筒形零件在机械扩径过程中的回弹预测方法

针对筒形零件的机械扩径问题,通过对力学模型的简化,导出了零件的回弹变形与材料的屈服强度、弹性模量、泊松比以及相对壁厚之间的近似关系,建立了一种可以用于预测筒形零件在机械扩径过程中回弹变形的近似方法。MSC.Marc模拟结果表明,预测结果与模拟结果接近,预测方法具有一定的工程实用价值。     

材料力学参量对焊后超声冲击处理应力应变影响的有限元模拟

为了探究材料力学性能对超声冲击处理焊后应力应变的影响,采用有限元分析软件ABAQUS建立了不同力学性能参数的超声冲击模型.分别讨论了弹性模量、泊松比以及静态屈服强度对超声冲击处理后材料应力应变的影响,旨在探讨超声冲击处理对不同力学性能材料的应力应变强化程度.结果表明,材料的弹性模量、泊松比以及静态屈服强度都会影响超声冲击处理的应力应变;且冲击处x方向应力随着材料的弹性模量、泊松比以及静态屈服强度的增加而增大;而等效塑性应变会随着弹性模量和静态屈服强度的增加而变小,随着泊松比的增加而增大;泊松比对等效塑性应变影响大于x方向应力的影响.     

Cu-Zn-Al-Fe合金的组织与性能

通过在Cu-Zn-Al中添加Fe元素,采用熔铸和轧制法,制备了一种新型铜基弹性合金材料。采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜(OM)对该合金的微观组织进行分析,并对其抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度和弹性模量进行了研究。结果表明:Fe的添加促进了合金中β相的生成;Fe在铸态组织中主要以球状富铁相存在,该组织在轧制过程中会被拉长,具有钉扎位错作用;随着Fe含量的增加,材料硬度、抗拉强度、屈服强度、伸长率和弹性模量都呈先升高后降低的变化趋势;当Fe添加量为1.5wt%时,合金的硬度、抗拉强度、屈服强度、伸长率和弹性模量分别达到262 HV、983、854.9 MPa、7.0%和105.4 GPa;材料的主要强化机理为细晶强度、第二相强化和加工硬化。     

材料参数对20L近半球形金属隔膜翻转性能的影响

基于弹塑性非线性有限元理论,建立了渐变壁厚金属隔膜翻转变形的有限元模型。依据该模型,针对20L近半球形金属隔膜设计正交试验,以隔膜变形后的最大厚度差Δtm和变形过程中的最大偏转角βm两个指标评价隔膜的翻转能力,系统地研究了弹性模量、硬化指数和屈服强度等参数对其翻转性能的影响。研究结果表明,当弹性模量大于55GPa、屈服强度小于220MPa、硬化指数小于0.12时,20L金属隔膜能够实现稳定翻转;屈服强度是影响20L近半球形隔膜翻转能力最显著的因素,硬化指数与弹性模量次之。     

骨架结构对SiC/Al双连续相复合材料的影响

用挤压铸造法制备了不同结构的SiC泡沫增强ZL109双连续相复合材料,研究了增强体骨架结构(筋的结构、泡沫孔和体积分数)对复合材料压缩性能和弯曲性能的影响。结果表明:SiC泡沫增强体的筋的结构影响了界面的结合,影响了材料的压缩性能;当筋具有三明治结构时,复合材料的强度最大;当筋具有双层结构时,复合材料的强度最低;随着SiC泡沫孔径的增大,复合材料的压缩强度、弹性模量和屈服强度都有所提高,材料的屈服应变减小,弯曲强度先升高后降低,弯曲强度在泡沫孔径为1.5 mm时达到最大值;复合材料的压缩强度随着增强体体积分数的增大而提高,屈服应变随着体积分数的增大而减小。     

固溶时效对Ti6242合金组织性能的影响

对轧制态Ti6242合金棒材进行固溶时效热处理,分析了固溶温度对材料组织与性能的影响;并通过图像处理得到了不同固溶温度下的组织参数,对组织与性能的关系作定量分析。结果表明,相变点(差热法测得相变点为991℃)以下,固溶温度在910~985℃时的抗拉强度和屈服强度随温度的升高呈下降趋势,塑性变化较小;随固溶温度的升高,等轴α尺寸及片层厚度的增加,克服了条状α增加对强度的贡献作用,导致抗拉强度及屈服强度降低,对塑性影响较小。在相变点之上,在1000~1030℃固溶时,抗拉强度和屈服强度变化较小,而塑性迅速下降;这是因为1000℃固溶时,等轴α含量降低显著(5%~6%),组织的变形协调能力下降,塑性降低,条状α尺寸的增加引起了抗拉强度和屈服强度降低,1015~1030℃固溶时,其显微组织为魏氏体,表现为强度和塑性的急剧减小,1030℃固溶时片层α的长度减小,宽度增大,材料性能有所回升。     

球头压痕确定薄膜模量的等效膜厚法

基于Hertz方程,修正了平头压痕薄膜系统的力学模型,建立了用于评估球头压痕确定薄膜弹性模量的等效膜厚法。采用有限元方法对模型进行计算分析,结果发现,当薄膜弹性模量大于基体时,计算误差小于Ranjana和William(RW)模型[1];当薄膜弹性模量小于基体时,对于较深的压痕计算得到的结果仍然和理论值相符,说明本模型可以用于比较深的压痕情况。另外,研究了薄膜屈服强度和球压头半径对计算结果的影响,结果显示,薄膜的压缩屈服强度越大,等效膜厚法得到的结果越准确;而在同一压痕深度下,较大的压头半径会带来较大的误差,当压痕深度较小时,薄膜的弹性模量受压头半径的影响较小。最后通过TiN/sapphire在球压头和三棱锥压头下的试验,验证了本方法。     

等径角挤压7003铝合金的组织及性能研究

室温下采用Bc路径对7003铝合金进行等径角挤压加工,采用金相显微镜、透射电镜、显微硬度测试及抗压性能测试,分析了该铝合金材料的显微组织和力学性能.结果表明:经过4道次的等径角挤压加工,该材料的晶粒被剪切细化,晶粒平均尺寸小于3 μm;4道次后试样的屈服强度达到410MPa,试样X面的硬度达到134.82 HV.     

LY12/Cu双金属层合板的疲劳性能(Ⅰ)——面裂纹

考察了爆炸复合层状双金属板LY12 /Cu界面两侧材料弹塑性失配对面裂纹疲劳扩展行为的影响。结果表明 ,界面两侧材料的弹塑性失配对复合板面裂纹的扩展驱动力具有重要影响。当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时 ,实际驱动力大于外加名义值 ;当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时实际驱动力小于外加名义值 ,从而造成裂纹扩展的加速或止裂 ,其影响离界面越近效果越显著。但弹性失配在裂纹开始扩展直至界面的整个过程都起作用 ,而强度失配只在裂尖距界面一定距离内 (Rp)才起作用     

冲击载荷下液压支架再制造立柱强度分析北大核心

采用有限元方法分析冲击载荷下激光熔覆再制造立柱的强度以及再制造工艺参数对强度的影响规律。以?400 mm双伸缩立柱为研究对象,建立含有熔覆层的立柱三维模型,计算冲击载荷作用下再制造立柱熔覆层及基体的应力分布及大小,分析不同熔覆厚度、熔覆材料、激光功率等参数对再制造立柱强度的影响。结果表明:再制造立柱各级缸体的应力均小于材料的屈服极限,满足强度要求;中缸内壁熔覆层局部应力大于材料的屈服极限;增大熔覆层厚度、选用较小弹性模量材料或者减小激光熔覆功率有利于提高再制造立柱的强度。     

TA15钛合金不同温度下的静强度性能研究

以TA15航空用钛合金材料为研究对象,开展了室温及不同高温环境下的静力拉伸试验,测得了相应的静力拉伸数据,分析了TA15航空用钛合金材料静力拉伸性能随温度的变化规律。结果表明:TA15航空用钛合金的抗拉强度、屈服强度和弹性模量随温度的升高而降低,伸长率随温度的升高而增加,而收缩率不随温度的改变而改变。     

颗粒增强金属基复合材料的屈服行为

运用空间轴对称弹塑性有限元方法和混合律模型，给出了应力应变分配系数与复合材料的弹性模量，屈服强度以及切线模量之间的定量关系式，并由此提出了一种新的定义颗粒增强金属基复合材料比例极限和屈服行为的方法，进而研究了颗粒形状（球体，正圆柱体以及椭球体）和材料结构参数（颗粒体积分数和颗粒根间距）对颗粒增强金属基复合材料拉伸变形行为的影响。研究表明，通过研究应力应变分析系数及其二阶导数来确定复合材料屈服行为的方法不仅适用于短纤维增强金属基复合材料，而且也适用于颗粒增强金属基复合材料。该方法可以较好地反映出颗粒形状和材料结构参数对复合材料屈服行为的影响，预测的比例极限与已发表的实验结果吻合较好。     

直缝焊管生产工艺对X65M钢级钢材屈服强度的影响

以某X65M钢级钢板为例,分析了直缝焊管生产工艺对该材质焊管最终屈服强度的影响。分析认为:成型工艺对X65M钢级钢板的屈服强度影响较大,成型后母材屈服强度减小30~70 MPa;扩径虽能使屈服强度增加,但增幅不大,不足以弥补成型后造成的屈服强度损失;棒状试样的屈服强度普遍比板状试样的大,但增量不大。建议钢管生产厂对原料的理化性能及金相组织进行充分评估,预测屈服强度变化趋势,避免成品钢管的屈服强度超出标准要求。     

某油田φ177.8mm×10.36mm N80Q LC套管的滑脱失效分析

对某油田发生的φ177.8mm×10.36mm N80Q LC套管滑脱事故进行调研,并对其失效原因进行分析。结果表明,接箍屈服强度,管体屈服强度、抗拉强度不符合标准要求。由于套管管体强度偏低而接箍的屈服强度偏高,材料匹配不合适,塑性较低的管体先发生屈服,导致螺纹连接部位易发生粘扣,降低接头连接强度。螺纹参数不合格、抗粘扣性能差是套管螺纹滑脱失效的原因。     

热采井用套管材料高温拉伸性能试验研究

研究某热采井用110H钢级套管材料在不同温度下的拉伸性能。试验温度选用相关标准推荐的180,240,290,325,350℃,另增加室温拉伸试验。试验结果表明:随着温度升高,该110H钢级热采井用套管材料的屈服强度、抗拉强度均呈下降趋势,且屈服强度对温度更加敏感,下降程度满足相关标准要求;弹性模量随着温度升高也呈下降趋势。对试验结果进行拟合,拟合可信度较高,可用于套管柱设计和选材时参考使用。     

基于有限元法改进螺栓连接刚度模型

针对目前对螺栓连接刚度的研究忽视了被连接件材料的弹性模量和厚度不同对其刚度的影响,基于有限元方法,研究了被连接件材料的弹性模量与厚度对其刚度的影响。结果表明:被连接件材料的弹性模量比值越大,螺栓连接刚度越小;被连接件的厚度比值越大,螺栓连接刚度越小;被连接件厚度与螺栓直径比值会减小被连接件材料的弹性模量对刚度的影响和增大被连接件厚度对刚度的影响。最后建立螺栓连接的解析公式,与德国工程师协会(VDI)的实验刚度结果对比,计算误差小于8%,螺栓连接刚度计算较为准确。     

热处理工艺对TA5钛合金棒材显微组织及性能的影响

经过多火次锻造得到具有均匀细小等轴组织的TA5钛合金棒材,在600~800℃范围内对其进行不同温度和不同保温时间的退火热处理,研究不同热处理工艺对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,热处理温度在700~750℃,保温时间在60~90 min之间时,得到的组织为更加均匀的等轴组织;棒材的抗拉强度为740 MPa左右,屈服强度在595 MPa左右,延伸率在14%左右,强度和塑性达到较好的匹配。     

开孔泡沫镍的压缩和吸能性能（英文）

研究在室温条件下不同相对密度、不同预拉伸程度的泡沫镍的准静态压缩性能。准确地测定包括屈服强度、弹性模量、能量吸收密度和能量吸收效率等压缩性能。结果表明,屈服强度、弹性模量和能量吸收密度的压缩性能随着泡沫镍的相对密度的增加而增加。压缩性能对泡沫镍基体的拉伸程度较为敏感,屈服强度、弹性模量和能量吸收密度随着预拉伸程度的增加而降低。然而,能量吸收效率对相对密度和预拉伸程度并不敏感。能量吸收效率在坍塌平台区末期达到最大值。     

添加纳米SiO2粉体对Ti84Mo16合金性能优化的探索

针对"骨置换"材料的高强度、低弹性模量需求,基于粉末冶金制备工艺,对钛钼Ti84Mo16二元粉采用2 h球磨,然后在球磨粉中添加比例分别为1%、2%、5%纳米级SiO2粉后压坯成型,并在1 200℃条件下保温5 h固相烧结制备合金。研究发现,在Ti84Mo16合金中添加不同比例的SiO2后,其屈服强度提高17.92%,断裂强度提高5.8%,但合金塑性降低,弹性模量没有增加,依然与"骨置换"材料要求所匹配。     

LY12／Cu双金属层合板的疲劳性能（I）——面裂纹

考察了爆炸复合层状双金属板LY12／Cu界面两侧材料弹塑性失配对面裂纹疲劳扩展行为的影响。结果表明，界面两侧材料的弹塑性失配对复合板面裂纹的扩展驱动力具有重要影响。当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时，实际驱动力大于外加名义值；当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时实际驱力小于外加名义值，从而造成裂纹扩展的加速或止裂，其影响离界面越近效果越显著。但弹性失配在裂纹开始扩展直至界面的整个过程都起作用，而强度失配只在裂尖距界面一定距离内（Rp）才起作用。