预拉伸对7075铝合金厚板残余应力分布的影响

运用有限元法对7075铝合金厚板预拉伸过程进行了数值模拟,获得了预拉伸板内部的残余应力分布,研究了预拉伸量对残余应力演变的影响.采用裂纹柔度法对淬火板和预拉伸板(拉伸量分别为1.8%、2.2%和2.5%)进行了残余应力检测,计算得到了不同工艺下铝厚板内部的残余应力分布.结果表明:预拉伸能够大幅消减淬火残余应力,当拉伸量为2.2%左右时,残余应力减少至±20MPa,能够满足后续加工的要求.     

预拉伸铝合金厚板内部残余应力分布测试研究

预拉伸铝合金厚板在航空领域中被广泛应用。在其加工过程中，内部初始残余应力所引起的变形是非常普遍和严重的问题。要减小残余应力对加工变形的影响，就必须测试板材内部残余应力的分布规律。笔者根据预拉伸铝合金厚板的特点，运用弹性力学理论推导出厚板内部残余应力测量的改进剥层应变法，用此方法测量了预拉伸铝合金厚板2D70T351沿厚度方向的残余应力分布，并对测试结果进行了分析。结果表明，文章推导出的新方法测量厚板内部残余应力简单、精确，有很强的工程实用性。     

淬火铝合金厚板预拉伸变形区域仿真与分析

铝合金预拉伸厚板变形区域分为夹持区、过渡区和均匀区三个部分。在模拟厚板预拉伸变形过程基础上,分析了各变形区域变形机理和应力分布规律。夹持区变形不充分,导致残余应力不足60%,且内部应力分布复杂。过渡区残余应力沿拉伸方向分布不均匀,对不同尺寸板厚在不同拉伸工艺下的过渡区进行分析说明,过渡区范围与板厚度有关,其范围约为板厚的60%～70%。最后分析了均匀区应力演变规律,探讨了不同拉伸量和拉伸速度对不同尺寸厚板拉伸效果的影响,认为拉伸量2.0%～2.5%可满足较好的工艺要求。     

变截面细长轴矫直辊型数学建模及仿真

变截面细长轴类件成形加工过程中特别容易由于刚度差异或应力集中等问题而产生截面椭圆变形和轴线弯曲变形等缺陷,故需要对其进一步地矫直加工。基于弹塑性弯曲变形理论,推导出考虑材料加工硬化时圆形被矫直件在矫直过程中的弯矩、能耗与弯曲变形的关系式。然后利用MATLAB遗传算法工具箱对矫直辊的主要参数进行了搜索优化,并根据得出的参数对其进行数学建模。利用大型有限元分析软件MARC对整个过程进行模拟仿真,最终通过对比分析后处理中被矫轧件在三种矫直速度时的内部残余应力分布情况、圆度和直线度,从而找出矫直速度对矫直精度的影响规律。     

铝合金厚板淬火-预拉伸残余应力的有限元仿真

利用MSC.Marc非线性有限元软件建立了一个淬火-预拉伸模型,并利用该模型对7075铝合金厚板进行了仿真研究。仿真结果表明,对于7075铝合金的最佳拉伸量为2.0%～2.5%,预拉伸后板内残余应力降低幅度可达90%以上,且残余应力分布形式由淬火态的"M"型演变为预拉伸后的"W"型;随着拉伸量的增加铝板内塑性变形合格的区域逐渐增加,可利用预拉伸中的等效应力分布状态确定锯切区。若提供适当的残余应力测试结果,利用有限元仿真模型可有效地揭示铝合金厚板淬火-预拉伸内部残余应力的演变规律。     

VSR改善铝合金淬火与焊接残余应力的试验研究

通过无损应力测试技术分析淬火与焊接两种热作用形式下高强铝合金板的残余应力分布特点及其加工变形潜力,并试验研究振动时效(VSR)工艺下残余应力松弛特性及其对尺寸稳定性的增益作用。结果表明,不同热作用下的残余应力分布不同且对尺寸稳定性有较大影响,VSR工艺可有效降低并均化板件残余内应力,从而提高其抗变形能力,且对尺寸稳定性的增益作用优于机械拉伸工艺。     

7075铝合金厚板预拉伸模拟分析及其在淬火残余应力消除中的应用

运用有限元软件ABAQUS, 对7075铝合金板材淬火过程进行了模拟.比例件的加工变形表明淬火模拟所得的残余应力是可信的.在获得淬火残余应力的基础上, 模拟了不同预拉伸量对毛坯的淬火残余应力的消除.结果表明: 拉伸量为3%时, 毛坯产生2.1%～2.6%的永久变形, 残余应力消除量约为86%, 完全符合航空铝合金厚板生产工艺的规定.     

预拉伸对新淬火态2A12硬铝合金残余应力和力学性能的影响

对新淬火态2A12硬铝合金不同预拉伸量下的残余应力和力学性能进行了研究,得到了取得最小残余应力值的预拉伸量,分析了新淬火态铝合金薄板表面残余应力的方向问题,并对屈服强度和抗拉强度在不同拉伸量下的分布规律作了探讨。     

预拉伸变形量对7055铝合金厚板表面残余应力的影响

为了系统性地研究预拉伸变形量对淬火残余应力的消减规律,采用基于cosα法的μ-X360s型X射线残余应力分析仪,表征7055铝合金厚板经不同预拉伸变形量(0%、0.5%、1.2%、1.5%、2.5%、3.3%、3.9%)的表面残余应力水平,并通过基于sin²Ψ法的X射线衍射法和钻孔法验证测试结果。结果表明:7055铝合金厚板经过固溶淬火处理后,残余应力水平较高,轧向分应力略小于横向分应力,在厚板边缘区域残余应力水平波动较大,波动区域大约在距边部27mm的位置。当预拉伸变形量为1.5%时,轧向分应力的明显减小,继续增大拉伸量,残余应力稳定在-60～-70 MPa;而当预拉伸变形量大约为1.5%时,横向分应力由压应力状态转变为拉应力状态;经超过2.5%的预拉伸变形后,残余应力稳定在20～30 MPa。     

预拉伸对奥氏体不锈钢焊接残余应力影响的研究

奥氏体不锈钢应变强化技术是通过产生一定的塑性形变来提高材料的屈服强度从而达到节省材料的目的。为了保证安全,必须对焊接工艺试板预拉伸后再进行焊缝力学性能测试,试板中的焊接残余应力会对后续取样以及测试结果产生影响,因此受到关注。本文通过有限元数值模拟结合试验数据,得到焊接试板内的温度及残余应力分布,并模拟了预拉伸对焊接残余应力分布的影响,认为垂直焊缝方向的拉伸,可以有效释放焊接过程中产生的残余应力,并弱化了残余应力分布的不均匀性。     

积分法在铝合金厚板残余应力计算中的应用

运用积分法建立剥除层中残余应力与试样变形间的关系,通过离散的变形应变反求残余应力函数.利用层削法测试物理模型,推导和完善了残余应力解析方法,并结合不同实验手段,描述了沿厚板深度分布的残余应力曲线.结果表明:在积分法中,分别选用3次和4次多项式近似厚板淬火和预拉伸应力分布,其结果比较吻合实际;同时,由于力学测试方法的局限性,需将表层应力数据标定和对板内应力的预测相结合,以提高残余应力的测量水平.     

Al-6.4Zn-5.4Mg-2.3Cu-0.12Zr合金大规格厚板预拉伸工艺对其残余应力的控制

针对工业化生产的Al-6.4Zn-2.4Mg-2.3Cu-0.12Zr合金大规格厚板残余应力的控制问题,开展了工业化条件下厚板经喷淋淬火与水浸淬火后的残余应力大小和分布规律的研究及工业化多批次预拉伸验证工作.结果表明:厚板淬火处理后残余应力沿厚度方向呈"外压内拉"分布;工业化条件下控制预拉伸变形量为1.0％～3.0％,...     

随焊加载冷源或位移控制载荷的无应力焊接方法

应用一维杆模型论证了随焊加载冷源或位移控制载荷实现无应力焊接的原理. 应用数值模拟探讨了其实现方式,对7种加载方案下杆件中心点应力、塑性应变等物理量的时程分布进行了数值模拟对比研究,认为任意时刻外加位移控制载荷产生的机械应变和热输入满足一定条件时焊后残余应力为零. 随焊降低残余应力的工艺在焊件局部区域产生的变形速率与该局部区域的热膨胀或收缩变形量速率大小相同时,降低残余应力的效果达到最优. 应用模型导出的原理对焊前预拉伸、焊前温差拉伸、动态温差拉伸、低应力无变形焊接(LSND)等工艺的原理和参数设置依据进行了讨论. 结果表明,使焊件内部在冷却时产生足够大的拉伸塑性应变,是降低焊接残余应力的有效途径.     

7075铝合金厚板预拉伸矫直的仿真与试验研究

通过有限元软件MSC.Marc与X射线衍射仪、三坐标仪等试验设备,仿真与试验研究单面淬火工艺对7075铝合金厚板两面引入的不对称残余应力分布与变形,及预拉伸矫直工艺改善板形与消减应力的效果。结果表明:试验与仿真结果保持一致,预拉伸量达2%时,板形改善与应力消减效果已满足工业要求。     

小尺寸环形焊缝对接焊管焊接变形控制研究

针对环形焊缝焊管接头焊接时焊接局部升温快,焊接变形高,残余应力高等问题,采用有限元法对焊接过程的变形和残余应力研究.分析常用结构尺寸、材料、焊接温度下焊管热变形及残余应力分布情况;基于热变形计算不同尺寸下焊管预弯曲范围,降低焊接过程中的变形.同时对数值仿真模型进行试验对比验证.分析发现,焊缝两侧焊管的残余应力和变形分布...     

浅析铸件加工后变形的原因及其预防措施

分析了铸件加工前后工件内部的应力分布状态及内应力对工件变形的影响。根据具体的加工实例，提出了消除工件内应力影响的措施，避免加工后的工件产生变形而影响加工精度。     

基于7075铝厚板铣削加工的初始残余应力释放与再分布模型

在7075铝合金厚板的制造过程中,材料塑性变形和力学性能的非均匀性,势必导致毛坯内产生残余应力。而在后续的高速切削加工过程中,残余应力随着材料去除的释放与再分布,是引起飞机结构件加工变形的关键因素。因此,研究残余应力释放与再分布的解析方法能够更为清晰地了解加工变形的演变机理,是进行加工质量控制的核心环节,对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。通过材料的切削去除转化为残余应力的释放,利用静力平衡条件将作用于飞机结构件的残余应力等效为外力后,依据小变形理论创新性地建立加工变形的分析模型。通过全面地考虑拉压、弯曲、以及转角引起的飞机结构件的厚向位置变化,利用叠加原理建立了残余应力再分布的力学模型。本文建立的解析模型,不仅能够准确地计算飞机结构件的加工变形,还能够分析毛坯残余应力的再分布状态,通过与有限元仿真值、实验测量值进行比较,结果表明：无论是幅值还是变形曲线,解析值都与仿真值具有高度一致性,而与测量值相比,尽管在变形曲线上具有很好的吻合性,但由于残余应力的测量误差使得两者在幅值上亦存在一定误差。     

等速万向传动中间轴矫直工艺参数优化

为了解决生产过程中毛坯残余应力和加工工艺导致的轴类零件产生弯曲变形,影响零件的使用精度,以及轴类零件在生产过程中的矫直工艺参数制定等问题,从而有效避免矫直过程中产生矫直损伤,提高矫直效率,对矫直工艺原理进行了研究,确定了矫直工艺参数主要为矫直下压量,分析了矫直下压量与残余弯曲量的关系.以汽车等速万向传动中间轴为研究对象...     

圆环构件增材制造残余应力模拟及尺寸效应分析

采用顺序热力耦合有限元模型对圆环构件激光沉积增材制造过程残余应力和残余变形进行数值模拟。在对直板激光沉积增材制造残余应力验证的基础上,对不同激光移动速度、不同尺寸环状构件激光沉积增材制造过程残余应力变化进行了系统的讨论研究。模拟结果表明,激光沉积增材制造后,环形构件残余变形以增材层径向向内弯曲和基板竖向向下弯曲为主;增材层残余应力依然以环向和竖向残余应力为主,最大拉伸残余应力接近材料屈服点。激光移动速度的减小将极大的影响增材层残余应力的分布,提高中间增材层内、外侧环向残余应力,并使得增材层径向向内弯曲量减小。在相同工艺下对不同尺寸环状构件进行激光沉积增材制造,环状构件截面内环向和纵向拉伸残余应力区域均将随构件尺寸的增大而增大,这与构件在经历多次热循环过程中的冷却速度有关。制造过程中可采取提高环境温度、降低冷却速率等方式降低大尺寸构件截面内拉伸残余应力,以提高激光沉积增材制造构件后期服役性能及安全性。     

航空铝合金厚板残余应力数值模拟研究现状

为获得理想性能,航空铝合金厚板在生产过程中需经历轧制、固溶淬火、预拉伸和时效强化等工艺过程。其中,厚板在进行固溶淬火处理时整体温度变化异常剧烈,内部产生较高残余应力。近年来,借助数值模拟的手段分析铝合金厚板内部固溶淬火残余应力分布状态并对其进行消减处理是研究关注的热点。介绍基于有限元方法的7xxx系航空铝合金厚板固溶淬火及预拉伸处理过程中板材内部残余应力演化规律研究现状,对固溶淬火和预拉伸仿真计算过程中所用方法及模型参数进行归纳,展望该领域未来的重点研究内容和发展方向。