基于矫顽力特性的钢板应力检测技术

矫顽力是铁磁性材料磁滞回线的一个重要参数,当材料受到应力作用而发生形变时,材料的磁畴结构发生变化,矫顽力会发生变化,因此矫顽力可以反映材料的受力状态。研究了钢板矫顽力测量机理,设计了钢板矫顽力测量系统,使用U型传感器对不同应力作用下的钢板进行测量。结果表明:拉应力作用时,在平行于应力方向进行磁化,矫顽力变小;压应力作用时,在垂直于应力方向进行磁化,矫顽力变小;随着应力集中的程度加深,矫顽力进一步变小。     

拉应力对低碳钢带硬度和弹性模量的影响

在自制的微型拉伸仪上对低碳钢带施加拉应力,对其受拉状态时的硬度和弹性模量进行了测试,并分析了拉应力与它们之间的关系;用有限元模拟了两种材料钢带在不同拉应力下的硬度。结果表明:钢带的硬度随着拉应力的增大呈现先减小后增大的趋势,以屈服强度为转折点;小于屈服强度的拉应力对钢带的硬度影响很小,而超过屈服强度后对硬度的影响显著,模拟结果与试验结果基本相符;当拉应力较大、材料硬化率较大时,拉应力对其硬度的影响反而较小;拉应力对钢带弹性模量没有明显影响。     

基于单颗粒作用模型的晶体材料研磨残余应力研究

为了明确激光晶体材料研磨表面残余应力形成机制,以典型的激光晶体材料YAG晶体为研究对象,利用大型有限元软件Ansys,建立了晶体元件研磨加工过程的单颗粒作用模型,研究了 YAG晶体材料的塑性特性,分析了研磨过程中磨粒机械作用对晶体表面残余应力分布的影响.结果表明,YAG晶体受单颗粒作用载荷18 mN时,晶体材料内部的残余应力主要表现为压应力(最大分布深度约3 μm),但在工件表层(深度＜150 nm)范围内为拉应力,且拉应力最大值超过材料拉伸极限强度,将诱导晶体表面形成微裂纹;当单颗粒载荷为2.3 mN时,晶体表面残余最大拉应力值小于材料拉伸极限强度,可以实现晶体材料塑性域加工去除.     

金属板材成形应力统一解

为了弄清材料拉压强度不相等时板材成形问题的应力解答和最大截面缩减率,根据统一强度理论,对金属板材成形问题进行分析,得出考虑中间主切应力影响和材料拉压比影响的金属板材成形应力统一解,以及反映最大截面缩减率与拉压比和中间主切应力参与系数之间关系的统一解,给出韧性金属板材成形最大截面缩减率可能的取值域.分析过程中引入一个反映金属板材拉制和压制工艺的系数,将金属板材成形问题的拉制解和压制解统一起来.当材料拉压强度相同时,金属板材成形应力统一强度理论解退化为金属板材成形应力统一屈服准则解,金属板材成形应力的Mises解是金属板材成形应力统一屈服准则解的特例.     

自增强高压缸精加工残余应力及强度数值分析

基于弹塑性理论和材料的实际拉/压性能,用有限元软件ANSYS命令流及APDL语言建立了高压缸体的三维模型,将多载荷步分析及单元生死技术相结合,研究了缸体内外表面加工余量对其残余应力分布及弹性强度的影响。研究表明:当内壁发生反向屈服时,加工顺序影响残余应力的分布,这时先加工外圆,后加工内孔,有利于提高缸体的强度;精加工内孔,内壁处残余压应力增大,精加工外圆,内壁处残余压应力减小,应力变化量都与加工余量呈线性关系。以上方法及结论,可为自增强结构的设计加工提供依据。     

超声冲击处理对S355钢表层组织及力学性能的影响

通过超声冲击处理技术对S355钢表面进行处理,分析不同处理时间对材料显微组织、表层残余应力及拉伸性能的影响规律。结果表明,超声冲击处理能够有效地消减S355钢的残余拉应力,引入残余压应力,且引入的残余压应力随着超声冲击时间的增加而增加,在冲击时间达到10 min时,x轴、y轴的残余应力消除值分别为194.81、200.46 MPa。此外,超声冲击处理能够提升材料的抗拉强度和屈服强度,在冲击时间为10 min时,抗拉强度和屈服强度分别增加了16、13 MPa。经超声冲击处理后,试样表层晶粒得到了细化,且观察到明显的加工硬化层。超声冲击处理后材料内部位错密度增加、晶粒细化是导致残余拉应力转变为残余压应力和拉伸性能提升的本质原因。     

基于ANSYS和Pro/E的微型磁力泵三维结构设计与仿真

磁力驱动技术实现了转矩无接触传递,解决了普通连接方式中的泄漏问题.在吸收国内外先进磁力驱动设计经验的基础上,进行磁转矩计算;磁路形式采用密封性能好、磁能积利用率高的拉推组合式结构;通过ANSYS对不同磁体厚度和不同工作气隙宽度的磁转子进行磁场分析.结果表明:随永磁体厚度的增加,转矩增加较快,但当厚度增加到一定值时,转矩增加较慢或不明显,并随气隙宽度增加,磁转矩迅速减小.磁体材料采用高矫顽力和高剩余磁感应强度的铷铁硼材料.通过ANSYS有限元分析对隔离套的结构进行优化,并利用Pro/E进行三维造型及机构运动仿真,以利于结构改进,提高结构设计的可靠性和科学性.     

矩形界面裂纹应力强度因子评价公式

考核三维两相材料界面裂纹应力强度因子的评价公式.对于Ⅰ、Ⅱ型断裂问题,各向同性材料的应力强度因子评价公式也适用于界面裂纹问题.当在距离裂纹体无限远处作用拉应力时,给出以双材料参数ε为变量的应力强度因子的拟合公式.当裂纹体在无限远处作用剪应力时,考察无量纲应力强度因子随材料的泊松比及裂纹形状的变化情况.     

管材最小弯曲半径界限的探讨

金属材料在弯曲时,其圆角区外层受拉,内层受压,内圆角中径越小,圆角区的变形就越大。当外层圆角区的拉伸应力超过材料的屈服强度时,外层材料发生断裂,而内层材料丧失稳定而起皱,使工件报废。     

陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命预测

采用细观力学方法建立预测纤维增强陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命的模型。该模型考虑初始加载到疲劳峰值应力时,基体出现裂纹,纤维/基体界面发生脱粘,部分纤维将发生断裂,并采用统计方法得到初始加载到峰值应力时的纤维失效体积分数;在后续循环过程中,考虑纤维相对基体在界面脱粘区滑移造成界面切应力下降,纤维失效模型与Evans界面磨损模型相结合,得到循环过程中纤维失效体积分数与界面切应力、循环数之间的关系;当纤维失效导致剩余强度下降,并小于疲劳峰值应力时,判断材料失效。采用剩余强度方法对陶瓷基复合材料的S-N曲线进行预测,并将预测的S-N曲线与试验数据进行对比,结果吻合较好。