磁场处理对钢中内应力影响的研究

在前期研究强脉冲磁场处理与低频脉冲交变磁场处理降低焊接残余应力的基础上,进一步对Ｑ２３５和３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢制单向拉伸试样分别进行强脉冲和低频脉冲交变磁场处理。结果表明,单向拉伸试样经磁场处理后,内部拉伸应力都有明显下降的趋势,从而进一步证实了磁场处理在焊接试样上所取得的结果。磁处理过程中试样内部产生的磁振现象很可能对残余应力的松弛起着重要的作用。     

一种降低残余应力的新方法——脉冲磁处理法

由试验证明,无论是定拘束单向拉伸试样,还是焊接试样,经适当的高强度脉冲磁处理后,科应力水平明显下降,在大刚度拘束焊接件试样上的结果表明,距焊缝４０ｍｍ附近处的纵向残余应力与横向残余应力下降（１００～１５０）ＭＰａ下降率在４０％以上,纵横向残余应力分布曲线呈一定程度的整体下移,采用若干次强脉冲磁处理的效果更好。     

外加磁场作用方向对焊接残余应力的影响

针对新近发展起来的降低钢铁工件中残余应力的脉冲磁处理方法作用规律较为复杂的现状,研究了磁处理降残余应力效果的外磁场方向这一关键因素。通过盲孔法在16Mn焊接应力试样上进行残余应力的研究,研究脉冲磁处理前后试样中的残余应力分布,并对不同外磁场方向导致的磁处理效果进行对比。试验结果表明,在其他处理参数相同的情形下,不同的外磁场方向可导致不同的磁处理效果：磁场沿最大主应力方向进行处理,残余应力变化不明显;而磁场与最大主应力方向垂直进行处理,可获得较为明显的残余应力降低效果。采用电阻应变片研究不同外磁场方向引起试样中的磁致伸缩,获得不同外磁场方向作用下试样中磁致伸缩的不同特征,分析认为,这与脉冲磁处理效果的方向敏感性密切相关。     

磁处理过程中磁致伸缩与残余应力关系的研究

提出通过测量磁处理过程中的磁致应变来反映磁场对残余应力作用规律的研究思路.通过TIG焊表面重熔和不同热处理规范加工初始应力水平不同的45钢试块,测量这些试块在相同低频间歇磁场作用下的磁致伸缩曲线,比较磁场作用前后残余应力的变化.试验结果表明,不同初始应力水平的试块在磁处理过程中表现出不同的磁致伸缩行为,而磁处理过程中磁致伸缩的相对变化与残余应力的相对变化具有良好的对应关系,通过磁致伸缩曲线可以判断出残余应力变化的大小及是否已趋于稳定.在试验现象的基础上,从能量微分方程建立的磁致伸缩应变量与应力水平间的对应关系,结果显示脉冲磁场作用下磁致伸缩幅值与主应力的乘积为常量,与试验值很吻合.     

磁处理对低碳钢焊接残余应力作用规律的试验研究

采用正交试验设计的方法系统研究了磁处理对低碳钢焊接试样中残余应力分布的影响,应力测量选用小孔法在20钢焊接试样上进行,比较残余应力在处理前后的变化。试验中考虑三个因素,即磁场方向、磁场强度和处理时间对处理效果的影响。对残余应力的测量结果采用概率统计的方法进行检验,排除了试验误差的干扰,并从中抽取特征量进行正交试验的极差分析。试验和分析结果表明,磁场方向和处理时间是影响磁处理效果的关键因素,并可从中分析得到改变试样中应力分布的最佳处理条件。     

航空常用铝合金板料拉伸性能参数及应力—应变曲线拟合

采用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序,通过准静态单向拉伸试验得到航空领域常用2024、6061、7075三种规格的铝合金板料不同状态、不同厚度和取向(轧制方向、横向、45°方向)的拉伸性能参数及应力应变数据。选用Hockett-Sherby双Voce模型,通过最小二乘法拟合未经淬火处理的合金板料的真实应力—真实应变曲线,选取Swift模型拟合经淬火处理的合金板料真实应力—应变曲线,得到相应的模型参数。     

基于数字图像相关技术的材料真应力-应变计算与试验

真应力-应变曲线对于研究材料的机械性能具有重要意义。介绍了一种基于数字图像相关技术处理拉伸试样局部真应力-应变曲线的方法,通过设计拉伸试验得到不同形式的应力-应变曲线,并进行验证。计算与试验结果表明,传统方法计算得到的真应力-应变曲线只能近似反映试样某个位置的应力应变情况,更适合表征材料均匀塑性变形阶段的机械性能,基于数字图像相关技术的方法可以有效、合理地计算得到拉伸过程中试样不同位置的真应力与真应变,包括颈缩后大应变变形下的真应力与真应变,能够表征材料从加载到断裂破坏过程中不同位置的机械性能。     

轧制差厚板变厚度区的应力应变关系表征

针对轧制差厚板几何形状不均匀、力学性能不均匀的特征,设计了适用于差厚板的单向拉伸试样,并加工等宽度试样用作比较。结合数字散斑技术对两种拉伸试样进行单向拉伸试验,结果表明新型差厚板拉伸试样变形更加充分,应变分布更加均匀。通过计算获得差厚板变厚度区材料的真应力-真应变曲线,利用插值法构建差厚板材料模型。将材料模型用于差厚板试样的单向拉伸数值模拟中,发现数值模拟和试验获得的试样应变分布及力-位移曲线吻合程度较高,与试验相比模拟所预测的试样断后伸长率略低,误差范围为9.0%～14.0%。结果表明,数值模拟与试验具有良好的一致性,材料模型的准确度较高,具有实用性。新型拉伸试样同时考虑了差厚板厚度不均匀和力学性能不均匀的特性,通过一次拉伸试验即可获得变厚度区任意位置处的真应力-真应变曲线,对差厚板力学性能和后续加工工艺研究具有实际价值。     

脉冲磁处理对离合器活塞环中残余应力的影响

为了研究磁处理在实际生产中的应用,进行了关于中频脉冲交变磁场去除某厂生产的离合器活塞环零件内部残余应力的实验,并对其作用机理进行了分析。在实验中,将离合器活塞环放入与该零件外形相匹配的环形交变磁场中进行磁处理,通过比较零件平面度的变化来判断残余应力是否降低。基于离合器活塞环的平面度均发生变化的实验结果,得出中频脉冲磁处理可以降低零件残余应力的结论。     

电磁复合处理降低焊接残余应力增益效应的初步研究

通过外加磁场和通过脉冲电流改善材料的力学性能是两种新型的处理方法,研究表明这两种方法对材料残余应力有一定作用。在这两种处理方法研究的基础上,提出同时耦合脉冲磁场和脉冲电流的复合处理方式,并发现该处理方法在降低残余应力上有不同于磁处理及电处理的增益效应。试验采用16Mn平板焊接试样,通过X射线应力测定仪测量同一位置沿焊缝和垂直焊缝两个方向处理前后的残余应力的大小,并进行比较。试验结果表明,磁处理后残余应力下降10%左右,电处理后应力上升大约20%,而相同参数下同时耦合脉冲磁场、脉冲电流进行复合处理后,应力下降超过50%。对于其中出现的增益效应,初步分析是由于与残余应力相关的位错结构在脉冲磁场与电流复合作用下发生较大迁移,导致了应力的松弛。     

EFFECT OF TENSILE STRESS AND RESIDUAL STRESS ON THE SPONTANEOUS STRAY FIELD SIGNALS FROM THE SURFACE OF 0.45%C STEEL

In order to explore the quantitative method of metal magnetic memory testing(MMMT) and clarify the relationship between Hp(y), the normal component of spontaneous stray field, and applied stress or residual stress, the static tensile tests of 0.45%C steel sheet specimens are carried out on a servo hydraulic MTS810 machine. Hp(y) values are measured during the test process by an EMS-2003 metal magnetic memory diagnostic apparatus and a non-magnetic electric control displacement instrument. Residual stresses of some points on the surface of a specimen are measured by a Stress Tech X-Stress 3000 X-ray diffraction instrument. The results show that the same variation rules of Hp(y) value versus applied tensile stress are presented under the different conditions of load-on and load-off. However, the same rule does not exist between the Hp(y) value and residual stress. The variation of Hp(y) value reflects the history of applied tensile stress.     

等离子喷焊熔覆层的磁记忆应力评价*

运用金属磁记忆检测技术对等离子喷焊熔覆层进行应力评价。对标准等离子喷焊熔覆层试样进行静载拉伸试验,检测不同拉伸应力下熔覆层表面的磁记忆信号法向分量H_p(y)和切向分量H_p(x),分析H_p(y)梯度值K及H_p(x)均值H_p(x)_avg随拉伸应力的变化。结果表明：在弹性阶段,H_p(y)曲线随着拉伸应力的增大逆时针旋转,K值随着拉伸应力的增大呈指数增加;同时H_p(x)_avg随着拉伸应力的增大而线性增加。在塑性阶段,H_p(y)曲线随着拉伸应力的继续增大而顺时针旋转且K值减小;同时H_p(x)_avg随着拉伸应力的增大而线性减小。基于等离子喷焊熔覆层微观组织和磁机械效应探讨了熔覆层应力的磁记忆评价机理。     

螺纹连接承载过程的力-磁关系研究

研究了单轴拉伸载荷作用下螺纹连接试件表面弱磁信号的变化。运用有限元方法,对受拉伸载荷作用的螺纹连接件进行应力分布计算,并将结果与测得的磁信号分布进行对比,得到了应力集中和局部塑性变形与磁记忆信号变化的对应关系。总结了磁信号随应力变化的趋势与材料的弹塑性变形之间的关系,探讨了用磁记忆检测结果判别铁磁性构件中是否发生塑性变形的可能性。     

PA6粉末选区激光烧结多层应力分析

选区激光烧结成型过程中,激光束扫描时反复的加热、冷却带来不均匀的热应力,影响烧结过程和烧结件的质量。基于弹性变形原理,利用单轴应力作用下的变形梁的挠曲和应变与应力之间的关系,来分析烧结过程中的应力以及不同烧结层之间的相互影响,结果表明,在每个单层烧结时,烧结应力主要集中在烧结层的上表面和下表面的两端,且呈现为拉应力;在多层烧结时,烧结的热载荷对紧邻已熔接层的应力有直接影响,随着烧结层数增加,新烧结层对已熔接层的热影响逐渐减小,对应的随着温度变化较小,已熔接层的应力也较小且保持较低水平。     

强化应力及预强化处理对平板焊接残余应力的影响

根据06Cr19Ni10奥氏体不锈钢材料的室温拉伸试验结果,采用ANSYS有限元软件对不同屈服强度下平板焊接过程及焊后强化过程进行了数值模拟分析。结果表明,焊后强化并不能完全消除焊接残余应力,但可以显著改善焊接残余应力的分布;对不同强化工艺下平板的焊接残余应力进行比较,指出对材料进行预强化处理更有利于改善焊接残余应力。模拟分析结果可为应变强化工艺参数筛选提供一定的参考。     

Method for determining the true stress of cross-shaped specimens subjected to biaxial tensile loads

For typical cross-shaped specimens subjected to simultaneous biaxial tensile loads, the specimens’ central section would elongate along different directions under plane stress condition. Consequently, the width of the specimens’ gauge length section would gradually decrease along the tensile direction, and true stress, which is based on the instantaneous width, is different from the values obtained from uniaxial tensile tests. To calculate the true stress of cross-shaped specimens, a horizontal biaxial tensile device was developed to apply the equi-biaxial loads. An optical observation method was adopted to measure the specimen’s true deformation. Then, an exponential fitting method was proposed on basis of the true deformation to describe the nonlinear deformation trajectory of the specimen’s gauge length section. Based on a theoretical model, the calculation method of the true stress was established, and the relationships between the true and engineering stress-strain curves were also discussed.     

3D-C/SiC复合材料的高温拉伸性能

研究了 3D C/SiC复合材料从室温到 15 0 0℃真空条件的拉伸性能。试验材料用T30 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角为 2 2° ,用CVI法在 95 0℃～ 10 0 0℃沉积热解碳界面层、SiC基体。最终得到纤维体积分数约为4 0vol%、热解碳界面层厚度约 0 .2 μm和空隙率为 17vol%的复合材料 ,表面SiC涂层厚度为 5 0 μm。试验在超高温拉伸试验机上进行 ,真空度为 10 -3 Pa ,夹头位移速率为 0 .5 95mm/min。结果表明 ,拉伸应力 应变曲线是非线性的 ,大部分拉伸曲线基本由三段折线组成 ,对应着三段模量。第一阶段的模量和基体裂纹饱和应力对应的应变εsa 基本不随温度的升高而改变 ;第二和第三阶段的模量、损伤开始应力σmc、基体裂纹饱和应力σsa、断裂应力σf 和损伤开始应变εmc随温度有相似的变化规律 ,即随温度升高而增加 ,在 110 0℃ ～ 130 0℃范围内出现最大值 ,尔后随温度增加而下降 ;但是断裂应变的变化规律正好与此相反。试样机械加工后 ,由于残余应力部分得到松弛 ,并去除了表面SiC涂层开裂后引起的应力集中 ,因此材料断裂强度和断裂应变明显升高。高温和室温的拉伸断裂应变小于0 .6 % ,不能有效地松弛材料切口处的应力集中。测量了拉伸过程中试样的电阻相对变化率 ,它与载荷的关系曲线总的走势与拉     

A dynamic analysis of necking phenomena

A new approach, based on the phenomena of stress wave propagation, is presented to analyse necking in the uniaxial tension test. The initiation of necking has been associated in this analysis with a stage, wherein the stress level at any section of the specimen acquires an instability stress value, and the stress wave velocity becomes zero at the section concerned. A method to compute the gradual development of the neck as a function of time with the aid of successive strain hardening curves has been developed. Experimental profiles were obtained by testing specimens of aluminium, copper, brass and low carbon steel under tension at two different velocities—one being hundred times that of the other—and unloading them after reaching different stages of necking. These compare well with theoretically obtained profiles.