深孔法残余应力测量技术研究

深孔法可测量材料沿厚度方向的残余应力,这是其优于其他应力测试方法最重要的特征。介绍了该方法的测试原理及步骤,采用三点弯曲试验预制残余应力,研究了深孔法残余应力测试技术,通过对比理论残余应力和实测残余应力验证了测试方法的准确性。结果表明:弯曲试样残余应力的理论值和测量值能很好吻合;但是在靠近试样表面处由于测量设备的限制及孔的边缘效应会产生一定误差。     

残余应力测试分析技术

对残余应力的测试在学术研究和工程应用中越来越重要,是获取零件服役条件以及工艺制造的应力状态的重要方法 ,可以为零件寿命的预测和制造工艺的控制等提供重要的参考.目前,残余应力的测试方法 多样.介绍了残余应力的测试方法 及其所能达到的测试层深,以及几种新型的残余应力的测试方法 及其适用的范围;阐述了残余应力的定义和形成机理,并对引入残余应力的常见表面形变强化工艺进行了分析,介绍了不同的工艺下形成的残余应力的特征;最后,指出了对目前残余应力测试和研究中存在的问题和发展趋势,提出了三维原位无损分析、残余应力和模拟相结合的跨学科系统研究以及形成相关的大数据库平台系统将是未来发展的方向.     

残余应力的表征

机械构件及产品制造过程中必然会引入残余应力,残余应力对构件性能和服役寿命有重要影响。残余应力的测试方法众多,X射线测试技术作为一种非破坏性测试方法,由于其理论成熟、方法简单,在工程上得到了广泛应用。分析了残余应力的表征问题,对残余应力定义、表征中的几个易混淆概念从弹性力学的角度做了进一步解释;分析了线性拟合和椭圆拟合的条件。     

残余应力的产生及其对构件性能的影响

机械构件及产品制造过程中必然会引入残余应力,其对构件性能和服役寿命有重要影响。残余应力的测试方法众多,X射线测试技术作为一种非破坏性测试方法,由于其理论成熟,方法简单,在工程上得到了广泛应用。笔者阐述了残余应力的产生及其对构件性能的影响,比较了几种典型制造工艺过程产生的残余应力的大小和分布特点,分析了残余应力对构件性能和失效的影响。指出残余拉应力是导致材料早期失效的重要原因之一,一定范围的残余压应力可提高材料的疲劳寿命。     

球形封头热冲压成形残余应力分析

球形封头在其直边段易发生折皱和开裂,残余应力过大是造成其缺陷的根本原因之一.针对无损X射线衍射法、有损全释放法这两种残余应力测试方法的检测原理、测试方法及应用特点等方面进行了分析介绍.以12Cr2Mol R(H)材料为例,采用两种方法分别测量了球形封头热冲压成形后的外壁残余应力值.揭示了封头外壁残余应力分布规律:封头外壁的残余应力值由底部开始逐渐增大,过渡段为应力值转折区域,进入直边段后,残余应力值达到最大.通过对比发现:两种测量方法测得的残余应力变化规律相似;全释放法测得的残余应力值较大;残余应力值在封头外壁直边段部分达到最大.     

基于临界折射纵波的表面残余应力测试方法

针对成形加工表面存在残余应力的问题,从临界折射纵波的特性着手,分析了临界折射纵波与应力的关系,阐述了临界折射纵波应力测量的基本原理和测试方法.采用"一发两收"的探头布置形式,先对被测材料的应力常数加以标定,再测试表面残余应力.测试试验结果表明,达到了测试表面残余应力的目的.该测试方法原理简单,设备轻便,且能够保证较高的精度,可实现现场或在役检测.     

铸铁轧辊残余应力测试方法的研究

对铸铁轧辊的残余应力测试方法进行了详细的分析和探讨。在分析X射线应力测试原理的基础上，制定出铸铁轧辊残余应力及分布的测试方案。采用XYL－73型应力测试仪和BX85便携式应力测试仪作为铸铁轧辊残余应力测试的手段，并对实浇铸铁轧辊平板试样的残余应力测试结果及规律进行了分析。     

车轮残余应力测试的仿真分析

采用商用有限元软件MSC.Marc分析车轮残余应力测试试验的整个锯切试验过程,分析了锯切中每个测试点的应力、应变变化情况。通过比较仿真结果与工程试验测试结果,说明车轮锯切试验测试残余应力的可靠性。锯切的仿真分析为进一步研究车轮残余应力测试方法奠定了基础。     

铝合金厚板残余应力检测方法

高强高韧铝合金厚板在航空材料中得到越来越多的关注,而在获得高强韧的同时会产生较高的残余应力,这使得铝合金厚板残余应力检测变得尤为重要。综述了铝合金厚板残余应力的测试方法,并提出了精度相对高且测试简单的方法。     

积分法在铝合金厚板残余应力计算中的应用

运用积分法建立剥除层中残余应力与试样变形间的关系,通过离散的变形应变反求残余应力函数.利用层削法测试物理模型,推导和完善了残余应力解析方法,并结合不同实验手段,描述了沿厚板深度分布的残余应力曲线.结果表明:在积分法中,分别选用3次和4次多项式近似厚板淬火和预拉伸应力分布,其结果比较吻合实际;同时,由于力学测试方法的局限性,需将表层应力数据标定和对板内应力的预测相结合,以提高残余应力的测量水平.     

喷丸强化AZ91 D镁合金残余应力场的数值模拟及实验研究

目的研究喷丸工艺对AZ91D镁合金表面残余应力场的影响。方法基于有限元平台建立喷丸强化AZ91D镁合金的有限元模型,从残余压应力层的厚度、残余压应力的峰值及其深度等方面探讨弹丸速度、弹丸直径和弹丸入射角对AZ91D镁合金表面残余应力场的影响,并通过喷丸强化AZ91D镁合金的实验与有限元模拟结果进行对比。结果增大弹丸速度对残余压应力层的厚度、残余压应力的峰值提高效果明显,但对残余压应力峰值的深度影响不大;增加弹丸直径,残余压应力层的厚度、残余压应力的峰值及其深度均有明显提高;增大入射角,残余压应力层的厚度、残余压应力的峰值有明显提高,但是残余压应力峰值的深度基本不变。有限元模拟结果中,残余压应力层的厚度比实验值小7%,残余压应力的峰值比实验值大5%,残余压应力峰值的深度比实验值小11%。结论残余应力的实验结果与有限元模拟结果具有较好的一致性,模型合理。     

GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响,采用X射线衍射法对“车 磨 抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试,通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明：GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试,机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm,内部残余拉应力减小;根据疲劳试验结果,GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。     

GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响，采用X射线衍射法对“车 磨 抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试，通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明：GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试，机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm，内部残余拉应力减小；根据疲劳试验结果，GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。     

7050铝合金二维超声滚压加工残余应力场研究

目的研究二维超声滚压后7050铝合金残余应力场的形成过程和表层残余应力的分布规律。方法利用有限元软件模拟二维超声滚压加工,分析残余应力场的形成过程及表层残余应力的分布规律;采用正交试验方法进行7050铝合金二维超声滚压加工试验,研究工艺参数对表面残余应力的影响规律,并与有限元分析结果相对比,验证有限元模拟的合理性。结果在二维超声滚压加工过程中,7050铝合金表层材料应力随时间先减小后增大,最后趋于稳定,形成残余应力。残余压应力沿滚压深度方向先增大后减小,再转化为残余拉应力。残余压应力层厚度约为1.05 mm,最大残余压应力值约为285 MPa。在相同的工艺参数下,有限元分析结果与试验结果基本吻合。静压力对表面残余应力的形成影响最大,表面残余压应力随静压力的增大而增大。结论二维超声滚压加工使7050铝合金表面发生剧烈的塑性变形,并形成一定深度的残余压应力。铝合金表面残余压应力随静压力的增大而增大,而与转速和进给量无关。     

混流式转轮焊接残余应力测试新装置与新方法

混流式转轮叶片出水边焊接接头区域存在的较高残余应力是导致转轮疲劳开裂的重要原因,混流式转轮焊后及热处理后的焊接残余应力测试已经成为转轮制造过程中的必要工艺,其测试精度及效率对转轮制造质量及效率有重要影响.根据转轮的结构特点研发了新型残余应力测试装置,并根据转轮疲劳开裂的特点确定了针对混流式转轮焊接残余应力测试的新方法,实际应用试验结果表明测试所得结果能够真实反映热处理前后转轮易开裂区域的残余应力分布情况.新型测试设备及方法完全适用于混流式转轮的残余应力测试,而且具有非常高的测试精度及效率.     

工艺路径对多层多道激光熔覆残余应力的影响

采用盲孔法测量Q345钢块表面多层多道激光熔覆Co基涂层的残余应力,研究了熔覆工艺路径对激光熔覆残余应力的影响.结果表明,平行焊道方向的残余应力远大于垂直焊道方向的应力,且均为拉应力;增加激光熔覆层单层厚度,熔覆层及试板背部基材残余应力明显增大.与两层熔覆层激光焊道平行叠加的熔覆路径相比,采用两层熔覆层垂直交叉的熔覆工艺路径,降低了熔覆层的残余应力,采用分区熔覆且每个区域各熔覆层垂直交叉堆焊的熔覆工艺路径,熔覆层残余应力水平最低;熔覆前对试板进行2 mm的预弯变形对涂层残余应力影响不明显,但显著降低了试件背面的残余应力.     

盲孔法与环切法测试油管残余应力相关性探讨

利用常用的盲孔法与环切法对多厂家、多规格超级 13Cr油管进行残余应力测试,获得了 36组残余应力测试数据。基于统计学原理,对两种方法获得油管残余应力结果进行相关性分析研究。研究表明,盲孔法与环切法测试残余应力的结果存在很强的相关性,且盲孔法测试残余应力的结果与环切法相差约 20%。     

GH2036高温合金激光冲击强化后的残余应力

采用X射线衍射仪和材料试验机对激光冲击强化GH2036高温铁基合金的残余应力进行了研究.结果表明,激光诱导GH2036高温铁基合金的残余应力值和残余压应力层的深度随激光功率密度的增加而增加.激光强化件形成的残余应力在高温回火后有所松弛,但仍然保持较高的残余应力水平,一次回火后表面残余应力在-170 MPa,二次回火后残余应力仍然保持在-135 MPa.激光冲击强化件的疲劳寿命比未强化件的提高2.36倍以上.     

循环载荷对USSP处理TC4表层残余应力场影响研究

采用超声喷丸技术(USSP)处理TC4试样,再进行四点弯曲疲劳加载。采用X射线应力仪测试疲劳加载前后残余应力分布;利用TEM设备,对疲劳加载前后TC4组织结构进行表征。结果表明,经表面纳米化处理后,TC4合金的最大残余应力已超过自身的屈服强度;当外加载荷高于疲劳极限时,残余应力场明显减弱;当外加载荷接近或小于疲劳极限时,循环周次与载荷的增减不再明显改变残余应力场;位错及位错胞在疲劳过程中发生了组态和数量的变化,位错密度的降低导致了残余压应力的松弛。