深冷处理消除7A04长条构件残余应力的建模与仿真

建立了7A04铝合金长条构件深冷处理过程瞬态应力场的有限元模型,在构件瞬态温度场数值模拟的基础上,采用热-力顺序耦合方法对该构件深冷处理过程各阶段的瞬态应力场及残余应力场进行了数值模拟.数值模拟结果表明,该长条构件经深冷处理后其最大残余应力(Mises应力)从淬火状态的314.8 MPa降至152.6 MPa,残余应力幅度Δσ减小37.5%.     

考虑夹持影响的铝合金板拉伸模拟及试验

为了优化铝合金预拉伸板拉伸过程中的工艺参数,对7075铝合金板淬火过程进行直接热力耦合数值模拟,在获得淬火残余应力分布规律的基础上开展考虑夹钳制约作用时铝合金拉伸过程数值模拟,研究了不同拉伸率时其残余应力消除效果,得出在夹钳制约作用下铝合金板材拉伸后变形3个区域--夹持区、过渡区和均匀区.采用盲孔法对夹持作用下铝合金板...     

7A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的数值模拟

建立了7A04铝合金构件深冷处理过程瞬态温度场的有限元模型,对7A04铝合金材料在低温状态下的若干物性参数进行了实验研究,并运用温度场反算法分别得到了铝合金试件与低温（热）介质之间的传热系数。运用ABAQUS6．5有限元软件,对7A04铝合金构件瞬态温度场的数值结果表明,在淬火、深冷与上坡淬火过程中,构件上端部位存在很陡峭的温度梯度。     

7050和7075铝合金板材的淬火残余应力

铝合金板材的残余应力主要产生于淬火过程中,而残余应力是导致航空航天用铝合金板材机加工变形的主要原因。采用X射线衍射法、超声波法和盲孔法分别对7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力进行了测试,并对3种方法的测试结果进行了对比和分析;采用超声波法对7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力进行了测试。结果表明:超声波法测得的7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力分布规律与X射线衍射法和盲孔法测得的具有较好的一致性,板材近表层处的残余应力随着测试深度的增加而减小;7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力随着辊速和喷水量的增大而增大。     

铝合金板成形性及成形工艺研究现状

介绍了铝合金板材成形过程中影响其成形性能的主要因素,提高铝合金成形性能的先进成形工艺,以及有限元分析技术在铝合金板成形领域应用中的进展.指出开展对高性能铝合金板成形性能的实验研究与成形工艺有限元数值模拟有利于拓宽高性能铝合金板成形件在高技术领域的应用.     

铝合金的深冷处理研究

铝合金在工业生产上的应用极其重要,对其进行深冷处理有着重要的意义。深冷处理不仅可以改善铝合金的力学性能,还能大幅度提高工件的使用寿命,使得铝合金的深冷处理可以广泛的应用于生产实践中。现今,国内外对深冷处理的研究较为丰富,但多数是关于高速钢等黑色金属的,对于铝合金的深冷处理的研究还显得不够系统与深入。本文结合了国内外学者对于铝合金的深冷处理的研究成果并结合自己的看法,对深冷处理对铝合金的性能影响、铝合金深冷处理机理的研究以及铝合金的深冷处理工艺等进行了综述,并对未来的研究方向提出自己的看法,以期为以后的研究提供一定的参考。     

深冷处理降温速率对304LN焊接接头组织和热应力的影响

为探究深冷处理中降温速率对304LN焊接接头组织和热应力的影响,对304LN焊接钢板分别以2 K/min和5K/min 2种降温方式做深冷处理,并通过应变仪、温度传感器和光学显微镜等考察了深冷处理前后焊接接头组织及热应力的变化.试验结果表明:随着降温速率的增加,深冷处理过程中焊接接头的热应力在数值上增大,但其均小于材料的屈服强度;深冷处理后明显可观察到马氏体的生成和碳化物的析出,且随着降温速率的增加,碳化物数量更多且分布更加均匀;同时借助能谱仪(EDS)对焊接接头碳化物含量进行了测定,证实了降温速率的增加将促使碳化物析出的观点.由此建议对工件采取降温速率为5 K/min的深冷处理从而获得较为稳定的微观组织.     

铝合金厚板淬火残余应力的研究进展

结合作者近期的研究工作分析了铝合金厚板淬火残余应力的形成机理及分布;介绍了采用有限元技术开展铝合金厚板淬火残余应力数值模拟的研究进展;根据实验和数值模拟结果,提出了一种可较好解释铝合金厚板淬火残余应力形成机理与分布的局部平衡的"应力与应变波动"模型;分析了该领域存在的主要研究困难,指出了其研究方向.     

金属板材成形的静力隐式有限元分析与程序设计

阐述了用于板材成形过程静力隐式数值模拟的弹塑性大变形有限元方法,基于给出的方法编制了板材成形过程数值模拟软件,并对矩形板的液压胀形进行了有限元分析,计算结果与典型的实验结果吻合很好.对球形模具拉伸成形过程进行了数值模拟,给出了计算结果.     

深冷处理对Cr-Zr-Cu电极合金组织影响机理研究

分别采用光学显微镜、透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射等手段对Cr-Zr-Cu电极合金在深冷处理过程中形成的组织变化进行了观察分析,对深冷处理作用的微观机理进行了深入探讨.通过研究发现,深冷处理使Cr,Zr粒子弥散析出,能使Cr-Zr-Cu合金出现孪晶结构,并且长时间的深冷处理使铜合金的XRD衍射峰值的强弱发生明显的变化,即深冷处理使铜合金晶粒发生了转动,出现了择优取向.     

预拉伸厚铝板内 部残余应力 与晶粒取向均匀性的研究

目的消减预拉伸铝板内部残余应力。方法利用短波长X射线衍射仪(SWXRD),分别对某公司国产25 mm厚2024-T351预拉伸铝板,以及美国铝业公司(ALCOA)20 mm厚7075-T651预拉伸铝板的内部残余应力、内部织构及其沿板厚的分布,进行了无损测定。结果 ALCOA的20mm厚7075预拉伸铝板内部残余应力小于25 MPa,其内部晶粒取向沿板厚均匀分布;而某公司原工艺生产的25 mm厚2024预拉伸铝板,内部残余应力高达100 MPa左右,其内部晶粒取向沿板厚分布很不均匀。结论源自于轧制的内部织构沿板厚分布的不均匀性,使得以消减残余应力为目的的预拉伸处理中的铝板塑性变形不均匀,导致某公司国产预拉伸铝板内部残余应力的消减效果差,在其后续加工中容易产生加工变形超差的问题,需要抑制强剪切织构的产生,减小织构在整个板材厚度上的不均匀分布程度。     

Experimental approach to dimple fracture mechanisms under short pulse loading

Dimple fracture mechanisms are discussed for three kinds of aluminum alloys on the basis of an experimental approach and a finite element (FEM) analysis. The void growth and coalescence process was observed by an optical microscope and a scanning electron microscope. The fractographic observation for aluminum alloys 7075-T651 and 6061-T651 showed that several large voids called a dominant void are nucleated at inclusion sites or the second-phase particles ahead of the crack tip and followed by fine voids initiation leading coalescence of the dominant voids with the crack tip. On the other hand, in aluminum alloy 2017-T3, voids are nucleated very close to the crack tip and directly coalesce with the crack tip. FEM computation results suggested that the void nucleation and growth process is closely related to the triaxial stress state ahead of the crack tip.     

铝合金预拉伸厚板非均匀区应力场特征

为了探求铝合金预拉伸厚板变形特点对应力场的影响,结合实验和有限元仿真,揭示了预拉伸工艺下厚板非均匀区应力演变规律.在不同尺寸厚板和不同工艺下,运用实验预拉伸机仿真模型,分析夹持区和过渡区应力场演变机理和规律.分析结果表明,非均匀区多样化的应力分布特点,不仅影响了厚板夹持稳定性,也对材料拉伸后的锯切率造成影响.拉伸时,夹持长度应不小于2倍试件厚度以保证拉伸稳定性.同时,过渡区范围与板厚度有关,其范围约为板厚的60%～70%,参考锯切长度为板厚3倍为宜.     

激光选区熔化成形铝合金板与CFRP复合材料层合板螺栓连接结构失效分析方法评估

对激光选区熔化成形(SLM)铝合金板与碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料层合板两列四排沉头螺栓单剪连接件在拉伸载荷作用下进行了数值分析和试验研究。基于渐进损伤法的三维有限元模型准确地预测了连接件材料损伤萌生和演变,对比试验和三维有限元所得钉载比例、极限载荷及失效模式,可以发现,通过拟合SLM铝合金板断裂应变和应力三轴度曲线,编写UMAT子程序引入韧性准则和Hashin失效准则的三维有限元模型预测的连接件失效载荷与试验值误差仅为1.9%,且失效模式均为净截面拉断,两者吻合,此方法可以满足工程精度要求。利用经过验证的数值模型,分别预测了SLM铝合金板和CFRP层合板损伤演变过程,并分析了SLM铝合金板刚度对连接结构失效模式的影响,当SLM铝合金板厚度增大到4mm时,连接结构失效模式由SLM铝合金板净截面拉断转移到CFRP层合板上。     

Proposal of bond criterion for hot roll bonding and its application

The aim of this work was to develop a bond criterion for laminated composites prepared by hot rolling. 7075 Al/AZ31B Mg/7075 Al laminated composites were fabricated by hot rolling at different reduction ratios and temperatures, and the hot rolling process was also simulated by finite element methods (FEM). The FEM results show that two stages existed for an option position of the interface during hot rolling, viz. the bonded interface forming period and the post-bonded period. Bonded interface would be damaged during the latter due to second tensile stress and tear stress (due to the sticking friction between the Al plates and the rollers during the rolling). A bond criterion for laminated composites fabricated by hot rolling was proposed, which includes a strain threshold and a critical bonding strength. The predicted bond results of the 7075 Al/AZ31B Mg/7075 Al laminated composite fabricated by hot rolling from the proposed bond criterion agreed with the experimental data.     

淬火应力场对铝合金厚板固有频率的影响

建立7075铝合金厚板淬火残余应力场数学模型,理论与实验探讨振动时效中淬火残余应力场对板固有频率的影响。结果表明,板尺寸、密度、均匀性等物理材料特性确定时,其固有频率主要受到残余应力场的分布状态影响,且高阶固有频率受残余应力的影响比低阶固有频率大。淬火残余应力场总是增大板的固有频率,振动时效消减或均匀化残余应力的同时,也将降低各阶次固有频率。     

7075铝合金的力学与电化学交互作用

用慢应变速率拉伸(SSRT)技术研究了7075铝合金在应力腐蚀过程中的力学与电化学交互作用.结果表明,外加极化会提高7075铝合金的应力腐蚀敏感性,这种通过极化而改变铝合金表面电化学反应从而影响断裂应力的现象是一种电化学-力学效应.然而,对于不同热处理状态的7075铝合金,外加极化对敏感性的影响程度不同.增加拉伸应力,7075-RRA铝合金的阳极极化曲线略向正移,滞后环面积扩大,但并不显著.这种拉伸应力对极化曲线的影响是一种力学-电化学效应,有利于应力腐蚀裂纹的扩展.铝合金在应力腐蚀过程中的电化学作用和力学作用是交互的,彼此促进的.     

基于有限元方法的双层材料激光超声数值模拟

采用有限元方法数值模拟了单脉冲激光热弹激发双层材料中的超声波,得到了材料的上下表面的应力场分布。通过对铝板中的波形进行快速傅里叶变换得到频率信号,计算出波包群速度,判断出材料中兰姆波的模态。结果表明：受基底影响,在双层材料的上层铝板中得到了三种模态的兰姆波。该研究为复合材料激光超声的应用研究提供了新的途径。