冷轧无取向硅钢冲裁边缘残余应力研究

针对武钢冷轧无取向硅钢,利用纳米压痕法研究了硅钢片冲压后的残余应力,采用Suresh理论模型恒定压深时的公式计算残余应力,测得硅钢残余应力分布,并结合X射线衍射法和冲裁仿真验证其准确性,最后利用有限元软件ABAQUS对压痕过程进行数值模拟和分析。结果表明,纳米压痕技术能有效测量硅钢片冲裁边缘的残余应力分布,硅钢片在冲裁后边缘的应力影响区宽度为0.4~0.5mm。     

等离子喷涂热障涂层残余应力的实验与模拟研究

分别采用真空和大气等离子体喷涂工艺在GH3128镍基高温合金基材表面制备CoNiCrAlY结合层和氧化钇部分稳定的氧化锆陶瓷层组成热障涂层。采用有限元模拟计算了涂层的残余应力, 研究了基材预热对打底层与陶瓷层界面应力分布的影响规律。结果表明, 预热基材可以显著地降低陶瓷顶层内部产生的残余拉应力。采用钻孔法测量了涂层中的残余应力并与模拟结果作定量比较, 结果表明: 有限元模拟计算结果与实验测量结果能较好吻合。     

钛合金平板电子束焊接残余应力的小孔法测量

采用小孔法对TC11平板真空电子束焊接接头的残余应力进行了测量,结果发现,其残余应力为以纵向残余应力为主的单向拉伸应力状态,横向残余应力数值较小,同时还将测量结果与有限元结果进行对比分析,证明了有限元模型的合理性和可靠性。     

高性能铜合金板带残余应力测量中的转动结构的应用和分析

利用转动结构对面内位移高度灵敏的特性提出了高性能铜合金板带残余应力测量的新方法,对转动结构作了有限元分析和结构优化。设计了实验装置模拟残余应力释放对转动结构变形的影响。实验与有限元分析结果取得良好一致。本研究表明转动结构具有较高的测量灵敏度和良好的线性,试样制作及数据测量方便,为高性能铜合金板带残余应力测量提供了一种新的检测手段。     

纤维铝合金胶接层板残余应力分布

本文采用准三维有限元方法,计算对称铺设混杂复合层板在固化时产生的残余应力,给出了芳纶纤维/树脂-铝合金层板,在自由状态和施加预应力情况下的残余应力计算值,以及不同温度变化下残余应力计算值。本文还给出铝合金-玻璃纤维/树脂-芳纶纤维/树脂层板,在自由状态下固化时的残余应力值。某些计算结果与应变片包埋法实验测得的层板残余应力值十分吻合,表明了计算方法的正确性。用准三维有限元分析残余应力的方法,为设计和制造出满足最佳力学性能要求的层板提供了有价值的参考。     

钻环法测量水泥路面表面残余应力的初步研究

水泥混凝土在强度形成过程中,温度、湿度变化以及水化反应等因素将引起水泥砂浆体积变化,当体积变化受到约束时,水泥混凝土内将产生残余应力,导致水泥混凝土内部出现微裂缝。国内外进行了大量收缩变形等因素引起的水泥混凝土内部应力变化的研究,但尚需要验证。该文将从"反"方向对水泥混凝土内的残余应力进行研究,即如何测量得到水泥混凝土表面的残余应力。根据金属工程中应用较为广泛的钻孔法测量表面残余应力技术,考虑水泥混凝土主要由水泥石和石料组成,尺寸差别较大,提出利用钻环法对水泥混凝土表面残余应力进行测量的可行性。2007年美国联邦航空管理局(FAA)的机场道面实验室,进行了钻环法测量水泥混凝土表面残余应力的初步试验,该文将建立有限元模型,对存在初始应力的板进行钻环模拟,通过与封闭解的对比,验证有限元模型的准确性,通过与FAA的试验结果进行对比分析,验证了钻环法测量水泥混凝土表面残余应力的可行性。     

7050和7075铝合金板材的淬火残余应力

铝合金板材的残余应力主要产生于淬火过程中,而残余应力是导致航空航天用铝合金板材机加工变形的主要原因。采用X射线衍射法、超声波法和盲孔法分别对7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力进行了测试,并对3种方法的测试结果进行了对比和分析;采用超声波法对7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力进行了测试。结果表明:超声波法测得的7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力分布规律与X射线衍射法和盲孔法测得的具有较好的一致性,板材近表层处的残余应力随着测试深度的增加而减小;7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力随着辊速和喷水量的增大而增大。     

用应变电测量技术测量30MnVB合金钢残余应力

本文报道了。用应变电测量原理和技术对30MnBV合金钢冷扎钣和热轧钣材进行残余应力的测量结果。根据理论，计算出其残余应力值，井对实验结果进行分析讨论。     

基于比容测量对材料三维残余应力及其分布的测试分析

目的 判断比容差法是否可应用于材料内部残余应力分布状态的定量研究,旨在提供一种新的残余应力的测试方法。方法 通过对材料非切应变时的弹性力学进行讨论,推导体积应变,得出残余应力的计算公式。应用比容差法对一种工业纯铝的残余应力状态进行定量测量与表征,并进行钻孔法的定量验证。在此基础上,应用比容差法对纯铝镦粗变形后的三维平均残余应力的分布进行了测量研究。结果 比容差法对纯铝镦粗变形后的体积变化测量,可精确、定量表征材料的残余应力状态,与钻孔法实验结果相比,两者的误差在20%以内;镦粗变形后,残余压应力在坯料中心处取得最大值,且对称于中心沿高度方向逐渐减小,呈对称递减分布。结论 比容差法可用于材料三维残余应力分布的研究,为残余应力分布规律,提供了一种新的有效且精确的测试方法,具有实际应用的价值。     

高碳钢丝多道次拉拔及矫直对残余应力的影响

针对T9高碳珠光体钢丝多道次拉拔及后续拉伸矫直过程中的轴向残余应力演变进行分析。首先通过实验测量获得了钢丝盘条在大变形下的应力应变关系,然后基于Abaqus有限元软件建立了多道次拉拔过程的数值模型,并结合实验结果验证了模型的可靠性。利用所建立的数值模型进行了8个道次的拉拔仿真,结合塑性流动理论揭示了残余应力形成的演变规律。另外,利用数值仿真研究了钢丝经拉伸矫直后残余应力的变化。结果表明,拉拔后钢丝的轴向残余应力分布很不均匀,表层为正、心部为负;拉拔道次对钢丝残余应力的影响较小,略微提高了残余应力并降低了其均匀性;后续拉伸矫直对残余应力的影响非常显著,0.6%～1%的拉伸变形即可显著降低残余应力,使其分布更加均匀。     

显微压入硬度试验的残余应力测定方法

将显微压入硬度试验应用到非均匀组织中残余应力的测定,从理论上推导和研究了非均匀组织中微区残余应力分布与其显微硬度的关系,并利用显微硬度测量技术进行实际测量验证,尝试解决微区残余应力测定的难题.对激光熔覆钴基合金层的计算结果显示,显微压入硬度法得到的残余应力分布数据与其他方法测得的激光熔覆层残余应力分布数据具有相同的变化趋势.     

纳米压痕法测量残余应力的研究现状

概述了纳米压痕技术测量构件残余应力方面的理论知识,回顾了纳米压痕技术的测量原理,包括硬度、接触面积、接触刚度及弹性模量的计算。将纳米压痕测试计算残余应力的模型分为两大类,并重点对以载荷-位移曲线为依据推导出的残余应力计算模型(如Suresh、Lee、Swadener等模型)的分析过程以及它们在实际应用上的优缺点进行了介绍,同时展望了纳米压痕法测量残余应力未来的发展方向。     

生物基育苗秧钵包装容器的力学性能测试与分析

目的对一种由稻壳粉为主要材料制备的生物基育苗秧钵包装容器的力学性能进行测试。方法通过静态拉伸试验测得其弹性模量及泊松比,然后通过对秧钵整体的压缩实验,测得秧钵杯体不同位置处的极限载荷。在此基础上,利用有限元软件对该秧钵进行模拟计算。结果通过模拟计算发现,该秧钵在受压时整体的应力分布可以分为4层,其中上层杯口处的应力最大,最容易破坏,而秧钵中间部分的应力则较小。结论该模拟结果与实验结果基本吻合。     

不同厚度纳米Ti薄膜的力学性能

通过直流磁控溅射方法制备出四个不同厚度的纳米Ti薄膜,并分别采用纳米压痕仪、电子薄膜应力分布测试仪研究了Ti薄膜的力学性能和残余应力大小,结合分形维数方法和原子力显微镜对薄膜表面粗糙度和表面形貌进行了分析。实验结果表明:随Ti薄膜厚度的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐增大,表面粗糙度和残余应力值随厚度的增加先增大后减小,而Ti薄膜弹性模量和硬度随薄膜厚度增加呈现出先减小随后增大的趋势。当薄膜厚度为600,2400,3600nm时薄膜中存在残余压应力,厚度为1200nm时存在残余拉应力,薄膜中残余应力分布最为均匀,但此时薄膜具有较低的硬度和弹性模量值。分析得出Ti薄膜中存在残余拉应力会使薄膜硬度和弹性模量值变小,残余压应力反之。     

纸浆模塑材料在不同加载条件下的力学特性

实验测量了纸浆模塑材料在不同加载条件下拉伸时的强度极限、弹性模量和泊松比等力学性能,同时给出了纸浆模塑材料的应力-应变曲线,为纸浆模塑缓冲包装结构的有限元分析和设计提供了基础数据.实验结果表明:当加载速率提高时,试件强度极限和弹性模量随之增加;当温度升高时,纸浆模塑材料的强度极限和弹性模量随之逐渐升高;当湿度升高时,纸浆模塑的强度极限和弹性模量随之降低.纸浆模塑材料单向拉伸时横向变形很小,且对温、湿度等环境因素影响敏感,泊松比的测量比较困难.数字图像相关测量方法具有灵敏度高、非接触、直接测量物体表面全场变形的特点,采用该测量方法解决了材料泊松比的测量问题.实验测得纸浆模塑材料泊松比为0.097.     

铝合金厚板淬火残余应力的研究进展

结合作者近期的研究工作分析了铝合金厚板淬火残余应力的形成机理及分布;介绍了采用有限元技术开展铝合金厚板淬火残余应力数值模拟的研究进展;根据实验和数值模拟结果,提出了一种可较好解释铝合金厚板淬火残余应力形成机理与分布的局部平衡的"应力与应变波动"模型;分析了该领域存在的主要研究困难,指出了其研究方向.     

初始应力对三维光学轮廓法测试焊接接头残余应力的影响

目的研究不同初始应力状态下,三维光学轮廓法测试焊接接头残余应力的变化规律。方法采用MIG焊分别对供货态与去应力退火态试板进行多层多道焊,焊后试板经慢走丝切割,经三维光学测量技术扫描切割面轮廓,将所得轮廓数据经所建立的数据处理平台处理,将其结果作为有限元计算的边界条件,经应力反算得到残余应力分布。最后再进行有限元模拟,计算焊接接头残余应力。结果含初始应力、去应力退火和数值模拟的焊缝中心均为拉应力区,最大拉应力分别为480, 450, 523 MPa,且都位于焊缝根部区域。三者试板两侧为压应力区域,最大压应力分别为380, 280, 157 MPa,三者数值相差较大。结论将含有初始残余应力试板、退火处理试板与数值模拟结果的残余应力分布进行对比,可以发现三者在焊缝中心处的残余应力分布较为一致,但沿着焊缝向两侧的区域内,应力差别逐渐变大。主要原因为焊接热循环温度高于金属再结晶温度时可以消除部分残余应力,而温度循环较低时对应力消除不明显,导致实验结果相差较大。     

变形反射镜薄膜应力与元件变形有限元研究

残余应力是变形反射镜面临的一个重要问题。考虑薄膜中残余应力的起源,利用有限元软件建立了变形反射镜有限元模型。基于所建立的有限元模型,计算变形镜各部分受薄膜残余应力作用后的变形与应力分布。与试验测量结果进行对比,计算结果表明,建立的模型是合理的,薄膜产生的残余应力为张应力,氟化物薄膜产生的张应力大于ZnS薄膜产生的压应力,残余应力主要集中在变形反射镜镜面上,基本呈放射状分布,外圈驱动器受到应力较大。     

基于热-力耦合模型的纤维丝束带铺放残余应力的模拟及实验研究

采用有限元分析计算和实验测试2种方法,在热-力耦合载荷作用下,对纤维丝束带铺放成型时的残余应力进行了研究。首先,建立纤维丝束带铺放的热-力耦合模型,利用有限元分析研究了不同温度和压力参数条件下纤维丝束带铺放残余应力的模拟结果。其次,对结果进行分析比较得到各个因素对纤维丝束带铺放残余应力的基本影响规律;最后进行不同温度和压力等铺放参数对纤维丝束带铺放成型时残余应力影响的实验测试研究,以验证热-力耦合有限元模型计算结果的正确性。结果表明:2种方法得到的残余应力分布基本一致,只是残余应力的最大值之间存在着差别。      

面齿轮磨削齿面力热耦合及残余应力研究

根据面齿轮磨削残余应力的产生机理和Prandtl-Reuss方法,建立磨削表层热弹塑性力学本构关系;基于面齿轮磨削方法和Gleason接触原理,得出碟形砂轮磨削点接触椭圆方程参数、磨削力和磨削热流量的数学模型。构建面齿轮磨削单齿3D有限元模型,采用小步距移动法模拟磨削载荷的移动,仿真磨削温度场,得到磨削瞬态最高温度位于磨削接触弧中心区域。采用力热耦合间接法仿真分析了磨削表层残余应力,得出磨削齿面上为残余压应力,齿面里层为残余拉应力;随磨削深度和砂轮速度增大,齿面残余应力增加显著;但随展成速度增大,齿面残余应力增幅减小。采用X射线衍射法实验,对比分析了面齿轮磨削表层残余应力的实测值与仿真值,其相对误差最大值17.8%在精度控制范围内,说明力热耦合有限元分析残余应力有效,为改善面齿轮磨削质量提供了依据。