压路机压轮焊接变形和残余应力的有限元模拟

基于热弹塑性理论,借助有限元分析方法,建立了压路机压轮的有限元模型,模拟了压轮焊后的变形和残余应力分布;采用盲孔法测试了压轮的残余应力,并与模拟结果进行了对比。结果表明:两封口板发生焊后变形呈外凸状,最大变形量为5.732mm;压轮焊后起收弧位置和焊缝位置的残余应力大,应力峰值为416.40 MPa;随着距卷圆板自由边距离的增大,卷圆板直焊缝中心位置的残余应力先增大后减小再增大,残余应力测试值与模拟值较吻合,证明了模拟结果的准确性。     

V形辊辊式矫直过程分析及压下量设计

基于弹塑性变形理论,利用ANSYS LS-DYNA建立了V形辊的七辊矫直机的三维有限元模型,对V形辊辊式矫直过程进行分析.进行了下压量的参数设计,并分析了不同下压量下,菱形型材在矫直过程中的变形及矫直后的残余应力分布规律.结果 表明:菱形型材被矫直后残余应力主要分布在边界处,随着下压量的增大最大残余应力先减小后增大.通...     

纵-扭复合振动超声深滚加工残余应力场数值分析

为研究平面试件在纵-扭复合振动超声深滚加工后材料应力分布及变化规律,采用有限元方法对Q345钢进行了纵-扭复合振动超声深滚加工残余应力场数值模拟。首先分析了加工后试件材料各应力分量沿深度方向的分布情况,然后研究了静压力、滚压速度、振幅和相位差对加工后材料残余应力的影响规律。结果表明:经纵-扭复合振动超声深滚加工后材料表层残余应力分布较均匀,表面为压应力,压应力沿试件深度方向先增后减;试件最大残余压应力及最大横向残余压应力深度和残余压应力层深度随静压力的增大而增大,随滚压速度的增大而减小,而表面残余压应力和最大纵向残余压应力深度无显著变化;试件横向残余压应力层深度随振幅的增加小幅度地增大,但最大残余压应力幅值和深度和纵向残余压应力层深度几无变化;相位差对残余应力影响可忽略不计。     

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。     

基于S3C2410微处理器的应力检测装置

本文阐述了基于嵌入式系统的圆锯片应力检测装置设计，采用S3C2410微处理器及扩展电路实现应力的自动检测。通过检测锯片一定半径圆周方向各检测点的轴向变形量和端面圆跳动，来表述圆锯片适张应力分布均匀性和锯片的平整性,并实现图形的显示及打印功能。     

辊压适张度处理对圆锯片临界转速的影响

利用非线性理论和矩阵摄动理论，研究了离心力场 、切削温度场及辊压适张度位置对圆锯片动态特性和临界转速的影响；对离心力场、切削温度场共同作用下的锯片最佳辊压适张度处理位置进行了计算分析；还分析了锯夹半径对最佳辊压位置的影响。     

扭杆弹簧齿根滚压强化残余应力场仿真分析

通过对扭杆弹簧齿根进行滚压强化,使其在齿根处形成残余压应力场,以有效延长扭杆弹簧使用寿命。为了研究滚压工艺对齿根残余应力场分布的影响规律,对齿根滚压加工过程进行了有限元仿真分析,建立了滚压力、等效残余应力和齿根处位移变化量三者之间的关系,研究了滚压后齿根残余应力场的分布规律。仿真结果表明,齿根表面等效残余应力随滚压力的提升而增大,但增大趋势不是线性增加;等效残余应力沿层深的分布呈指数型规律,在齿根表面达到最大值;周向残余应力沿层深的分布为先压后拉,最后趋于零。仿真结果结合在线测量装置监测齿根位移变化量,可预测滚压力和滚压后的残余应力值,从而有效地评价工件的滚压效果。     

Cu-Ni-Sn合金精加工表面残余应力有限元仿真研究

为研究Cu-Ni-Sn合金精加工后表面残余应力层深分布及大小,根据室温和高温下Cu-Ni-Sn合金流动应力—应变曲线数据,构建了试验条件下Cu-Ni-Sn合金的J-C本构模型,采用有限元分析法研究了切削参数和刀具几何角度对Cu-Ni-Sn合金加工表面残余应力的影响规律,并采用正交试验法和极差分析法对表面残余应力进行了优化分析。分析结果表明：Cu-Ni-Sn合金精车加工后,表层残余应力呈现“勺型”分布,表层残余拉应力沿深度方向转变为压应力;表层最大残余拉应力和最大残余压应力与切削速度和切削深度呈正相关,最大残余拉应力随刀具前角增大而减小;表层残余拉应力与最大残余压应力随刀具后角的增大而减小;采用正交试验法和极差分析法得到对表层最大残余拉应力的影响显著性排序为切削速度>刀具前角>刀具后角>切削深度。     

超超临界HR6W钢TIG焊接残余应力和变形有限元预测

采用钨极氩弧焊接(TIG)方法对超超临界HR6W钢厚板进行对接焊接,采用数值模拟方法分析焊接过程温度场,预测焊缝残余应力和焊接变形分布.结果表明,随着焊接道次增多,焊接变形逐渐增大,焊接变形为典型的角变形,以焊接线为中心线,呈对称分布,最大变形不超过1mm;随着焊接道次的增加,焊缝平均拉应力和压应力均先增大,后减小;焊缝中部区域存在残余压应力,焊缝首端和末端区域存在残余拉应力.     

喷丸工艺对17CrNi2Mo钢喷丸层残余应力分布及残余奥氏体含量的影响

采用不同的喷丸工艺对渗碳淬火17CrNi2Mo钢进行表面强化处理,研究了喷丸工艺对喷丸层残余应力分布及残余奥氏体含量的影响。结果表明:喷丸能在17CrNi2Mo钢表层产生残余压应力,且残余压应力随层深增加而先增加后减小;增大喷丸强度,喷丸层的表面残余压应力、最大残余压应力及其影响层深均增大;增加喷丸次数可增大表面残余压应力和最大残余压应力;喷丸能降低喷丸层的残余奥氏体含量,喷丸强度或喷丸次数越大,残余奥氏体含量越低;残余奥氏体含量随层深增大而增加。     

平面应力对圆锯片稳定性的影响

圆锯片在锯切过程中受到离心力、热应力和适张应力等平面应力的作用。锯片平面应力形成的切向压应力是造成锯片失稳的主要原因,而切向拉应力则可以提高锯片的刚度和稳定性。离心力在切向和径向上都是拉应力,不会对锯片稳定性产生不良影响。热应力的径向应力为拉应力,但靠近锯片外缘的切向压应力会造成锯片失稳。而锯片环形辊压形成的适张应力则可以提高锯片的横向刚度和锯片的稳定性。     

钛合金TB6铣削表面残余应力研究

钛合金TB6铣削加工表面残余应力对其使用性能可产生较大影响。试验研究了铣削参数,干铣削、冷铣削,刀具磨损等对表面残余应力的影响规律以及残余应力深度分析。结果表明,铣削速度和进给量对残余压应力影响明显,铣削深度对残余压应力影响小;干铣削表面表现为残余拉应力,残余拉应力随速度增大而增大,冷铣削表面表现为残余压应力,残余压应力随速度增大而减小;刀具磨损量对表面残余应力会产生较大的影响,随着刀具磨损量的增加,残余压应力逐渐增大;冷铣削导致的残余应力深度为20～30μm,干铣削导致的残余应力深度为30～40μm,刀具磨损量VB=0.18mm时铣削导致的残余应力深度50μm,最大残余应力值均出现在表面或者表面以下10μm内,残余应力沿深度方向分布大致呈"勺"型。研究结果对钛合金TB6铣削加工表面残余应力控制具有实用价值。     

基于三剪统一强度准则的厚壁圆筒自增强分析

基于三剪统一强度准则,考虑材料应变强化效应、包辛格效应、拉压异性及中间主应力的影响,采用双线性强化材料模型对厚壁圆筒进行自增强分析,得到了厚壁圆筒加载应力、残余应力和工作应力的解析解,提出了最佳自增强压力的计算方法,探讨了拉压比、强度准则变化参数的影响,比较了自增强处理和非自增强处理及双线性强化模型和理想弹塑性模型厚壁圆筒的应力分布差异。研究结果表明：厚壁圆筒的最佳自增强压力随半径比和强度准则参数的增大而增大;工作时的最大等效应力随半径比和强度理论参数的增大而减小,随拉压比的增大而增大;自增强等效应力的最大值在弹塑性分界面处,且应力沿壁厚的分布较均匀;与理想弹塑性模型相比,双线性强化模型所对应的弹塑性分界面半径和残余应力较小,且随着自增强压力的增大,两种模型的差值越来越大;等效应力随半径比的变化规律可为厚壁圆筒选择合理的壁厚提供一定的参考;自增强技术可改善厚壁圆筒工作时的实际应力分布,提高其极限承载能力。     

自增强高压缸精加工残余应力及强度数值分析

基于弹塑性理论和材料的实际拉/压性能,用有限元软件ANSYS命令流及APDL语言建立了高压缸体的三维模型,将多载荷步分析及单元生死技术相结合,研究了缸体内外表面加工余量对其残余应力分布及弹性强度的影响。研究表明:当内壁发生反向屈服时,加工顺序影响残余应力的分布,这时先加工外圆,后加工内孔,有利于提高缸体的强度;精加工内孔,内壁处残余压应力增大,精加工外圆,内壁处残余压应力减小,应力变化量都与加工余量呈线性关系。以上方法及结论,可为自增强结构的设计加工提供依据。     

抗冲击金刚石圆锯片结构的有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件 ,对节块前方加焊不同负倾角护齿插件的金刚石圆锯片进行变形和应力计算 ,得出最佳的护齿插件锯片结构 ,并与普通圆锯片比较 ,可知在相同载荷作用下 ,合理设置插件倾角 ,可使最大变形、应力值大大减小 ,应力均衡 ,应力集中区明显改善 ,表明护齿插件提高了锯片基体的刚度和节块的抗冲击能力 ,有利于延长锯片的使用寿命     

回转体金属板料渐进成形制件残余应力研究

内部残余应力分布是影响成形制件品质的重要因素。通过分析金属板料渐进成形制件内部残余应力产生的原理,建立其残余应力的测量评价方法,研究制件内部残余应力性质及分布规律,进而提出残余应力对成形制件品质的影响,制件内部分布的残余压应力可以明显提高金属抵抗疲劳的能力。试验结果表明,针对回转体金属板料渐进加工制件,其内部存在着残余应力,性质为残余压应力,大小随制件轮廓半径的增大而减小,且与制件轮廓半径呈非线性关系。     

高强螺纹滚压工艺的有限元模拟及试验研究

对高强螺纹进行滚压处理可有效提高螺纹结构的抗疲劳性能。为深入研究螺纹滚压工艺规律,以提高螺纹紧固件的抗疲劳性能,建立螺纹滚压工艺三维有限元模型,并基于该模型研究了滚轮参数对滚压后残余应力的影响规律,最终采用疲劳试验验证了该方法的有效性。结果表明:滚轮型面夹角、直径、型面圆弧半径等参数对滚压后引入的残余应力分布具有很大影响。滚轮型面夹角越小,滚压后引入的残余压应力层越深;较小的滚轮直径有利于引入较大的残余压应力和残余应力层深;较大的圆弧半径可获得较高的表面残余压应力和最大残余压应力,同时在一定范围内导致残余应力层深减小。疲劳试验结果表明,采用未经优化的滚轮强化后,螺纹疲劳寿命提高1.6倍,而采用经优化设计的滚压轮强化后,螺纹疲劳寿命提高4倍。该结果证实了基于有限元分析的滚轮优化方法的有效性。     

变速箱双层套环式组合密封结构有限元分析

利用ABAQUS建立变速箱双层套环式组合密封结构的二维轴对称模型,分析了密封圈的压缩量、介质压力对双层套环式组合密封结构的接触应力、变形、Von Mises应力分布的影响。结果表明:随着压缩量的增加,组合密封结构的变形及接触应力增大,V形橡胶圈的受力减小;随着介质压力的增加,组合密封结构的变形、接触应力及V形橡胶圈的受力增大,因此,在较大介质压力条件下,应适当增加压缩量;适当改变双层套环的尺寸,可以使V形橡胶圈受力减小,且齿形套环不易磨损,使用寿命延长。     

高速切削GH2132涂层刀具表面及次表面性能演变研究

高速切削过程中,涂层刀具表面性能及次表面残余应力的变化会直接影响刀具的切削性能。采用PVD-TiAlN硬质合金涂层刀具进行高速车削GH2132高温合金试验,研究刀具表面性能在切削过程中的变化规律,并用拉曼光谱法测量了刀具不同磨损阶段的涂层次表面残余应力分布。结果表明,刀具在完整寿命期间内,表面残余压应力和表面显微硬度均呈先增大后减小的趋势。刀具从未磨损到稳定磨损阶段中期,涂层截面残余应力均为残余压应力占主体且沿深度方向逐渐增大,但切削至稳定磨损阶段后期时,涂层在靠近基体位置出现残余压应力减小的现象。在稳定磨损阶段前期,刀具有最佳的表面性能及最大的次表面压应力,此时刀具切削性能最佳,刀具磨损缓慢。     

硬车削300M钢表面的残余主应力

针对工件已加工表面周向和轴向残余应力不能体现表面残余应力极值大小和方向的问题,对淬硬后的300M钢进行车削试验,然后采用X射线衍射仪测得工件表面周向、轴向和45°方向的残余应力,并基于平面应力状态分析求出了残余主应力的大小和最大残余应力的方向,研究了车削参数对残余主应力的影响规律。结果表明:残余主应力随车削速度的增加而增大,随背吃刀量的增加而减小,随进给量的增加呈"锯齿形"变化;最大残余应力的方向角随车削速度增加变化不大,随进给量增大先减小后保持稳定,随背吃刀量增加而减小。