温度和应力比对高强高韧7055铝合金型材裂纹扩展行为的影响

在不同温度(150℃、室温、-70℃)、不同应力比(0.1,0.5)下对7055-T76511铝合金型材进行了裂纹扩展速率试验,研究了温度和应力比对其裂纹扩展速率和门槛值的影响。结果表明:随着温度的降低和应力比的减小,7055-T76511铝合金裂纹扩展门槛值逐渐增大,裂纹扩展速率逐渐降低;-70℃下合金断裂时对应的裂纹扩展速率较小,且裂纹扩展门槛值较大,抗裂纹扩展能力最好。     

复杂应变率敏感性铝合金流变行为的表征

以NUMISHEET 2016 BM3中5系铝合金AA5086-H111为研究对象,建立其准静态温拉伸流变应力的本构模型。该材料在室温状态下的流变应力表现为负应变率敏感性; 150℃时,随着应变率增加,由负应变率敏感性变为正应变率敏感性;240℃时为正应变率敏感性。针对传统指数型应变率相关项是一种单调函数,构成的本构模型一般用来描述正应变率敏感性的流变行为,很难表征这种复杂应变率敏感性流变行为的问题,给出了一种新的应变率相关项,并称其值为健壮系数。在不同应变率范围内,健壮系数可以表现出不同的单调性。结果表明,耦合新应变率相关项的本构模型可以较好地表征AA5086-H111在不同温度、不同应变率下的流变行为。     

强织构铝合金残余应力检测技术研究

在铝合金轧板的残余应力研究中，由于其强烈的轧制织构，无法使用常规的X射线sin2 ψ法进行残余应力分析。以2A97铝锂合金轧制板材为研究对象，使用X射线衍射法测量材料的取向分布函数，结合Ruess、Voigt、Neerfeld-Hill模型，从理论上计算不同假设条件下材料的宏观弹性常数，得到材料表面的宏观残余应力。实验结合盲孔法进行对比验证，结果表明Neerfeld-Hill模型的残余应力分析结果与盲孔法所测结果相互吻合，建立织构材料的宏观残余应力分析方法。     

C型环环向应力与加载载荷的公式推导与验证

基于任意C型环试样结构尺寸及其力学关系,建立了C型环内任意截面的力学模型,根据材料力学基本理论,推导出了其外壁和内壁任意一点环向应力与C型环试样加载位移、加载载荷之间的理论计算公式。为了验证本文推导的理论公式的正确性,建立了C型环试样的有限元计算的力学模型,当某试验要求C型环试样最大环向拉应力为650 MPa,对油管外径88.9 mm的C型环试样,通过有限元法和本文推导的理论公式对该结构工况进行计算和对比分析,得出有限元法和理论公式计算出需要施加的载荷和位移的误差分别为-1.82%和1.25%,证明推导文中推导的理论公式的正确性,为C型环硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和应力腐蚀开裂(SCC)实验加载参数的确定提供了简便的计算方法。     

陈耳金矿原岩应力测量及分布规律模拟研究

原岩应力是影响地下采矿工程稳定性的重要因素之一,是地下工程变形和破坏的根本作用力。针对陈耳金矿18坑1532盲竖井埋深超过1 000 m,井下各中段在进行巷道开挖过程中出现的岩爆现象,采用套孔应力解除法对井下6个测点进行原岩应力测量,获得了井下主原岩应力的大小及方向。分析了原岩应力分布的规律并采用Flac~(3D)数值模拟软件,模拟分析了陈耳金矿井下巷道在开挖过程中应力分布情况。结果表明,垂直最大主应力开挖时,巷道两帮的应力是沿最大主应力方向的2倍。为陈耳金矿井下巷道及采场布置、支护设计和动力灾害防治提供了科学依据。     

Ti-6Al-4V电弧熔丝增材轧制复合制造的有限元模拟

增材制造过程中由于在凝固及随后的冷却阶段易产生残余应力,从而影响部件的成形和使用。在增材过程中引入轧制工序,可望降低宏观残余应力,从而降低部件的变形。本文通过建立Ti-6Al-4V钛合金电弧熔丝增材与层间轧制复合成形过程的有限元模型,研究圆柱形轧辊条件下不同压下量对部件温度、应力、应变及残余应力分布的影响规律。结果表明,层间轧制可显著降低沉积层金属中的残余宏观应力；同时降低对基板的整体应力。采用圆柱形轧辊并增加压下量可显著降低宏观残余应力,还可以通过塑性变形改变材料的微观组织,提高材料性能,为复合增材工艺的优化指明了方向。     

新型空心圆柱滚子的承载性能研究

设计合理的普通空心圆柱滚子,虽然可以大幅度降低轴承的接触应力,改善或消除接触应力的"边缘效应",但对于降低等效应力意义不大。为了解决这一问题,提出了一种新型空心圆柱滚子,根据接触力学理论,利用有限元软件ABAQUS,合理建立了新型空心圆柱滚子轴承的有限元分析模型。结果表明:设计合理的新型空心圆柱滚子可以很好的解决滚动体与滚道接触时的等效应力"边缘效应"问题。研究结果为新型空心圆柱滚子轴承的设计开发提供了理论依据。