲取應(yīng)用，獲取國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。與此同時(shí)，華中科技大學(xué)在自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，已經(jīng)深入睜開了變速變載條件下的板料成形行為的研究工作，以及電磁成形過程的建模和數(shù)值模擬研究，并以ANSYS為模擬平臺(tái)，成立了電磁成形過程的三維有限元剖析模型和數(shù)值計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了電磁場和構(gòu)造場的一致耦合剖析。西北有色金屬研究院是我國輕合金資料的研究與開發(fā)基地，在鈦合金環(huán)形氣瓶、鈦合金燃料儲(chǔ)箱、鈦合金錐形件、高精度鈦管、鈦合金毛細(xì)管、鈦合金板材及鈦∕鋼復(fù)合板等加工和成形制造方面累積了豐富的研制和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。中科院物理研究所在金屬資料微構(gòu)造演化、裂紋形核與擴(kuò)展、斷裂機(jī)理、構(gòu)造相變、物性等做出了一系列有特點(diǎn)和國際影響力的工作，受到國內(nèi)外同行的重視和關(guān)注。上述研究工作表示，項(xiàng)目組已經(jīng)具備了各項(xiàng)研究內(nèi)容的理論基礎(chǔ)和技術(shù)能力，為達(dá)成本項(xiàng)目的各項(xiàng)研究內(nèi)容，達(dá)到本項(xiàng)目研究目標(biāo)，供給了堅(jiān)固的保障。4.4創(chuàng)新和特點(diǎn)1）特點(diǎn)（1）本項(xiàng)目提出的脈沖強(qiáng)磁場成形制造技術(shù)是一項(xiàng)綠色柔性先進(jìn)制造技術(shù)，加工過程無生態(tài)污染，脈沖力無需經(jīng)過傳力介質(zhì)施加于板料，且脈沖成形力和約束力可依據(jù)變形狀況無級(jí)調(diào)整，并可依據(jù)零件金屬流動(dòng)特點(diǎn)在空間上施加有益于變形進(jìn)行的脈沖力，降低了成形過程的摩擦效應(yīng)和不平均變形，明顯提升資料的變形極限，有益于難變形資料的復(fù)雜構(gòu)造成形。（2）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造技術(shù)是一項(xiàng)包含資料科學(xué)、塑性加工、電磁學(xué)、力學(xué)、控制科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)在內(nèi)的多學(xué)科交錯(cuò)的創(chuàng)新技術(shù)，既是電磁學(xué)領(lǐng)域的新課題，也是先進(jìn)制造技術(shù)和資料領(lǐng)域的新方向。（3）本項(xiàng)目是以多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場為核心，并用電磁力代替現(xiàn)有板管零件制造技術(shù)的施力介質(zhì)，能夠衍生出一批板管零件成形的新方法，擁有扇形輻射帶動(dòng)作用，經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益巨大。2）創(chuàng)新（1）提出了多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場電磁成形系統(tǒng)以及以電磁力取代傳統(tǒng)機(jī)械夾具的創(chuàng)新思路，成立多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場電磁成形裝備原型，達(dá)成垂直場與平行場的獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)工件多級(jí)加載、分區(qū)成形以及協(xié)助加熱、模具夾具電磁一體化設(shè)計(jì)，靈巧性高，成立控形控性的電磁制造新方法。（2）提出一種經(jīng)過多時(shí)空散布的脈沖強(qiáng)磁場的復(fù)合作用，實(shí)現(xiàn)輕合金資料大變形塑性流動(dòng)的新方法，揭露了多時(shí)空散布電磁力作用下的金屬資料流動(dòng)規(guī)律及其調(diào)控方法，為航空航天運(yùn)載器等領(lǐng)域的大型輕合金復(fù)雜板金件，供給了嶄新的柔性電磁成形成性制造技術(shù)。（3）創(chuàng)新了一種鑒于電磁力的多層板空心構(gòu)造件超塑性擴(kuò)散連結(jié)和脹形的一體化制造技術(shù)，揭露了強(qiáng)磁場、溫度場和力場耦合作用下的超塑性流動(dòng)行為和界面擴(kuò)散行為規(guī)律，說了然強(qiáng)磁場對(duì)超塑變形和擴(kuò)散過程的影響體制，為航空航天領(lǐng)域的一些空心構(gòu)造構(gòu)件的高效、低成本制造供給了一條重要門路。（4）初次采納鑒于多時(shí)空散布脈沖強(qiáng)磁場實(shí)現(xiàn)異種金屬管的機(jī)械擴(kuò)散連結(jié)，揭露了電磁力作用下的機(jī)械擴(kuò)散連結(jié)工藝參數(shù)與接頭力學(xué)性能及微觀構(gòu)造的影響體制，探了然異種金屬管電磁連結(jié)時(shí)復(fù)合界面顛簸體制，為解決航空航天領(lǐng)域復(fù)雜管路系統(tǒng)的制造難題確立了基礎(chǔ)。（5）初次提出了采納多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場技術(shù)成形整體壁板的新方法，揭示了脈沖強(qiáng)磁場作用下的加載作用規(guī)律和加載變形幾何學(xué)規(guī)律，說了然脈沖強(qiáng)磁場作用下的構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力演化及剩余應(yīng)力散布規(guī)律，為提升壁板表面完好性，極大的降低大型壁板構(gòu)件制造成本，解決我國長壽命、低成本大型整體壁板的制造難題確立了基礎(chǔ)。4.5課題設(shè)置1）各課題間互相關(guān)系本項(xiàng)目課題設(shè)置主要環(huán)繞多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場的時(shí)空散布規(guī)律及其成形力場的調(diào)控、多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的資料流動(dòng)規(guī)律及成形成性控制、脈沖強(qiáng)磁場作用下資料高速變形的微觀構(gòu)造演變與控制等要點(diǎn)科學(xué)識(shí)題睜開，以多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造裝備原型為基礎(chǔ)，成立新的控形與控性相聯(lián)合的柔性成形制造技術(shù)系統(tǒng)。以航空航天用輕質(zhì)合金深沖型構(gòu)件、壁板類構(gòu)件、管類構(gòu)件和空心結(jié)構(gòu)等要點(diǎn)零件的成形加工共性技術(shù)為研究對(duì)象，睜開多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造基礎(chǔ)科學(xué)識(shí)題研究。依據(jù)本項(xiàng)目的整體思路和預(yù)期目標(biāo)，設(shè)置以下六個(gè)課題：（1）多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)構(gòu)造布局優(yōu)化及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（2）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的資料塑性流動(dòng)行為及其精準(zhǔn)成形控制（3）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)資料超塑性流動(dòng)及超塑/擴(kuò)散連結(jié)機(jī)理（4）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場引誘資料流動(dòng)的精準(zhǔn)調(diào)形與調(diào)性（5）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)資料局部流動(dòng)行為及復(fù)合界面控制（6）電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的微觀構(gòu)造演變規(guī)律及性能2）課題之間的關(guān)系性：多時(shí)空脈課題三課題四沖強(qiáng)磁場空心構(gòu)造類構(gòu)件壁板類構(gòu)件成形制造超塑性流動(dòng)及超塑/資料流動(dòng)的精準(zhǔn)調(diào)技術(shù)系統(tǒng)擴(kuò)散連結(jié)機(jī)理形與調(diào)性課題一課題二課題五深沖型構(gòu)件多級(jí)多向脈沖管類構(gòu)件強(qiáng)磁場系統(tǒng)結(jié)塑性流動(dòng)行為及其局部流動(dòng)行為及其構(gòu)布局優(yōu)化及精準(zhǔn)成形控制復(fù)合界面控制設(shè)計(jì)準(zhǔn)則電磁驅(qū)動(dòng)下課題六資料微觀組電磁驅(qū)動(dòng)高速變形織構(gòu)造演變下資料的微觀構(gòu)造理論基礎(chǔ)演變規(guī)律及性能圖3課題設(shè)置思路及關(guān)系性表示圖本項(xiàng)目的課題設(shè)置思路及其關(guān)系性如圖3所示，此中，課題1多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場成形裝置是睜開多時(shí)空電磁精準(zhǔn)成形研究的平臺(tái)基礎(chǔ)；課題2-5環(huán)繞電磁成形平臺(tái)分別睜開深沖型構(gòu)件、空心構(gòu)造類構(gòu)件、壁板類構(gòu)件、管類構(gòu)件等要點(diǎn)零件的成形加工共性技術(shù)及理論問題的研究，揭露板管類金屬資料流動(dòng)規(guī)律及成形成性控制機(jī)理；經(jīng)過課題1-5的研究，成立多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造的技術(shù)系統(tǒng)。課題6針對(duì)課題2-5中的要點(diǎn)共性基礎(chǔ)理論問題，研究金屬資料在高能電磁場以及電磁成形過程中的微觀構(gòu)造演變及性能變化規(guī)律，為多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場成形制造技術(shù)供給理論依照。所以，本項(xiàng)目課題的設(shè)置既互相獨(dú)立又互相關(guān)系，構(gòu)成了一個(gè)完好的多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場柔性成形制造技術(shù)系統(tǒng)，在傳統(tǒng)成形加工技術(shù)的基礎(chǔ)長進(jìn)行了豐富和完美，能夠?yàn)槲覈p質(zhì)合金資料成形制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展供給新的理論基礎(chǔ)和技術(shù)貯備。課題詳細(xì)狀況以下：物理模型、數(shù)學(xué)模型以課題1：多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)構(gòu)造布局優(yōu)化及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研究目標(biāo)：針對(duì)輕質(zhì)合金資料、大尺度與復(fù)雜工件高精度的成形難點(diǎn)，研究多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)理論剖析與建模，揭露多線圈系統(tǒng)磁場與電磁力時(shí)空散布規(guī)律；揭示不一樣材質(zhì)與不一樣構(gòu)造中，磁場穿透、渦流在工件及模具中的散布規(guī)律、工件運(yùn)動(dòng)及變形過程中磁能與動(dòng)能變換關(guān)系；提出高場強(qiáng)電磁線圈以及高功率密度、高靠譜性模塊化脈沖電源與時(shí)序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；成立多級(jí)多向線圈高速電磁成形系統(tǒng)理論與方法。研究內(nèi)容：（1）多級(jí)多向線圈系統(tǒng)及磁場時(shí)空散布與電磁力的調(diào)控研究多線圈系統(tǒng)中磁場時(shí)空散布規(guī)律；研究垂直場、平行場、脈沖等效頻次等參數(shù)對(duì)渦流與電磁力的作用關(guān)系；研究電磁力作用下工件運(yùn)動(dòng)規(guī)律；揭露線圈系統(tǒng)空間散布及電源系統(tǒng)時(shí)序控制對(duì)電磁力的調(diào)控機(jī)理；研究多線圈系統(tǒng)中線圈與電源之間的耦合關(guān)系。（2）復(fù)雜構(gòu)造中磁場穿透、渦流散布以及能量變換規(guī)律成立復(fù)雜三維構(gòu)造中磁場穿透與渦流散布模型，研究在不一樣磁場作用時(shí)間、不一樣材質(zhì)、不一樣構(gòu)造對(duì)磁場穿透與渦流散布的影響；研究工件運(yùn)動(dòng)過程中，磁場在工件中散布、運(yùn)動(dòng)電勢與變壓器電勢、渦流散布以及電磁力之間的復(fù)雜耦合機(jī)理；研究渦流消耗以及電能-磁場-電能-熱能之間的能量變換關(guān)系。（3）多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研究多級(jí)多向脈沖強(qiáng)磁場全系統(tǒng)與子系統(tǒng)幾何模型、及虛構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)；提出電-磁-熱-力多物理場耦合作用下強(qiáng)電磁線圈構(gòu)造優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)特定空間散布磁場線圈設(shè)計(jì)；研究高精度、可重復(fù)脈沖充電與多模塊脈沖電源充放電及脈沖波形調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電源與磁體線圈系統(tǒng)組合最優(yōu)化技術(shù)；研究電源系統(tǒng)時(shí)序邏輯控制規(guī)律，實(shí)現(xiàn)磁場特準(zhǔn)時(shí)序控制；（4）高性能、輕量化構(gòu)件多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場可工程應(yīng)用集成科學(xué)基礎(chǔ)研究針對(duì)航空航天輕質(zhì)合金資料、大尺度與復(fù)雜工件；建立多級(jí)多向線圈高速電磁成形原理樣機(jī)與實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)；進(jìn)行成形設(shè)施與工藝參數(shù)的優(yōu)化考證明驗(yàn)；依照成形工件檢測結(jié)果以及理論仿真對(duì)照，對(duì)平臺(tái)模型進(jìn)行校準(zhǔn)與修正，形成多級(jí)多向線圈高速電磁成形系統(tǒng)理論與方法。經(jīng)費(fèi)比率：27%擔(dān)當(dāng)單位：華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：李亮學(xué)術(shù)骨干：潘垣、趙志衡、韓小濤、彭濤、丁洪發(fā)課題2：多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的資料塑性流動(dòng)行為及其精準(zhǔn)成形控制研究目標(biāo)：針對(duì)航空航天領(lǐng)域難以成形的大型輕質(zhì)合金薄壁殼體零件，研究在多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下，板料的塑性流動(dòng)規(guī)律及其成形過程的控制方法，商討高速成形狀況下，摩擦、回彈及碰撞對(duì)成形過程和成形質(zhì)量的影響規(guī)律，建立多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的板料塑性成形過程的模擬模型，實(shí)現(xiàn)大型輕質(zhì)合金薄壁殼體零件的成形成性制造。研究內(nèi)容：（1）高速成形條件下的資料塑性流動(dòng)行為及本構(gòu)模型研究輕合金資料在電磁力的高速驅(qū)動(dòng)下，資料的力學(xué)響應(yīng)行為及有關(guān)力學(xué)參數(shù)的表征，揭露資料的塑形流動(dòng)規(guī)律，商討脈沖強(qiáng)磁場參數(shù)、資料參數(shù)及成形邊界條件參數(shù)間的關(guān)系，成立高速成形條件下的資料本構(gòu)模型、以及資料成形極限的變化規(guī)律。為電磁成形過程數(shù)值模擬，以及成形工藝的優(yōu)化確立基礎(chǔ)。（2）高速成形條件下的板料與工模具間的互相作用與成形缺點(diǎn)的表征研究板料在電磁力高速?zèng)_擊下，板料與模具間的摩擦行為，以及板料與模具間高速碰撞行為；研究板料高速成形過程中的回彈、起皺、變薄、破碎規(guī)律，以及資料內(nèi)部缺點(diǎn)擴(kuò)展機(jī)理，商討成形缺點(diǎn)的辨別與表征方法。為多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的板料成形過程控制確立基礎(chǔ)。（3）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的板料塑性成形過程控制研究多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下，電磁力與慣性力的耦合作用及其對(duì)板料成形過程的影響規(guī)律，商討慣性碰撞反彈的表征及其克制方法；成立板料的塑性流動(dòng)與零件幾何特點(diǎn)間的關(guān)系，研究板料精準(zhǔn)貼模的電磁力力場散布及回彈控制、變壓邊力及其與成形過程的協(xié)調(diào)控制，以及多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場隨工件成形特點(diǎn)的分布方法；研究磁場、電場等多場耦合作用對(duì)構(gòu)件力學(xué)性能的影響規(guī)律，成立多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下板料精準(zhǔn)成形工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。（4）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用下的板料成形過程數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化研究鑒于多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的電磁成形過程仿真方法，商討電磁力場、慣性力場、應(yīng)變場間的耦合作用關(guān)系及其表征方法，成立板料塑性流動(dòng)成形有限元分析模型、以及電磁成形質(zhì)量評(píng)論模型；研究鑒于有限元模擬的電磁成形工藝參數(shù)優(yōu)化方法，以及多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場的優(yōu)化時(shí)空散布方法，從而為大型薄壁殼體零件的成形與成性的電磁成形制造供給科學(xué)的指導(dǎo)。經(jīng)費(fèi)比率：16%擔(dān)當(dāng)單位：華中科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：李建軍學(xué)術(shù)骨干：李雄偉、莫健華、柳玉起、鄭志鎮(zhèn)課題3：多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用資料超塑性流動(dòng)及超塑/擴(kuò)散連結(jié)機(jī)理研究目標(biāo)：研究磁場、溫度場和力場耦合作用下的單軸超塑性流動(dòng)行為、平面應(yīng)力狀態(tài)磁力脹形金屬流動(dòng)和界面擴(kuò)散行為規(guī)律，揭露強(qiáng)磁場對(duì)超塑變形和擴(kuò)散過程的影響體制；在此基礎(chǔ)上，針對(duì)典型空心構(gòu)造，經(jīng)過睜開坯料、磁場時(shí)空散布、模具的共同設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬研究，并鑒于上述研究成就，成立面向空心構(gòu)造的強(qiáng)磁場擴(kuò)散與脹形過程的有限元模型，研究磁場參數(shù)、變形參數(shù)及其耦合對(duì)成形過程及其缺點(diǎn)形成的影響，提出利用強(qiáng)磁場擴(kuò)散與脹形復(fù)合技術(shù)制造空心構(gòu)造的新方法，進(jìn)一步拓展與提升強(qiáng)磁場在成形技術(shù)方面的應(yīng)用水平易范圍。研究內(nèi)容：（1）強(qiáng)磁場作用資料超塑性流動(dòng)規(guī)律與本構(gòu)模型研究資料在強(qiáng)磁場、溫度場和力場耦合作用下超塑性流動(dòng)行為規(guī)律，成立其超塑性本構(gòu)模型；研究資料在平面應(yīng)力狀態(tài)下磁力脹形金屬流動(dòng)規(guī)律及極限評(píng)價(jià)，并成立磁力散布、磁力柔性壓邊力、零件形狀間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；研究強(qiáng)磁場、溫度場和力場耦合作用下超塑變形組織演變與機(jī)理。（2）強(qiáng)磁場作用資料超塑擴(kuò)散連結(jié)界面控制及其體制研究研究強(qiáng)磁場、力場、溫度場等多場耦合作用下的超塑擴(kuò)散連結(jié)界面質(zhì)量的影響；研究多場耦合作用下的界面元素?cái)U(kuò)散規(guī)律，揭露擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散力與有關(guān)參量之間的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律；剖析強(qiáng)磁場對(duì)空隙擴(kuò)散體制和空位擴(kuò)散體制的影響，揭露強(qiáng)磁場加強(qiáng)金屬原子擴(kuò)散的物理實(shí)質(zhì)。（3）面向空心構(gòu)造的強(qiáng)磁場時(shí)空散布設(shè)計(jì)及其成形過程的控制與優(yōu)化鑒于空心構(gòu)造特點(diǎn)，睜開坯料、磁場時(shí)空散布、模具的共同設(shè)計(jì)研究，并基于上述研究成就，成立面向空心構(gòu)造的強(qiáng)磁場擴(kuò)散與脹形過程的有限元模型，開展成形過程數(shù)值模擬研究，剖析強(qiáng)磁場與變形參數(shù)對(duì)金屬流動(dòng)規(guī)律和缺點(diǎn)形成的影響；研究面向空心構(gòu)造的強(qiáng)磁場擴(kuò)散與脹形的實(shí)現(xiàn)方法，研究磁場參數(shù)、變形參數(shù)及其耦合對(duì)成形過程及其缺點(diǎn)形成的影響，研究磁場、電場等多場耦合作用對(duì)資料服役性能的影響規(guī)律；提出利用強(qiáng)磁場擴(kuò)散與脹形復(fù)合技術(shù)制造空心構(gòu)造的新方法。經(jīng)費(fèi)比率：15%擔(dān)當(dāng)單位：中航工業(yè)北京航空制造工程研究所、上海交通大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：侯紅亮主要學(xué)術(shù)骨干：姜波、張文龍、趙冰、王耀奇課題4：多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用引誘資料流動(dòng)的精準(zhǔn)調(diào)形與調(diào)性研究目標(biāo)：研究脈沖強(qiáng)磁場作用下的加載作用規(guī)律和加載變形幾何學(xué)規(guī)律，成立鑒于誤差反應(yīng)的零件外形調(diào)控方法；研究脈沖強(qiáng)磁場作用下的構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力演化及剩余應(yīng)力散布規(guī)律，揭露內(nèi)應(yīng)力引誘相析出及對(duì)微觀組織演化的影響規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，針對(duì)典型蒙皮壁板，睜開強(qiáng)磁場時(shí)空散布設(shè)計(jì)研究，揭露磁場力散布特點(diǎn)、加載規(guī)劃路徑等對(duì)壁板內(nèi)應(yīng)力場的形成和外形精度的影響規(guī)律，成立壁板脈沖強(qiáng)磁場成形及其路徑規(guī)劃的理論方法，為整體蒙皮壁板脈沖強(qiáng)磁場成形的精準(zhǔn)控制確立基礎(chǔ)。研究內(nèi)容：（1）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用引誘資料流動(dòng)及外形調(diào)控研究磁場力、慣性力、加載道次等對(duì)資料質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)規(guī)律與彈性恢復(fù)的影響規(guī)律，成立強(qiáng)磁場作用參數(shù)與方式-應(yīng)力應(yīng)變散布-宏觀外形之間的定量關(guān)系；經(jīng)過數(shù)字化外形丈量方法，獲取實(shí)質(zhì)成形零件外形與理論外形之間的空隙偏差，成立強(qiáng)磁場作用參數(shù)-實(shí)質(zhì)零件外形-零件外形公差-理論外形之間的內(nèi)在對(duì)應(yīng)關(guān)系和工藝參數(shù)的優(yōu)化算法，經(jīng)過偏差反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件外形的精準(zhǔn)調(diào)控。（2）多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用內(nèi)應(yīng)力演化及剩余應(yīng)力散布規(guī)律研究研究磁場力、慣性力、加載道次、加載軌跡、加熱溫度等對(duì)構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力演化及剩余應(yīng)力散布的影響規(guī)律，研究內(nèi)應(yīng)力引誘作用對(duì)微觀組織演化的影響規(guī)律，研究固溶時(shí)效辦理與磁場耦合作用對(duì)相析出的遺傳和調(diào)控作用，揭露強(qiáng)磁場作用對(duì)相變激活能和相改動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律。（3）面向服役性能的表面完好性評(píng)論與優(yōu)化研究磁場力、加載道次、加載軌跡、增量應(yīng)變對(duì)資料表面完好性的影響規(guī)律，揭露表面完好性與資料的靜力學(xué)性能、疲憊性能和損害容限之間的關(guān)系體制，建立服役條件下的剩余應(yīng)力場廢弛和衰減的剖析模型，實(shí)現(xiàn)面向服役性能的壁板構(gòu)件的成形和成性優(yōu)化控制。（4）面向壁板構(gòu)造的脈沖強(qiáng)磁場時(shí)空散布設(shè)計(jì)及成形過程優(yōu)化針對(duì)典型蒙皮壁板資料、外形和構(gòu)造特點(diǎn)，聯(lián)合上述的研究結(jié)果，睜開適應(yīng)壁板調(diào)形調(diào)性要求的強(qiáng)磁場時(shí)空散布設(shè)計(jì)研究，研究磁場力散布特點(diǎn)、加載規(guī)劃路徑等對(duì)壁板內(nèi)應(yīng)力場的形成和外形精度的影響規(guī)律，經(jīng)過優(yōu)化磁場力散布、加載規(guī)劃路徑等實(shí)現(xiàn)壁板強(qiáng)、弱構(gòu)造共同變形，成立蒙皮壁板脈沖強(qiáng)磁場成形及路徑規(guī)劃的理論方法。經(jīng)費(fèi)比率：12%擔(dān)當(dāng)單位：北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：萬敏主要學(xué)術(shù)骨干：詹梅、吳向東、李恒、呂曉東課題5：多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)資料局部流動(dòng)行為及復(fù)合界面控制研究目標(biāo)：研究強(qiáng)拘束條件下脈沖強(qiáng)磁場作用局部金屬流動(dòng)行為和缺點(diǎn)形成體制，并針對(duì)異形管材零件，經(jīng)過優(yōu)化磁場時(shí)空特征參數(shù)和外場拘束參數(shù)實(shí)現(xiàn)異形管件的成形與控制，揭露脈沖強(qiáng)磁場時(shí)空散布特征-資料局部塑性流動(dòng)行為-溫度場的影響體制，成立一種異形管材零件加工的新方法；別的，研究脈沖強(qiáng)磁場作用下金屬管件成形連結(jié)與復(fù)合過程動(dòng)向響應(yīng)和接頭力學(xué)性能，說明復(fù)合金屬管件電磁成形連結(jié)與復(fù)合界面特征及其控制方法，為開發(fā)異種金屬室溫固態(tài)連結(jié)與復(fù)合管塑性加工新方法確立基礎(chǔ)。研究內(nèi)容：（1）強(qiáng)拘束條件下的多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用資料局部流動(dòng)行為與缺點(diǎn)控制研究多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場作用薄壁輕質(zhì)金屬鈑金件的局部特點(diǎn)成形的磁場特性和高速率流動(dòng)行為，剖析電參數(shù)、拘束力和支撐力等對(duì)資料所受磁場力與磁場力的時(shí)空特征、沖擊變形過程的應(yīng)力—應(yīng)變場、熱—力互相作用和動(dòng)向塑性流動(dòng)過程的影響規(guī)律，研究磁場時(shí)空特征和外場拘束對(duì)資料成形極限的影響，揭露多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場局部成形缺點(diǎn)形成體制，成立有效的缺點(diǎn)控制方法。（2）面向典型異形管件的脈沖強(qiáng)磁場時(shí)空散布設(shè)計(jì)與成形控制針對(duì)典型異形管材零件局部構(gòu)造特點(diǎn)成形要求，進(jìn)行脈沖強(qiáng)磁場時(shí)空散布設(shè)計(jì)，研究磁力散布特點(diǎn)、分時(shí)分級(jí)控制、拘束力和支撐力對(duì)異形管材成形過程及其缺點(diǎn)的影響，研究變形區(qū)與周邊地區(qū)金屬的塑性流動(dòng)規(guī)律及工藝要素影響機(jī)制，聯(lián)合數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，優(yōu)化磁場時(shí)空特征參數(shù)和外場拘束參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)成形過程的精準(zhǔn)控制。（3）脈沖強(qiáng)磁場作用下金屬管材復(fù)合界面特征及其控制研究脈沖強(qiáng)磁場作用下復(fù)合管與基管的沖擊接觸變形響應(yīng)和界面資料流動(dòng)行為、界面射流和復(fù)合界面容貌形成體制，剖析基管剛度及支撐條件對(duì)電磁成形復(fù)合行為的影響規(guī)律，研究線圈的空間特征、放電的時(shí)間特征和徑向空隙等工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合界面局部資料流動(dòng)行為和界面容貌演變的影響規(guī)律，并實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制。（4）脈沖強(qiáng)磁場成形復(fù)合管材力學(xué)性能評(píng)論及影響體制研究脈沖強(qiáng)磁場成形復(fù)合管接頭的力學(xué)性能和剩余應(yīng)力規(guī)律，研究復(fù)合管材成形復(fù)合區(qū)的幾何特點(diǎn)、放電能量及頻次等工藝參數(shù)對(duì)接頭力學(xué)性能和缺點(diǎn)形成的影響規(guī)律，剖析其影響體制。經(jīng)費(fèi)比率：12%擔(dān)當(dāng)單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北有色金屬研究院課題負(fù)責(zé)人：李春峰學(xué)術(shù)骨干：盧亞鋒、于海平、江洪偉課題6：電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的微觀構(gòu)造及性能的演變規(guī)律研究目標(biāo)：以航空航天用典型鋁合金、鈦合金資料為研究對(duì)象，經(jīng)過系統(tǒng)研究資料在電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下的微構(gòu)造特點(diǎn)，變形工藝（包含變形速率、變形量、渦流和溫度）對(duì)微構(gòu)造的影響，揭露資料電磁高速變形微觀構(gòu)造演變規(guī)律及變形機(jī)理；通過對(duì)在不一樣工藝下成形，擁有不一樣微構(gòu)造特點(diǎn)的成形件的力學(xué)性能測試，成立成形工藝-微觀構(gòu)造-力學(xué)性能之間的關(guān)系，為脈沖強(qiáng)磁場成形系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及成形工藝的優(yōu)化供給理論指導(dǎo)。研究內(nèi)容（1）電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下的資料微構(gòu)造演變規(guī)律及變形機(jī)理以航空航天用典型鋁合金、鈦合金資料為研究對(duì)象，以單軸壓塑/拉伸變形實(shí)驗(yàn)和Bulge成形實(shí)驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn)，研究電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的變形行為及微觀構(gòu)造特點(diǎn)。要點(diǎn)研究變形速率、變形量和渦流電流密度對(duì)晶體缺點(diǎn)（位錯(cuò)、孿晶和絕熱剪切帶）的形成及演變的影響；成立孿晶和絕熱剪切帶的形成條件和晶體學(xué)模型；研究晶體缺點(diǎn)與晶界、第二相的交互作用；研究高速變形下資料的織構(gòu)形成及散布；聯(lián)合微構(gòu)造特點(diǎn)和變形行為的綜合剖析，揭露資料的電磁高速變形機(jī)理。電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料微構(gòu)造的溫度響應(yīng)規(guī)律以航空航天用典型鋁合金、鈦合金資料為研究對(duì)象，以單軸壓塑/拉伸變形實(shí)驗(yàn)和Bulge成形實(shí)驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn)，在電磁變形的同時(shí)對(duì)樣件施加溫度，研究電磁場與溫度場的交互作用對(duì)資料的變形行為及微構(gòu)造特點(diǎn)的影響。要點(diǎn)研究在不一樣溫度下，資料高速變形過程中的位錯(cuò)組態(tài)、晶界滑移、動(dòng)向再結(jié)晶和相變等特點(diǎn)，揭露資料的變形行為和微構(gòu)造變化的溫度響應(yīng)規(guī)律。電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下資料的斷裂行為及無效準(zhǔn)則以航空航天用典型鋁合金、鈦合金資料為研究對(duì)象，研究其在電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下微裂紋的形成體制，研究微觀組織（如：晶界及第二相）對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響，剖析電磁高速變形所產(chǎn)生的彈性波對(duì)裂紋擴(kuò)展的擾動(dòng)效應(yīng)，經(jīng)過數(shù)值模擬獲得裂紋尖端的應(yīng)力場和應(yīng)變場散布，成立電磁高速變形下資料的無效準(zhǔn)則。（4）電磁高速成形后資料的力學(xué)性能與微觀構(gòu)造的關(guān)系選擇含有典型微觀構(gòu)造成形樣件，研究電磁成形后資料的基本力學(xué)性能，主要研究微觀構(gòu)造對(duì)強(qiáng)度、塑性、斷裂韌性、疲憊性能、蠕變性能以及韌-脆轉(zhuǎn)變性能的影響；成立成形工藝-微觀構(gòu)造-宏觀性能之間的關(guān)系，提出提升資料性能的成形工藝優(yōu)化原則。課題經(jīng)費(fèi)：18%課題負(fù)責(zé)人：柳林擔(dān)當(dāng)單位：中國科學(xué)院物理研究所、華中科技大學(xué)主要骨干：吳躍、郗學(xué)奎、聞平、李寧四、年度計(jì)劃年研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)度1.研究多線圈系統(tǒng)中磁場時(shí)空散布規(guī)1.掌握多線圈系統(tǒng)中磁場時(shí)空散布規(guī)律，包含復(fù)雜構(gòu)造件中的渦流散布規(guī)律，成立電磁成形過程中工件運(yùn)動(dòng)數(shù)律、電磁參數(shù)對(duì)渦流與電磁力的影學(xué)模型，揭露工件運(yùn)動(dòng)、變形與磁場響、電磁力作用下工件運(yùn)動(dòng)規(guī)律等；力的耦合機(jī)理，指導(dǎo)設(shè)計(jì)多線圈系統(tǒng)；研究電磁成形過程中的工件的運(yùn)動(dòng)、達(dá)成知足多時(shí)空電磁成形需要的電磁變形與磁場力的耦合機(jī)理、強(qiáng)電磁線裝置樣機(jī)方案設(shè)計(jì)，成立要點(diǎn)工程物圈電-磁-熱-力多物理場耦合規(guī)律；研理量的丈量與監(jiān)控系統(tǒng)。第究高儲(chǔ)能密度脈沖電容器型電源系2.成立電磁成形實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)、高速成統(tǒng)、蓄電池型電源及多模塊電源時(shí)序形條件下的輕合金資料的本構(gòu)模型；一控制技術(shù)等。獲取高速成形條件下的輕合金資料的2.研究輕合金資料電磁成形過程中的成形極限數(shù)據(jù)。年動(dòng)向力學(xué)響應(yīng)特征；探訪輕合金資料3.成立資料電磁特征數(shù)據(jù)庫；提出電場在電磁成形過程中的無效規(guī)律；研究驅(qū)動(dòng)超塑成形的新方法，建立相應(yīng)的電磁場作用下的資料塑性成形極限研究平臺(tái)和強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)超塑擴(kuò)散連結(jié)變化。的新方法，建立相應(yīng)的研究平臺(tái)。3.電場驅(qū)動(dòng)超塑性變形實(shí)現(xiàn)方法研究；4.揭露脈沖強(qiáng)磁場作用參數(shù)與加載方式強(qiáng)磁場作用超塑擴(kuò)散連結(jié)實(shí)現(xiàn)方法對(duì)資料流動(dòng)、變形和回彈的影響規(guī)律。研究；強(qiáng)磁場和溫度場作用下的連結(jié)5.成立考慮應(yīng)變、應(yīng)變速率甚至溫度的界面活化方法及其機(jī)理。應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型；揭露典型鈑金件年研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)度4.脈沖磁場作用下資料塑性流動(dòng)規(guī)律、局部特點(diǎn)成形的磁場特征及局部成形板料變形和回彈規(guī)律研究。塑性流動(dòng)規(guī)律。5.研究高速率變形資料本構(gòu)模型；設(shè)計(jì)6.獲取不一樣條件下的電磁高速變形規(guī)鈑金件局部成形系統(tǒng)的電磁參數(shù)；建律，揭露脈沖電流對(duì)資料變形行為的立磁-變形-應(yīng)力應(yīng)變-溫度場多場耦影響，從而建立多場作用下的本構(gòu)關(guān)合數(shù)值模擬模型。系。研究電磁驅(qū)動(dòng)下，變形速度、脈沖電7.發(fā)布論文15篇左右，此中SCI/EI收流及外加溫度對(duì)資料變形行為的影響，從而建立脈沖強(qiáng)磁場高速變形本構(gòu)關(guān)系。

錄10篇左右；申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)左右。研究線圈空間散布及電源時(shí)序控制1.成立電能-磁場-動(dòng)能-熱能之間的能對(duì)電磁力的調(diào)控機(jī)理；睜開電-磁-熱量變換關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電磁成形過程中的-力多物理場耦合作用下強(qiáng)電磁線圈效率優(yōu)化；獲取特定空間散布磁場線第的構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)；研究多電源系統(tǒng)組圈設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和最優(yōu)構(gòu)造，解決線圈結(jié)合供電技術(shù)和電磁成形裝置監(jiān)控系構(gòu)加固、發(fā)熱、壽命以及多線圈線圈二統(tǒng)設(shè)計(jì)。間般配問題；研制電容器型電源和蓄2.研究多場耦合下的輕合金資料塑性電池型電源工程樣機(jī)；實(shí)現(xiàn)磁場的特年變形數(shù)值模擬模型；研究電磁力高速準(zhǔn)時(shí)序調(diào)控，成立多模塊電源多路時(shí)驅(qū)動(dòng)下的板料與模具間的摩擦行為；序控制與優(yōu)化系統(tǒng)。研究電磁力驅(qū)動(dòng)下的輕合金資料的2.成立輕合金資料電磁成形的有限元模年研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)度高速塑性成形規(guī)律及缺點(diǎn)產(chǎn)活力理；擬模型、板料與模具互相作用的摩擦研究高速成形時(shí)模具表面的組織結(jié)模型；掌握輕合金資料高速塑性流動(dòng)構(gòu)演化及無效規(guī)律。規(guī)律，以及成形過程中回彈、起皺、3.磁力擴(kuò)散、氣壓脹形和加熱一體化試破碎等缺點(diǎn)的形成條件；揭露高速成驗(yàn)裝置共同設(shè)計(jì)制造研究；電場驅(qū)動(dòng)形條件下的模具無效規(guī)律。作用下資料超塑性流動(dòng)規(guī)律；脈沖強(qiáng)3.提出磁力擴(kuò)散與氣壓脹形、電場驅(qū)動(dòng)磁場對(duì)資料超塑擴(kuò)散連結(jié)界面元素脹形與磁力擴(kuò)散組合制造新方法，構(gòu)擴(kuò)散與散布的影響規(guī)律。建相應(yīng)的研究平臺(tái)；揭露電場驅(qū)動(dòng)超4.脈沖磁場作用下資料微觀組織性能塑性流動(dòng)與組織演變規(guī)律，成立超塑變化研究、板料變形內(nèi)應(yīng)力演化和殘變形本構(gòu)關(guān)系模型。余應(yīng)力散布規(guī)律研究。4.揭露脈沖強(qiáng)磁場作用參數(shù)與加載方式5.脈沖強(qiáng)磁場作用下鈑金件局部特點(diǎn)對(duì)資料微觀組織性能與內(nèi)應(yīng)力演化的成形缺點(diǎn)形成體制；異形管件成形系影響規(guī)律。統(tǒng)磁場特征剖析、磁場設(shè)計(jì)、磁-變5.提出異形管件成形新方法；揭露典型形-應(yīng)力應(yīng)變-溫度場多場耦合數(shù)值異型管局部特點(diǎn)成形的磁場特征；建模擬、動(dòng)向響應(yīng)及塑性流動(dòng)規(guī)律研立異形管成形磁-變形-應(yīng)力應(yīng)變-溫究。度場多場耦合數(shù)值模擬模型；成立異6.研究電磁驅(qū)動(dòng)高速變形下變形速率、形管件成形試驗(yàn)裝置。變形量對(duì)資料微構(gòu)造（包含位錯(cuò)、攣6.獲取高速變形下資料的微構(gòu)造特點(diǎn)及晶、織構(gòu)、剪切帶、動(dòng)向再結(jié)晶等）微構(gòu)造與應(yīng)變速率、因變量的依靠關(guān)的影響；渦流電流密度對(duì)高速變形下系，揭露脈沖電流對(duì)高速變形下資料年研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)度資料的微構(gòu)造的影響；研究電磁高速的微觀構(gòu)造的影響規(guī)律，說明電磁高變形引誘的表面加強(qiáng)層的構(gòu)造特點(diǎn)。速變形表面加強(qiáng)機(jī)理。從而建立高速變形條件下晶體缺點(diǎn)互相演變的構(gòu)造和能量模型。7.發(fā)布論文30篇左右，此中SCI/EI收錄20篇左右；申請(qǐng)發(fā)明專利7項(xiàng)左右。設(shè)計(jì)電磁成形原型裝置，研制多級(jí)多1.考證多級(jí)多向線圈系統(tǒng)的仿真模型，向高速電磁成形原理樣機(jī)與實(shí)驗(yàn)測探究一套復(fù)雜構(gòu)造件成形制造工藝，試平臺(tái)，編制多級(jí)多向強(qiáng)磁體的設(shè)計(jì)以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)旁證理論研究；實(shí)現(xiàn)磁體軟件；睜開電磁力作用下工件運(yùn)動(dòng)規(guī)的電磁力熱耦合剖析，給出多級(jí)線圈律的實(shí)驗(yàn)研究；針對(duì)復(fù)雜構(gòu)造件，開的中每一個(gè)線圈的最正確構(gòu)造；成立完第展多時(shí)空電磁成形制造研究。整的物理模型、數(shù)學(xué)模型，達(dá)成全部2.研究電磁成形有限元模型的數(shù)值計(jì)電源樣機(jī)的整體測試，給出工程樣機(jī)三算方法；研究板料精準(zhǔn)成形時(shí)的電磁參數(shù)力時(shí)空散布及控制策略；研究電磁力2.獲取板料電磁成形有限元模型軟件的年與慣性力耦合作用對(duì)成形過程的影原型系統(tǒng)；成立板料成形特點(diǎn)與電磁響；研究電磁力高速作用下資料慣性力時(shí)空散布的關(guān)系模型及成形質(zhì)量評(píng)反彈及其克制方法；睜開典型構(gòu)造件價(jià)模型；掌握高速成形下的慣性反彈的工藝實(shí)驗(yàn)考證。計(jì)算方法，成立典型構(gòu)造件的成形實(shí)3.電場驅(qū)動(dòng)超塑變形過程空洞形成與驗(yàn)平臺(tái)；年研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)度演變規(guī)律，電場驅(qū)動(dòng)作用下超塑性流3.揭露電場和溫度場等參數(shù)場對(duì)超塑變變平均性控制與評(píng)論；強(qiáng)磁場對(duì)超塑形金屬流動(dòng)和缺點(diǎn)形成的影響規(guī)律；擴(kuò)散連結(jié)過程組織演變的影響，研究揭露強(qiáng)磁場驅(qū)動(dòng)超塑擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)規(guī)缺點(diǎn)形成與控制的舉措。律，說明強(qiáng)磁場對(duì)擴(kuò)散連結(jié)界面組織4