工程陶瓷磨削表面残余应力的测量新方法

磨削加工后工程陶瓷零件表面会产生残余应力。X射线衍射法是用来测量磨削加工后工程陶瓷中残余应力的可靠测量手段。传统的X射线衍射法称之为sin^2ψ法，通常只能测量工件表层的残余应力；本文介绍了一种残余应力测量新方法，该方法联合使用sin^2ψ法和掠入射X射线衍射法从而得到残余应力在试件中的深度分布。如果考虑X射线的折射，在一系列掠射角下采集到的X射线衍射花样的有效穿透深度和衍射角必须进行折射校正。最后，用这种方法得到的残余应力值是X射线照射的所有层的平均值。     

残余应力及其分布的X射线二维衍射分析与计算

根据在X射线二维衍射几何关系下建立的应力应变基本方程，提出了一种基于X射线多晶面探测器衍射系统的残余应力及其分布测量方法，即通过分析X射线衍射圆锥的变形程度确定应变张量，进而计算应力张量。该方法有效地利用X射线面探测器的“虚拟摆动”功能，在一定程度上解决了传统X射线衍射法较难处理的粗晶材料和有织构材料的残余应力测量问题。对304不锈钢的残余应力及其分布进行了分析与计算，结果表明，该合金呈表面残余压应力，并且应力分布比较均匀。     

焊接残余应力对管线钢防腐性能的影响

借助有限元分析手段对X80管线钢对接接头的残余应力进行仿真计算,得到残余应力分布情况.采用X射线衍射法和盲孔法对预测结果进行试验验证.结果表明,周向残余应力总体变化趋势呈现先增大,稳弧后应力平稳达到峰值位置保持,在接近收弧位置,残余应力值减小;轴向残余应力总体变化趋势呈现先增大,残余应力达到峰值位置后平稳下降.残余应力仿真预测结果与两种测量方法所得结果相吻合,X射线衍射法结果高于盲孔法应力结果.通过有限元仿真技术预测应力较大位置,此技术对有效防止应力腐蚀开裂有一定的工程应用指导意义.     

不同残余应力测试方法与数值模拟对比研究

文中通过对X射线衍射法、盲孔法、超声波法测试残余应力的对比,同时用3种测试结果与数值模拟值进行对比分析研究,发现X射线衍射法和超声波法测试精度较高,2种方法具有很好的互补性。数值模拟和盲孔法的纵向和横向应力分布趋势一致,拉应力区窄而尖,但大于盲孔法所测得的残余应力峰值。而数值模拟得到的横向残余应力分布曲线较X射线法得到的横向残余应力分布曲线更为平缓和均匀,残余应力峰值也小。数值模拟和3种实测的分布规律和趋势是一致的,因此,数值模拟用于实际生产中具有一定参考价值和指导意义。     

不同硅碳比灰铸铁的残余应力测定及分析

对经过人工时效和自然时效的3种不同硅碳比的灰铸铁,用应力框法和X射线衍射仪的CuKa(110)线测定灰铸铁的残余应力.结果表明,灰铸铁经过人工时效后的残余应力与自然时效6个月的残余应力相当,比原始应力分别降低了36.6%,23.6%和27.5%.同时证明X射线衍射仪的CuKa(110)线测定灰铸铁的残余应力的方法是可行的.     

约束条件对奥氏体不锈钢对接接头残余应力的影响

为了准确评价奥氏体不锈钢的焊接残余应力,采用X射线衍射法进行应力测试,并通过对等强度梁应力的X射线测试,得出316L奥氏体不锈钢测试的最优参数。使用该测试参数对两种约束条件下的奥氏体不锈钢焊接接头残余应力进行测试。结果表明:使用X射线衍射法测量奥氏体不锈钢残余应力,应以(311)晶面为衍射晶面,且Mn靶的测试效果优于Cr靶。两种不同约束条件下纵向残余应力沿横向和纵向的分布情况相同,但预置反变形的纵向拉、压应力值均大于背板约束的纵向拉、压应力。横向残余应力沿横向随距焊缝距离的增加变化趋势有所不同。随距焊缝的距离增加,反变形条件下横向残余应力逐渐恢复至初始状态,而背板约束时仍保留一定的残余拉应力。横向残余应力沿纵向的分布趋势相同。     

铝合金薄板焊接接头残余应力分析

铝合金型材已经被广泛用作高速列车车体材料,其结构件焊接接头的服役安全可靠性至关重要。残余应力对接头的疲劳寿命影响很大,能够准确、无损、快速对焊接结构的残余应力进行测试。分别采用小孔法及X射线衍射法进行残余应力测试,通过对比分析两种方法测量的焊接接头残余应力的分布及数值,发现小孔法测量数值稍大于X射线衍射法;射线法测得数值波动范围较小孔法大,其主要原因是测量试件表层应力。但两种方法测量结果的总体趋势一致,故采用无损的X射线衍射法测量3 mm5083-H111薄板的MIG焊接头是可行的。     

X射线衍射法在测量铝合金厚板表面残余应力中的应用

X射线应力测量法是广泛应用的无损应力测量方法,本试验研究了X射线衍射法测量铝合金厚板表面残余应力。对7075淬火铝合金厚板的表面残余应力进行测量,得到了7075淬火铝合金厚板表面残余应力的分布区间和一般规律,并对表面残余应力分布的边缘效应进行了探讨。     

由X射线穿透深度简易测量残余应力

X射线测量应力一般是用特性X射线穿透深度相应的一种加权平均值来评定材料表面的应力.对由压延和磨削加工等产生表层应力梯度的材料,要测量其残余应力分布,用经典的sin~2(?)法评定是困难的.因此,为评定这类应力分布,已提出多种新的测量方法.本研究是根据两种特性X射线对金属的不同穿透深度,无损测量表层残余应力深度方向分布的简易方法.此法可用于测量木材加工用的带形锯钢材(JIS SKS51)在压延加工、热处理及磨削加工后所产生的残余应力.为研究简易法的实用性,也用逐层削薄法精测了深度方向上的残余应力分布的变化.此时,对逐层削薄法测得的量值,根据X射线的穿透深度作了修正.这里对这种方法也同时作一介绍.在理论分析中,假定平板试样呈各向同性,且残余应力只考虑与板厚z方向有关的平面应力状态.2 理论2.1 逐层削薄法与测量衍射角的X射线透过深度的修正方法     

6005A铝合金激光-MIG复合焊接与MIG焊接残余应力对比

试验采用激光-MIG复合焊接方法和MIG焊接方法焊接6 mm厚6005A铝合金,采用小孔法和X射线法测试接头残余应力,对激光-MIG复合焊接和MIG焊接的残余应力分布情况以及小孔法和X射线法对残余应力的测试效果进行对比分析。研究结果表明:激光-MIG复合焊接的焊接热过程对母材的影响明显小于MIG焊接,激光-MIG复合焊接的残余应力在整个接头范围内普遍低于MIG焊接,其高应力区明显窄于MIG焊接,与MIG焊接相比,激光-MIG复合焊接在控制接头残余应力方面具有显著优势;两种残余应力测试方法所测的残余应力分布曲线形状相似,重合度高,都很好的反映了焊接接头残余应力的分布规律,测试结果可靠,考虑到小孔法测试残余应力对车体存在一定的损伤,可以采用X射线法对焊接残余应力进行无损检测,对车体质量进行控制。     

7075铝合金模锻件淬火残余内应力的消除

为了消除７０７５铝合金模锻件淬火残余内应力,采用模压冷变形方法并利用Ｘ射线衍射技术测试了淬火态及经过不同程度的模压冷变形后锻件的残余内应力。结果表明,模压冷变形是消除７０７５模锻件淬火残余内应力的一种有效方法;淬火态锻件表面为压应力,模压冷变形后的表面为拉应力;４．６％的模压冷变形是模拟消除残余内应力研究的最佳值。     

超声滚压加工对X80管线钢焊接残余应力的影响

建立超声表面滚压加工（ultrasonic surface rolling process,USRP）的三维有限元模型,开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序,利用有限元软件ABAQUS模拟了X80管线钢焊缝不同方向的焊接残余应力,在此基础上叠加USRP的超声振动与静载荷的综合作用,模拟了表面塑形变形、应力和应变,耦合后分析了USRP前后残余应力的变化规律.结果表明,经过USRP处理,X80管线钢表面焊缝区由三向残余拉应力变为三向残余压应力,随着USRP次数的增加,残余压应力数值不断增大,残余应力σ_x,σ_y,σ_z变化规律基本相同.     

X80管线钢多道激光-MIG复合焊残余应力分析

采用试验和数值模拟结合的方法对X80管线钢多道激光-MIG复合焊焊接过程的温度场和焊接残余应力场进行了研究,分析了激光功率对复合焊接头的显微组织、温度分布和残余应力分布的影响规律. 结果表明,激光功率增加,熔池最高温度明显上升,焊后冷却速度下降;粗晶热影响区组织中粒状贝氏体、针状铁素体增加,条状贝氏体减少. X80管线钢激光-MIG复合焊接头残余应力水平较高,纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力的拉应力峰值均出现在焊缝区. 激光功率在2.0 ~ 3.5 kW范围时,等效残余应力、纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力的峰值随着激光功率增加均出现下降趋势. 但激光功率从3.5 kW上升至4.0 kW时,各应力的峰值有所上升.     

激光冲击处理后X80焊接接头表面质量对腐蚀性能的影响

利用激光冲击波对X80管线钢焊接接头进行强化处理,用金相显微镜、光学轮廓仪分析激光冲击处理前后金相组织与表面粗糙度,并用应力测试仪测试了激光冲击处理前后残余应力和残余奥氏体的变化,分析了激光冲击波改善焊接接头表面质量的机理.结果表明,激光冲击处理后焊接接头表面晶粒细化,表面粗糙度有所提高;激光冲击处理形成了残余压应力,残余奥氏体向马氏体转化;激光冲击处理后表面粗糙度和残余奥氏体对慢拉伸性能的影响起主要作用,内积功下降3.8%;激光冲击处理后应力腐蚀敏感指数I_SCC由50.94%下降至45.10%,残余压应力和晶粒细化是提高其抗应力腐蚀的主要机制.     

过载拉伸消除不锈钢焊接残余应力的数值分析

用试验与数值模拟相结合的方式对过载法消除残余应力做了定量分析.采用SYSWELD软件对多层焊进行焊接模拟,得到焊接后残余应力场,将其导入Nastran软件,再进行过载拉伸模拟,研究其残余应力的变化规律.结果表明,随着过载拉伸作用的逐步增大,焊接残余应力峰值大幅降低,且焊接残余应力分布更加均匀,但是超过一定数值以后,残余应力消除的效果逐步减弱.计算结果与X射线测量结果趋势吻合,表明该数值方法是可行的.研究方法和研究结果对焊接残余应力消除提供参考.     

焊接结构残余应力的测定及其对疲劳裂纹扩展速率的影响

采用Ｘ射线法和切割应力释放法测定了焊接件残余应力的分布．研究了它们的分布规律．由于切割应为释放法可以近似模拟裂纹扩展时的残余应力的变化，从而查明了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响。     

焊缝余高对复合型坡口X80管线钢多层多道焊接残余应力的影响

基于熔池反演法获取与工程实际一致的热源模型和参数,采用非线性有限元软件MSC. Marc“生死单元”技术对X80管线钢复合型坡口GMAW多层多道焊接过程热–力耦合有限元程序,并进行了数值模拟计算,进一步分析了复合型坡口有无余高两种情况下焊接接头的残余应力分布情况. 结果表明,焊接余高对焊接热循环过程曲线无明显影响,对焊后残余应力影响显著,有余高和无余高的纵向、横向残余应力均呈现“双峰”现象,应力集中于焊趾处;有余高时的纵向与横向峰值应力均高于无余高情况,且超过了X80管线钢的屈服强度.     

Relaxation of residual stresses in 20%SiC_w/6061Al composite as-extruded at high temperature

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｌｕｍｉｎｕｍｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈｓｉｌｉ ｃｏｎｃａｒｂｉｄｅｗｈｉｓｋｅｒ (ＳｉＣｗ/Ａｌ)ａｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｎｏｔｏｎｌｙｈａｓｃｅｒｔａｉｎａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ ,ｌｏｗｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎ (ＣＴＥ)ａｎｄｓｏｏｎ ,ｂｕｔａｌｓｏｃａｎｂｅｓｅｃｏｎｄａｒｉ…     

X80管线钢环焊缝接头残余应力的数值模拟

利用SYSWELD有限元分析软件,以热弹塑性理论为基础,采用双椭球焊接热源模型,对X80管线钢环焊缝接头的焊接温度场和应力场进行了模拟仿真.得到了焊接残余应力的分布规律,即焊缝及近缝区的残余应力值较大,远离焊缝中心残余应力值逐渐减小;由于表面和心部散热条件不同,造成了管道表面和心部的残余应力方向上的差异或数值大小的不同.研究了焊接工艺参数对残余应力的影响规律.结果表明,随着热输入的增大和预热温度的提高残余应力值逐渐降低;为了减小焊接残余应力,应尽量采用较大热输入和较高预热温度进行焊接.     

激光冲击处理对X70管线钢焊接接头H_2S应力腐蚀影响

采用慢应变速率法(SSRT)进行了X70管线钢焊接接头在H2S介质中应力腐蚀试验,研究了H2S对X70管线钢焊接接头应力腐蚀开裂(SSCC)的敏感性,分析了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头抗H2S应力腐蚀开裂SSCC行为的影响。结果表明,经激光冲击处理后X70管线钢焊接接头表面产生了晶粒细化和残余压应力,提高了管线钢焊接接头在NACE饱和H_2S溶液中抗应力腐蚀性能;原始状态试样在NACE饱和H_2S溶液中慢拉伸试验平均应力腐蚀敏感性指数>25%,有明显的应力腐蚀倾向;经激光冲击处理后试样在NACE饱和H_2S溶液中平均应力腐蚀敏感性指数为19.05%,应力腐蚀倾向不明显,因此,激光冲击处理有效地提高了X70管线钢焊接接头的抗应力腐蚀性能。