2A12厚板铝合金淬火过程有限元建模研究

淬火残余应力可能造成工件淬后裂纹、削弱其疲劳强度以及造成其体积和形状的变化.在需要进行淬火处理的厚板结构铝合金零件中,这一情况尤为显著.因此,对厚板铝合金淬火过程进行有限元模拟,预测其淬后残余应力大小及分布,具有十分重要的意义.本文运用ABAQUS/Standard软件建立了2A12厚板铝合金的淬火过程有限元模型,并用反传热算法确定了以聚乙撑二醇(PAG)溶液作为淬火介质时的换热边界条件.为了验证模拟结果的可靠性,应用X射线法对厚板淬火残余应力进行了测量.模拟结果与实测数据具有较好的一致性,表明本文建立的有限元模型具有较高的精度.     

汽车渗碳淬火齿轮的表面残余应力研究

研究了汽车齿轮生产中渗碳热处理过程中淬火冷却和回火状况，以及磨削加工对汽车齿轮表面残余应力的影响。研究表明，充分淬火冷却有利于表面残余压应力的提高，正确的磨削工艺不改变残余应力的分布，但过多的磨削热会在次表层产生高的拉应力。     

淬火冷却过程中的换热系数的计算

介绍淬火冷却过程中的换热系数h的计算。根据现有的冷却特性曲线 ,建立数学模型 ,计算出换热系数h     

曲轴电磁感应淬火残余应力模拟及对圆角应力影响的分析

过渡圆角处应力集中现象是曲轴疲劳断裂的主要原因之一,利用局部表面强化工艺产生残余应力的方法可有效提高曲轴疲劳强度。针对上述问题,本文使用有限元方法模拟了曲轴感应加热、快速冷却、产生残余应力的整个淬火过程。通过对某曲轴单拐淬火前后圆角处的应力状态进行模拟,定量比较了残余应力对过渡圆角处应力的影响,为曲轴的抗疲劳设计提供参考。     

基于有限元分析的核反应堆中管接头淬火残余应力分析研究

采用有限元仿真通用平台Abaqus模拟了核反应堆中不锈钢管接头淬火过程,分析了淬火后残余应力的分布情况,得到了残余应力在管接头内外表面的分布特性。研究了改变淬火温度与淬火冷却速率对残余应力分布特性的影响,然后结合不同淬火工艺实现的条件,在保证最低资源消耗与得到最佳残余应力场的情况下,寻求最优的淬火工艺条件,为企业的淬火工艺制定提供了一种很好的参考。     

7075铝合金板淬火残余应力模拟及实验研究

铝合金板在淬火过程中产生较大的残余应力,导致构件出现变形、翘曲。采用准耦合法对7075铝合金板在淬火过程中的温度场和应力场进行数值模拟,利用盲孔法对淬火后的残余应力分布进行实验测量。结果表明,7075铝合金板淬火后残余应力呈现出外压内拉的分布状态,淬火过程中形成的较大温度梯度造成的不均匀塑性变形是应力产生的主要因素,铝板表层和心部冷却速度的变化导致了应力分布状态的转变。实验结果验证了准耦合模拟方法的可行性,研究结论为残余应力控制提供重要依据。     

重型燃机压气机盘淬火应力场的计算机模拟

利用有限元法研究了某重型燃机压气机盘在淬火过程中的应力场分布。模拟计算中，采用等效热容法处理相变潜热对淬火温度场的影响，采用等效线胀系数法处理相变引起的组织应力，同时考虑了材料热物性参数和力学性能参数的温度相关性。模拟结果表明，在淬火初期，由于热应力的作用使工件表面受拉而心部受压，随着相变的发生，应力发生了多次转向，最后形成了表面受压心部受拉的残余应力分布。在油淬过程中，工件内持续承受较高的拉应力，而空冷时承受的内应力较小，从而避免了工件的变形和开裂。     

圆柱齿轮淬火过程温度场的计算机模拟

应用有限元分析软件ANSYS模拟了材料为20CrMnTi复杂结构圆柱内齿轮淬火冷却过程的温度场,得到了温度场随时间的分布关系;在模拟中考虑了热物性参数和表面换热系数的非线性和相变,模拟结果与实际过程相符合,为进一步精确计算淬火过程中的热应力和残余应力打下了基础.     

基于有限元的换热系数反求法

换热系数是评定淬火介质冷却能力的主要参数,也是建立热边界条件的关键参数.换热系数反求法就是把换热系数作为未知量来求解,属于反向热传导问题,这类问题的研究在实际工程应用中具有十分重要的意义.本文用Matlab编写了基于有限元的换热系数反求法程序,用Ansys软件模拟和试验相结合的方法,进行了相应的验证,结果表明,本文所述...     

研磨工艺对工件表面粗糙度及残余应力的影响

通过试验探讨了研磨过程中磨料粒度、研磨压力和研磨速度等工艺参数对工件表面粗糙度及残余应力的影响。试验结果表明,磨料粒度和研磨压力对工件表面粗糙度的影响较大,而研磨速度的影响较小;研磨使工件表面产生残余压应力,日残余压应力随磨料粒度、研磨压力及研磨速度的增大而增大。     

紫铜板搅拌摩擦焊接温度场有限元分析

FSW传热过程直接决定工件所经历的热循环,进而影响焊接接头的微观组织和力学性能。同时温度场的分析对于预测接头残余应力和变形,以及焊缝区硬度都具有重要意义。本文在工艺研究基础上,分析了FSW的产热过程;根据搅拌头形状与尺寸,建立了FSW三维传热有限元模型。使用Ansys有限元分析软件,结合有限几个测量点温度变化的实验数据,对6 mm厚度紫铜板FSW焊接过程的温度场进行了有限元分析和计算,获得了该焊接过程的温度场分布与变化规律。计算过程中考虑了工件下表面与支撑板接触热传导对温度场的影响,以及温度对紫铜材料热传导系数的影响,有限元计算结果与实验测量结果接近。     

铝合金平板钨极氩弧焊数值模拟与残余应力预测

利用ABAQUS有限元软件对铝合金平板钨极氩弧焊(TIG)焊接过程进行了数值模拟.首先应用移动的椭圆高斯分布表面热源作为输入热源,对TIG焊过程中的焊件温度场及应力场进行了模拟计算.高度不均匀的焊接温度场,导致构件中产生较大的残余应力与变形.最后,对冷却后的平板残余应力进行了预测,并将有限元计算结果与残余应力的实测结果进行了对比,两者吻合很好.     

7075/6009铝合金层状复合板材的固溶时效热处理工艺

对7075/6009铝合金层状复合板材进行了不同的固溶时效处理,优化得到了该复合板最佳的热处理工艺,并对热处理后复合板的力学性能和拉伸断口进行了分析。结果表明:该复合板最佳的热处理工艺为485℃×30min水淬+175℃×8h炉冷,其抗拉强度为404MPa,屈服强度为364MPa,伸长率为15.3%;外层6009铝合金的拉伸断口上分布着大量韧窝,内外层合金间实现了良好的冶金结合。     

初始残余应力对铝合金7475板件变形的解析法研究

针对航空铝合金7475典型件在加工中易引起弯曲变形,导致加工精度超差,成品率低下等问题,利用解析法和工程力学理论研究其初始残余应力在单面剥层和正反面剥层两种情况下每剥一层后残余应力的重新分布规律和对应的工件变形情况,利用实验进行验证此解析方法计算结果是正确的.通过解析值可知,单面剥层时,在剥层超过板厚一半多时工件向相反方向翘曲变形,而正反面剥层时始终沿一个方向弯曲,而且工件变形值比单面剥层时的变形值小.这种解析方法可以通过残余应力的变化规律及工件变形情况来有效地控制工件变形,同时适用于其他材料相关分析,是一个通用性强的方法.     

7075铝合金厚板多道次蛇形热轧的分析与预测

研究了蛇形轧制工艺参数对铝合金厚板变形与残余应力分布的影响。基于蛇形轧制的咬入条件与本构模型以及边界条件等关键技术,构建了铝合金厚板的单道次蛇形轧制有限元模型,并与相关文献的仿真结果进行了比较,结果显示其相对误差不超过10%。考虑最小、最大压下量均相等的条件下压下量分配对蛇形轧制的影响,建立了多道次蛇形轧制的有限元模型并进行了仿真实验。结果表明:铝厚板应变不是按板厚中心面呈对称分布,慢速辊一侧的应变明显小于快速辊一侧,而且压下量对称递增分配产生的应变最大,单向递增分配产生的应变最小,对称递增比单向递增分配压下量产生的应变平均要高出20%左右。此外,压下量对称递减分配引起的剪切应变最大,单向递增分配引起的剪切应变最小,对称递减分配比单向递增分配压下量产生的剪切应变要高出2倍。     

Prediction and measurement of relieved residual stress by the cryogenic heat treatment for Al6061 alloy: mechanical properties and microstructure

The purpose of this study is to predict the residual stress resulting from the cryogenic heat treatment (CHT) which affects the mechanical properties and microstructure for Al6061 alloy. The CHT is very effective method to reduce the residual stress by quenching media such as liquid nitrogen, boiling water and steam. In this study, experimental T6 and CHT are carried out to measure the temperature of Al parts and to determine the convective heat transfer coefficient. This coefficient is used to predict the residual stress during FE-simulation. In order to consider the relaxation of residual stress during artificial ageing, the Zener-Wert-Avrami function with elasto-plastic nonlinear analysis is used in this study. The predicted residual stress is compared with the measured one by X-ray diffraction (XRD) and is found to be in good agreement with results of the FE-simulation. Further, after T6 and CHT, the electrical conductivity and hardness of the Al6061 alloy are measured to estimate the mechanical properties and its microstructure such as precipitates is observed by Transmission electron microscopy (TEM). Also, the creation of precipitates during T6 and CHT are verified by XRD with component analysis. It is found that CHT affects the residual stress, mechanical properties, and precipitation of the Al 6061 alloy.     

激冷影响TC4钛合金FSW残余应力与变形的规律

以2 mm厚TC4钛合金板材作为研究对象,基于ABAQUS模拟软件对空冷和激冷条件下钛合金搅拌摩擦焊的温度场和失稳变形进行了研究,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明：焊接过程中的温度场均为椭圆形分布,在垂直于焊缝方向残余应力均为双峰型分布。与空冷条件相比,激冷可减小焊接过程中温度峰值与高温分布范围;焊件表面拉应力的降低程度远大于焊件底部拉应力的降低程度。当激冷温度与距离分别是-30 ℃与20 mm时,激冷条件下焊件马鞍形相当于空冷条件下变形量的72.2%。     

航空铝合金高速铣削温度场的三维有限元模拟及试验研究

为研究航空铝合金7050-T7451高速铣削过程中的温度场分布规律,在对螺旋刃立铣加工过程传热学模型分析和简化的基础上,对航空铝合金7050-T7451高速铣削过程中工件—刀具接触面温度分布进行三维有限元模拟,并重点研究热源强度计算、热载荷施加等关键技术。在相同的切削条件下,进行铣削温度试验,且模拟结果与试验结果比较吻合。研究表明所建立的三维铣削温度有限元模型能正确地模拟高速铣削过程中的工件温度场分布。