钛合金TC11毛坯热处理过程数值模拟

毛坯残余应力对零件加工变形有重要影响.为了显示钛合金TC11毛坯热处理过程后的残余应力状态,利用三维有限元模型对钛合金TC11的热处理过程进行了数值模拟,并研究了热处理数值模拟过程中材料本构关系、热传导等关键技术.通过数值模拟获得了热处理过程中温度的变化、残余应力的分布及最后冷却后的残余应力状态.     

TC4钛合金薄板激光焊接变形的有限元模拟

建立了TC4钛合金薄板激光焊接模型,采用有限元方法分析了板宽对焊接残余应力及失稳变形的影响。结果表明:最高纵向残余拉应力出现在焊缝中心两侧的热影响区;随着板度增大,平均残余压应力和临界失稳力降低;沿着焊接方向的钛合金薄板失稳变形程度随板宽的增加而减小,而垂直于焊接方向的失稳变形程度随板宽的增加而增大;当板宽为120mm时,其失稳变形程度呈马鞍形分布,当板宽为320mm时,马鞍形变形分布特征消失;钛合金薄板失稳变形的z向位移试验值与模拟结果的相对误差为8%,证明模拟结果较准确。     

TC4钛合金搅拌摩擦焊温度场的数值模拟

根据摩擦做功原理,建立了搅拌摩擦焊接过程热输入数值模型,并利用有限元分析软件ANSYS,采用移动热源分步加载的方法,模拟出厚度为4mm的TC4钦合金板对接过程中的瞬态温度场分布和各特征点的温度变化曲线.结果表明:TC4钦合金在焊接过程中整体温度场分布呈前面小后面大的椭圆形;达到准稳态时,温度峰值低于其熔点.     

TC4钛合金等温锻造工艺数值模拟

采用DEFORM 3D有限元分析软件数值模拟TC4钛合金等温锻造过程.通过软件模拟,了解锻件成形的应力应变及金属流动等情况,为工艺的确定和设备的选取提供理论依据.     

激光冲击TC4钛合金残余应力热松弛数值模拟研究

为了研究高温对激光冲击TC4钛合金残余应力的影响,采用PROCUDO200激光喷丸系统对TC4试样进行强化处理,采用XL-640型应力仪测量了保温550℃前后激光冲击TC4钛合金表层残余应力。采用ABAQUS软件,基于Johnson-Cook本构方程和双曲正弦Arrhenius-type方程,创建了可预测保温前后激光冲击TC4残余应力场的有限元模型。研究表明：在550℃下,随着保温时间的延长,表面残余压应力不断减小;当保温时间超过30 min后,表面残余压应力的减小幅度降低;保温60 min后,激光冲击TC4表面残余应力的测量值和模拟值基本一致,说明该有限元模型能准确预测残余应力热松弛规律,残余应力的热松弛可能与保温期间塑性变形层的热回复过程和动态再结晶有关。     

精密切削钛合金TC4表面残余应力的模拟研究

本文建立钛合金正交切削热一力耦合有限元仿真模型,采用自适应网格(ALE)技术及Johnson-Cook强化模型和剪切失效模型定义切削.通过对TC4切削过程的有限元模拟,分析了刀具刃口半径及材料的变形对已加工表面残余应力分布和表面质量的影响,并提出在切削钛合金时需采用较小的切削深度、较高的刀具锋锐度、较高的切削速度进行切削,以得到较好的表面加工质量.     

激光冲击强化钛合金材料数值模拟

航空发动机叶片工作环境相对严苛,合理运用表面处理技术,能在不改变叶片材料的前提下,提高叶片的抗外物损伤与疲劳性能。基于ANSYS/LS-DYNA和LS-PREPOST有限元软件开展激光冲击强化钛合金材料的数值仿真研究。通过残余应力分布和表面形貌变化的比较,分析激光冲击强化过程对钛合金材料的影响。结果表明：激光冲击强化处理可使外物损伤模型冲击处发生塑性应变,引入残余应力,达到强化目的。     

预应力切削加工TC4钛合金表面残余应力的有限元模拟

采用预应力切削方法对TC4钛合金进行加工,建立了预应力切削TC4钛合金的有限元模型,模拟了不同预应力下锯齿状切屑的形成过程及加工表面的残余应力分布情况,然后将模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明:预应力切削可以调整已加工表面的残余应力分布状态和应力值,在弹性变形范围内,预应力越大,加工后表面的残余压应力越大,残余压应力的分布也越深;预应力对锯齿状切屑的形成无明显影响;模拟结果和试验结果具有较好的一致性。     

TC4钛合金焊接过程温度场分析与受力模拟

焊接过程中由于温度场作用,导致工件内部存在残余应力,从而使工件产生变形,加工精度受到影响。本文对焊接温度传导过程以及受力情况进行分析,总结了影响焊接质量的相关因素,并以TC4钛合金为例,对其在进行激光—MIG焊接时的温度场变化及应力变化进行数值模拟,为分析焊接时失稳变形以及变形控制方法的研究提供理论参考。     

7075铝合金板淬火残余应力模拟及实验研究

铝合金板在淬火过程中产生较大的残余应力,导致构件出现变形、翘曲。采用准耦合法对7075铝合金板在淬火过程中的温度场和应力场进行数值模拟,利用盲孔法对淬火后的残余应力分布进行实验测量。结果表明,7075铝合金板淬火后残余应力呈现出外压内拉的分布状态,淬火过程中形成的较大温度梯度造成的不均匀塑性变形是应力产生的主要因素,铝板表层和心部冷却速度的变化导致了应力分布状态的转变。实验结果验证了准耦合模拟方法的可行性,研究结论为残余应力控制提供重要依据。     

AlTiN涂层刀具精铣TC4钛合金工艺参数的影响与优化

采用AlTiN涂层4刃φ10 mm硬质合金立铣刀,在VMC850立式加工中心上对TC4钛合金进行铣削精加工试验.利用高精密数字化检测设备,对加工成形的TC4钛合金试件表面粗糙度、平面度、平行度、表面形貌、残余应力及显微硬度测量.分析AlTiN涂层刀具在设定不同工艺参数条件下TC4钛合金的整体加工质量和表面形貌变化规律....     

超声滚压工艺对TC4钛合金表面残余应力的影响

钛合金关节轴承是航空发动机的重要部件之一,但由于其润滑条件较差,极易产生磨损从而导致失效事故。采用超声滚压工艺对钛合金试件表面进行强化试验,以有效增强试件表面耐磨性能和抗疲劳特性,并着重研究静压力、滚压次数和主轴转速等超声滚压强化工艺参数对钛合金表面残余压应力与剪切应力的影响规律。试验结果与理论分析结果表明,残余压应力随着静压力、滚压次数和主轴转速的提高而增大,剪切应力随着静压力、滚压次数和主轴转速的提高而总体减小;滚压后试件表面可获得-2 000～-500 MPa的残余压应力和-600～-300 MPa的剪切应力。超声滚压技术可以有效提高钛合金材料表面的残余压应力,并有效降低表面的剪切应力。     

TC11钛合金力热耦合仿真分析及双目标参数优化

针对TC11钛合金材质的某型航天盘类零件难加工问题,采用ABAQUS仿真平台,基于实际切削参数,对车削过程中的切削力、热分布规律以及切削参数交互作用进行了研究。首先采用单因素实验,探究了切削力和热分布规律,其次采用正交实验法,研究了交互作用下的切削力和热分布规律,并拟合出切削力、热的多元线性回归模型,最后对回归模型进行双目标优化。实验结果表明,切削用量对切削力的影响排序为:切削深度>进给量>切削速度,对切削温度的影响排序为进给量>切削速度>切削深度。回归模型高度拟合试验,算法寻优可以有效地优化切削参数,降低切削力和切削热。     

陶瓷刀具车削TC4钛合金磨损特性的研究

为研究陶瓷刀具切削钛合金的磨损机理,采用CC6060陶瓷刀片对TC4钛合金进行了干式车削试验。结果表明:陶瓷刀具干式切削TC4钛合金时,磨损形貌以前刀面月牙洼磨损、后刀面沟槽磨损和刀尖破损为主,磨损机理主要是粘结磨损和氧化磨损。随着切削速度的增加,刀具磨损加剧,刀具寿命降低。CC6060陶瓷刀片干式切削钛合金时的使用寿命很低,不适于干式切削钛合金。     

斜Y型坡口焊接裂纹试验的数值模拟

以低合金钢16MnR的斜Y型坡口焊接裂纹试验为例，利用有限元计算软件ANSYS对几种不同预热温度及不同厚度的试件进行了焊接过程热循环与动态热应力场的数值模拟。首先计算出试件的动态焊接温度场，之后利用温度场的计算结果进行热力耦合分析，得出．试件上动态热应力及最终残余应力的分布。通过对各试样计算结果的对比，分析了预热温度与试件厚度改变对试件焊接热影响区冷却速度与残余应力场分布规律的影响。     

TC6钛合金盘等温锻造时晶粒尺寸的数值模拟

在变形温度为800～1040℃，应变速率为O．001～50s^-1和高度压缩量为50％的条件下，实验获得了TC6钛合金的流动应力，并在相同变形条件下定量研究了α相晶粒尺寸的变化。分析实验研究结果，建立了TC6钛合金在高温变形时的本构关系，并给出了表征TC6钛合金高温变形时α相晶粒尺寸演变的Yada模型。应用FEM模拟了TC6钛合金蜗轮盘在等温锻造过程中α相晶粒尺寸的变化。研究了变形工艺参数(压下量、变形温度、变形速度和摩擦因子)对零件内部α相晶粒尺寸的影响。