基于三场耦合的轮毂轴承淬火残余应力场建模

汽车轮毂轴承淬火冷却过程, 轴承套圈内部温度、组织和应力在短时间内发生了剧烈变化, 对 于变化过程中温度、组织、应力的定量分析, 可借助有限元软件ABAQUS 进行.采用顺序耦合热应 力法, 先进行非线性热传导分析, 求出淬火过程各阶段的瞬态温度场、组织场.然后根据求得的瞬态 温度场, 进行淬火过程的热力耦合分析, 求解淬火冷却后的应力场分布.在分析过程中, 充分考虑了 相变潜热对温度场和相变场的影响.为了验证模拟结果, 采用X 射线应力测定仪测量了轴承外表 面特殊点的残余奥氏体含量和残余应力值, 把模拟值和试验结果进行比较, 发现模拟值和测量结果 比较吻合.     

50CrVA钢复合处理后残余应力的分布及疲劳性能的研究

本文研究了50CrVA钢经气体软氮化加整体淬火复合处理后的残余应力分布及其疲劳特性。试验表明,复合处理可以明显地改善试样的残余应力分布情况,使表面呈压应力状态。由于表层氮、碳含量变化而引起的Ms点的变化与试样在冷却时存在的温度梯度的交互作用,使残余压应力的最高值出现在次表层,而在复合处理得到的强化层与心部组织交界处存在一压应力的“低谷”。复合处理后,试样表面的强化层对疲劳裂纹的扩展具有较大的阻碍作用,与常规处理相比,其旋转弯曲缺口疲劳极限提高约26.5％。     

20CrMnTi钢齿轮渗碳淬火的数值模拟与实验验证

采用DEFORM?HT软件,对20CrMnTi钢齿轮的渗碳、淬火热处理工艺过程进行模拟,得出其渗碳后表层到心部碳质量分数变化。分析淬火后马氏体组织变化,并分析淬火后残余应力,选择适当的淬火冷却介质,通过试验测定其金相组织及表面至心部的洛氏硬度。结果表明,金相组织、洛氏硬度与模拟预测结果较吻合,对生产具有一定的指导意义。     

26Cr2Ni4MoV钢淬火过程的三场耦合数值模拟

为定量分析大型锻件淬火加工过程中工艺参数的影响，应用非线性有限元，建立了淬火过程数值模拟的三场耦合模型，模型考虑了温度场、应力场、组织场及其耦合关系；热膨胀、塑性功生热、变温相变、相变潜热、应力诱导相变和相变膨胀及相变塑性等的效应，模拟了由锻件金属材料26Cr2Ni4MoV制成的空心圆筒工件在不同尺寸和工艺下的淬火过程，计算得到的冷却曲线及残余应力分布与实验结果一致，数值实验表明只有考虑应力诱导相变和相变塑性的作用，才能得到合理准确的结果。     

冷却速度对SiCp/2024Al热残余应力影响的数值模拟

针对冷却速度对SiCp／2024Al复合材料热残余应力的影响，通过复合材料显微组织观察，根据复合材料的形貌特征，建立了平面应力状态的复合材料组织模型，利用有限元方法对SiCp／2024Al复合材料淬火和退火过程的热应力进行了数值模拟．结果表明，由于SiC增强颗粒与铝基体之间的热膨胀系数差异较大，热处理后颗粒和基体的界面附近产生很大的热残余应力场，同时基体发生塑性应变；冷却速度对复合材料热残余应力没有明显影响．     

一种新型材料淬火过程的数值模拟和实验研究

一种新型摩托车制动盘专用材料B410DB的淬火工艺目前仍采用人工经验和小批量试制的方法,针对这一现状,对该新型材料的淬火过程进行了数值模拟、温度实验和温度场、组织场的分析.运用材料性能模拟软件JMatPro得到了B410DB的机械、热物理性能及其等温转变曲线(TTT)、连续冷却转变曲线(CCT),在此基础上,利用热处理专业软件DEFORM,建立了能够反应制动盘实际淬火过程的数值模型.利用该数值模型模拟了某型号制动盘的温度场和组织场的变化过程.仿真和实验结果对比表明：该模型准确可行,温度变化和组织状态与实验吻合度高,为优化制动盘淬火过程提供了依据,该方法也可用于其他材料和型号的制动盘淬火过程,具有一定的通用性.     

用维氏硬度评价40Cr钢热处理残余应力

本文利用40Cr钢制的偏心环形试样研究了淬火回火后的维氏硬度和残余应力的关系,并同SK5(T8)钢进行了对比.认为用维氏硬度评价残余应力是可能的,但必须消除强度和组织差别带来的影响.     

常压高速水雾喷射淬火的冷却能力研究

在常压下将氮气和雾化水混合成不同比例的混合物以不同压力高速喷射对低合金刃具钢9SiCr进行淬火,测定混合物喷射淬火时的连续冷却曲线.研究结果表明,氮气-雾化水混合物淬火一方面可以提高淬火介质冷却效果,另一方面能够减小试件的变形和残余应力,是一种比较理想的淬火介质,同时具有气淬和水淬的综合效果.研究结果还表明,当氮气与雾化水的混合比不变时,随着气体压力的增加,混合物的冷却性能提高,冷却速率增加,冷却到室温的时间变短.在相同的压力下,随着氮气与雾化水的混合比增加,混合物的冷却性能也逐渐增加,冷却速率变快,冷却到室温的时间变短.     

ER8C高速车轮钢摩擦磨损性能研究

利用GMP-30滚动摩擦磨损试验机研究ER8C高速车轮钢材料的滚动摩擦磨损性能。结果表明,摩擦磨损过程中,ER8C车轮钢在表面形成波磨。经过不同转数磨损后,ER8C车轮钢试样表面都形成残余压应力。随着磨损周次的增加,表面残余压应力是逐渐增加的。不同磨损周次时,试样表面的轴向残余压应力大于其周向残余压应力,且试样表面波谷处的周向和轴向残余应力都大于波峰处的残余应力。     

7A04铝合金锥形壳体三维淬火残余应力场的建模

为了建立7A04铝合金锥形壳体三维淬火残余应力场的预测模型,采用ABAQUS 6.5有限元软件模拟了7A04铝合金锥形壳体的淬火过程.首先,基于随温度变化的材料物性参数以及材料表面与淬火介质的换热系数,进行了淬火过程的非线性热传导分析;其次,根据已求得的瞬态温度场,进行淬火过程的热力耦合分析;最后,采用X射线应力方法测定了锥形壳体表面若干点的残余应力,其测定结果与模拟数值比较吻合.笔者的研究对于分析锥形壳体内部残余应力对尺寸不稳定性的影响具有重要意义.     

环向约束条件下破裂岩体力学特性试验研究

深部地下工程围岩多为破裂岩体，与支护结构间存在相互作用，破裂岩体的力学性能对工程稳定起着极其重要作用．采用环向约束试验方法研究破裂岩体的承载和变形特性．结果表明：破裂岩体的轴向应力-应变曲线是-分段连续曲线，峰谷后表现出等效弹塑性特性，随环向约束力的逐步提高，破裂岩体轴向应力呈现应力强化趋势，可达到并稳定在一个较高的应力状态，而环向约束应力则随侧向应变的增加呈线性增加，直至屈服．因此，环向约束条件下破裂岩体的力学特性明显不同于岩石三轴试验残余段的剪切滑移特性，反映了破裂岩体在有效环向约束条件下具有良好的结构效应．     

主应力轴旋转对压实黄土动残余变形的影响

通过对DTC-199型周期扭转荷载三轴仪的简单改造,研究了主应力轴旋转对压实黄土在周期动荷载作用下轴向残余变形和动剪切残余变形的影响.结果表明:随着初始主应力方向角的增大,轴向残余变形由压缩状态的正值逐渐过渡到伸长状态的负值.振动次数对剪切残余变形影响较大,剪切变形随振次的增多而增加,且随初始主应力方向角的增大呈现增大...     

600 MPa级钢筋混凝土十字形柱抗震性能试验研究与恢复力特性分析

针对7个配置600 MPa级钢筋的十字形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋、箍筋应变曲线。研究结果表明：各试件的滞回曲线饱满,对称性较好,具有良好的耗能能力;配箍率增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;轴压比增大,试件的承载力增大,耗能能力提高,刚度退化加快;与配置HRB500钢筋的试件相比,配置600 MPa级钢筋的试件峰值荷载较大,塑性变形能力增强,但其耗能能力降低。基于ABAQUS软件对试件进行有限元分析,模拟结果与试验结果符合较好。     

近海环境下锈蚀箍筋约束混凝土本构模型

采用人工气候环境模拟技术模拟近海环境,对36组约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀,开展轴压试验,研究箍筋锈蚀对约束混凝土峰值应力、峰值应变和应力-应变曲线形状的影响. 通过对试验结果的回归分析,得到考虑箍筋锈蚀率影响的混凝土峰值应力和应变修正系数拟合公式,以形状系数作为应力-应变曲线形状参数,基于Mander模型确定考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数的计算公式,建立近海环境下的锈蚀箍筋约束混凝土本构模型. 与试验结果对比发现：采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好,表明建立的本构模型能够较准确地反映锈蚀箍筋约束混凝土力学性能,可以用于该环境下的锈蚀RC结构剩余承载力及抗震性能评估.     

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术

为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响.     

Numerical and experimental analysis of quenching process for cam manufacturing

In order to obtain satisfactory mechanical properties for the cam used in high-power ship diesel engines, a new quenching technology was proposed by designing a two-stage quenching process with an alkaline bath as the quenching medium. To demonstrate the effectiveness of the proposed new quenching technology, both numerical analysis and experimental study were performed. The new quenching technology was analyzed using finite element method. The combined effects of the temperature, stress and microstructure fields were investigated considering nonlinear material properties. Finally, an experimental study was performed to verify the effectiveness of the proposed new quenching technology. The numerical results show that internal stress is affected by both thermal stress and transformation stress. In addition, the direction of the internal stress is changed several times due to thermal interaction and microstructure evolution during the quenching process. The experimental results show that the proposed new quenching technology significantly improves the mechanical properties and microstructures of the cam. The tensile strength, the impact resistance and the hardness value of the cam by the proposed new quenching technology are improved by 4.3%, 8.9% and 3.5% compared with those by the traditional quenching technology. Moreover, the residual stress and cam shape deformation are reduced by 40.0% and 48.9% respectively for the cam manufactured by the new quenching technology.     

轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.     

淬火高强板矫直过程的残余应力计算模型

为了降低高强板材在生产淬火过程中产生的较大残余应力,所造成板型缺陷和产品性能的下降。本文对Q960E高强钢的矫直过程,进行残余应力数值计算、实验和热力耦合仿真的方法,研究板材在矫直全过程中残余应力的变化。通过淬火热处理后高强板表面形成276.3MPa左右的压应力,内部形成与之反向的拉应力,在矫直过程中,表面塑性变形最大,最终板材表面应力减少到100MPa以下,与实验误差在15%以内,而随着表面层到中心层,塑性变形的递减,心部残余应力一直保持为200MPa左右。结果表明：辊式矫直工艺能够有效降低板材残余应力,对表面残余应力影响较大,对心部残余应力影响较小,同时也验证了该计算模型计算残余应力方法的正确性,为降低板材残余应力的矫直工艺提供了有效的计算方法。     

新型土坯墙体房屋抗震性能试验研究

提出了一种新型土坯墙房屋,对新型土坯墙房屋承重墙体的受力及抗震性能进行试验研究。设计三片新型土坯墙试件,研究土坯墙体在竖向荷载和反复水平荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线特征以及墙体水平承载力和变形能力等,同时,研究新型构造措施对土坯墙抗震性能的作用。试验表明：新型土坯墙体的破坏模式与配筋混凝土小型空心砌块相似,土坯墙体具有良好的承载力和变形能力。新型构造措施对墙体整体抗震性能作用明显,其连接构造至关重要。与计算结果比较得出,在建筑抗震概念设计原则指导下,抗震设防7度区采用新型土坯墙建造二层房屋具有可行性。