结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理

对结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理进行了研究。采用金刚石单颗粒模拟砂轮磨削运动，通过改变切削参数和磨粒形状以真实模拟各种应力单独作用时对残余应力产生的影响，并用Ｘ射线衍射法测试表面残余应力。研究结果表明：陶瓷磨削残余应力主要由挤压应力、切削应力和热应力的综合作用引起；三这三种方法中，切削应力对残余应力的影响最小，挤压应力产生残余压应力，热应力产生残余拉应力。冷却条件显著影响残余应力。     

基于统一强度理论的自紧身管残余应力分析

基于统一强度理论,考虑材料拉压异性和鲍辛格效应的影响,采用双线性强化材料模型对身管进行自紧分析,推导了身管加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解,得到了弹塑性交界面半径、反向屈服半径的计算公式,提出了最佳自紧度和自紧压力的计算方法,通过与实验数据进行对比,验证了本文理论解的正确性,分析了材料拉压强度比、中间应力系数等参数对身管残余应力、弹塑性交界面半径、反向屈服半径和最佳自紧压力的影响。结果表明,反向屈服半径、弹塑性交界面半径、弹塑性交界面处残余应力与材料拉压强度比成正比,与中间应力系数成反比;最佳自紧压力与材料拉压强度比成反比,与中间应力系数成正比。     

陶瓷深孔精密高效加工的新方法──超声振动磨削

进行了超声振动磨削和普通磨削陶瓷深孔的对比试验研究。结果表明，超声振动磨削可明显提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削产生的表面裂纹和凹坑，是陶瓷深孔精密高效加工的新方法。     

超声振动磨削陶瓷深孔试验研究

研究了超声振动磨削和普通磨削陶瓷深孔的对比试验。结果表明，超声振动磨削可明显地提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削产生的表面裂纹和崩坑，是陶瓷深孔精密高效加工的一种新方法。     

焊趾TIG熔修跟随超声冲击处理对焊接接头残余应力及疲劳强度的影响

采用焊趾TIG熔修跟随超声冲击处理工艺对SMA490BW钢超微弧焊接头进行处理,对超声冲击前后焊趾熔修区残余应力以及接头4点弯曲疲劳性能进行研究。结果表明:超声冲击后,焊趾熔修区残余应力由拉应力转变为对疲劳强度有利的双向压应力,纵向与横向残余应力平均消除率分别达到116%和158%;超声冲击通过增大焊趾角与焊趾半径,使焊趾熔修区应力集中程度降低22%;超声冲击可使接头疲劳强度提高70%。     

基于三种强度准则的PBX Ⅰ型裂纹尖端失效区研究

为了描述高聚物粘结炸药(PBX)裂纹尖端失效区域,采用Mohr-Coulomb、Twin-shear和Drucker-Prager强度准则,对PBXⅠ型裂纹尖端失效区进行研究,得到了描述PBX拉压不对称的裂纹尖端失效区表达式。研究表明,Drucker-Prager强度准则综合考虑了材料拉压比、平均应力及偏应力等因素,求解的裂纹尖端失效区相对最大。材料拉压比对裂纹尖端失效区有着显著影响,拉压比越小,材料拉压不对称越严重,裂纹尖端失效区越大。温度对PBX材料综合力学性能影响很大,60℃下裂纹尖端失效区较20℃下显著增大。     

陶瓷材料的韧化及其增韧机理(一)——ZrO_2增韧陶瓷的研究进展

本文根据近十多年世界各国材料科学工作者为提高陶瓷韧性进行的大量工作,综述了ZrO_2、Al_2O_3-ZrO_2增韧陶瓷与增韧机理,其中包括相变增韧、微裂纹增韧、裂纹弯曲和转向增韧、残余压应力增韧;分析了ZrO_2增韧陶瓷的韧化设计原则、存在问题及改进措施。     

陶瓷深孔精度高效加工的新方法:超声振动磨削

进行了超声振动磨削和普遍磨削陶瓷深孔的对比试验研究。结果表明，超声振动磨削可明显提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削产的表面裂纹和凹抗，是陶瓷深孔精度高效加工的新方法。     

基于光滑粒子流体动力学法单颗磨粒超声辅助磨削陶瓷材料的磨削力仿真研究

为了揭示轴向超声振动对磨削SiC陶瓷、Al₂O₃陶瓷的磨削力影响机制,利用光滑粒子流体动力学（SPH）法对单颗金刚石磨粒磨削SiC陶瓷、Al₂O₃陶瓷的磨削力进行仿真,提出在单颗磨粒模拟磨削中应将平均未变形切屑厚度作为磨削深度。通过分析轴向超声振动振幅与磨粒速度对平均未变形切屑厚度的影响,发现平均未变形切屑厚度随着超声振动振幅的增加而减小、随着磨粒速度的降低而减小。仿真结果表明：与普通磨削（CG）相比,轴向超声振动能够有效降低磨削力;随着超声振动振幅的增加磨削力降低比率增大;在相同磨削参数下,磨粒切削SiC陶瓷时磨削力大于切削Al₂O₃陶瓷的磨削力。     

铝合金H形截面板筋件淬火过程热力耦合数值模拟

基于有限元法处理复杂非线性问题的强大功能,建立铝合金H形截面板筋件淬火过程的热力耦合分析模型,研究在转移和淬火过程中其温度场和应力场的变化以及淬火结束后残余应力的分布规律。结果表明:铝合金H形板筋件转运过程温降幅度较小,所产生的热应力也很小;在淬火过程中,锻件前15 s温度梯度很大,随后趋于平缓;锻件心部金属应力状态由三向受压应力向三向受拉应力转变,表面金属由三向受拉应力向压应力转变,在淬火后45 s,表部和心部热应力逐渐趋于平稳;淬火终了阶段,锻件表部和心部温度趋于一致,残余应力成外部受拉应力、心部受压应力的格局,在锻件的筋部及筋部与腹板过度连接段受最大残余应力。模拟结果印证实际生产,并为后续残余应力消减提供理论依据。     

焊接残余应力的测试及研究

依据应力测量的基本理论,采用LabView语言编程自行设计制备了焊接残余应力测量系统。对45号钢和22SiMn2TiB钢焊缝的焊趾处进行超声冲击处理,并测量处理前、后的残余应力。结果表明,超声冲击处理能够将焊接残余拉应力转变为压应力,45号钢和22SiMn2TiB钢处理前、后的纵向残余应力均值为169、-63、296、-49MPa,下降率分别为137%和117%。     

纳米陶瓷材料超声振动磨削加工表面质量研究

研究纳米陶瓷材料磨削加工磨削力、磨削温度及表面粗糙度等表面特征,获取高质量的加工表面,是该工程材料得以广泛应用的重要前提。对纳米ZrO2陶瓷材料平板施加二维超声振动进行磨削,超声振动产生的空化作用、泵吸作用以及涡流作用,能一定程度上改善材料的加工性能、提高加工表面质量,实现纳米陶瓷材料的精密高效加工。结果表明:二维超声振动磨削与普通磨削相比,实际磨削力、磨削温度相对较低且随切削深度增加增长速度较慢;选取不同的磨粒粒度对纳米陶瓷材料进行磨削加工,超声振动加工的表面粗糙度值与普通磨削表面的粗糙度值相比相对较小。     

PBX模拟材料内应力激光超声掠面纵波检测方法研究

为了验证激光超声技术检测高聚物粘结炸药(PBX)内应力的可行性,建立了基于激光超声掠面纵波的PBX模拟材料内部应力状态新型高效无损检测方法。搭建了PBX模拟材料试件应力在线激光超声无损检测实验平台。测量了不同加载状态下激光超声掠面纵波信号。结果表明,PBX模拟试件在受到1 MPa以上应力时,超声掠面纵波的传播方向与应力方向平行时声速变化明显。声速相对变化量与应力呈近似线性增加的关系,随着应力的增加,超声掠面纵波的声速随之增加。初步验证了激光超声掠面纵波对于PBX模拟材料内部应力状态检测的可行性。     

坦克履带销表面强化残余应力分析

用X射线应力测量仪分别测定了坦克履带销经滚压、喷丸和滚压加喷丸三种表面强化后的表面残余应力。结果表明 ,滚压后履带销的表面残压应力在轴向和切向均较其余二者大 ,故在这三种工艺中 ,滚压应为坦克履带销的最佳表面强化工艺。滚压后再喷丸显著降低滚压工件表面残余压应力     

SiCp/ZL101A复合材料超声振动磨削试验研究

采用真空热压烧结工艺制备含SiC颗粒体积分数为10%、20%、30%和40%的SiCp/ZL101A复合材料,研究普通磨削与超声纵向振动磨削SiCp/ZL101A复合材料时的SiC颗粒去除机制,并探索不同磨削方式对工件表面微观形貌、表面粗糙度的影响。结果表明:在相同磨削参数下,超声纵向振动磨削表面的粗糙度低于普通磨削表面的粗糙度;无论是超声纵向振动磨削还是普通磨削,SiCp/ZL101A复合材料的表面粗糙度均随着增强体SiC颗粒体积分数的增大而增大。     

短纤维增强金属基复合材料的热残余应力及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响

运用空间轴对称有限元方法,研究了短纤维增强金属基复合材料热残余应力的分布及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响.研究表明,在拉伸和压缩载荷下,热残余应力可导致不对称的应力分布;热残余应力降低拉伸时的应力传递,加强压缩时的应力传递.     

装甲钢温度-组织-应力耦合本构模型的建立及在焊接模拟中的应用

装甲钢焊接热循环过程中固态相变对焊接残余应力的演变及大小有着重要影响,而现有的有限元软件本构模型无法考虑固态相变的作用。在传热学、固态相变理论和连续介质力学的基础上,建立了温度－组织－应力耦合的本构模型,本构模型中综合考虑了固态相变引起的体积变化、力学性能变化和相变塑性对焊接残余应力的影响,采用ABAQUS子程序UMAT通过二次开发将该本构模型嵌入通用有限元软件中,对装甲钢平板对接焊进行研究,获得了装甲钢焊接热循环过程中温度、组织及残余应力变化规律。研究结果表明：装甲钢平板中断面表面宽度方向,在纵向残余应力表征上,耦合本构模型的模拟结果与X射线衍射测量结果具有较好的一致性,验证了耦合本构模型的正确性,并表明相变塑性对相变区的残余应力存在一定的松弛作用;对于装甲钢近缝区纵向残余应力大小：完全相变区＜部分相变区＜未发生相变区。     

筒形件正旋时工艺参数对残余应力分布的影响

筒形件强旋时，由于不均匀的塑性变形，旋压件内产生残余应力。残余应力的大小及其分布规律对旋压件的使用有重要影响。用弹塑性有限元法对旋压件内残余应力进行预测，求得了减薄率、进给比、旋轮工作角、毛坯壁厚、材料性能等对残余应力分布的影响；并将有限元计算结果与实测结果进行了比较。