基于数值模拟的冷拉钢丝表面精度Ra的优化

为研究拉拔参数对冷拉钢丝表面精度Ra的影响,采用有限元软件MARC建立了钢丝表面微观形态的分析模型,对钢丝拉拔过程进行了模拟仿真,利用正交试验设计法研究了主要拉拔参数(拉拔速度v、过渡圆弧半径R、模具定径带长度L、模具入模角α、摩擦系数μ)对钢丝成形表面精度Ra的影响,并对模拟结果进行了极差分析和方差分析.结果表明:冷拉钢丝在一定断面缩减率的条件下Ra最佳的拉拔参数组合为v=30 mm/s、R=1 mm、L=3 mm、α=11°、μ=0.4);各因素对Ra的影响程度次序为B(R)C(L)E(μ)A(v)D(α);随v和L的增大Ra先减少后增大,α、R及μ对Ra的影响并无明显规律.在此基础上对优化方案进行模拟仿真,发现钢丝表面粗糙度有了显著改善,这表明正交试验设计对冷拉钢丝表面精度优化的有效性.     

反应烧结碳化硅的磨削特征

采用金刚石砂轮对(RBSiC)进行磨削, 系统研究了表面形貌、残余应力和弯曲强度等磨削特征. 结果显示, 材料主要以脆性断裂去除, 局部区域为塑性切除. 随着轴向进给增大, 表面粗糙度(R_a)增加, 为降低R_a可进行适当光刀. 随着轴向进给增加, 磨削区的冷却效果被削弱, 使磨削残余压应力值下降. 与0.9 μm/s相比, 用1.35 μm/s磨削后试样的表面损伤程度增加. 工作台转速2.1 r/min、轴向进给0.9 μm/s并光刀1 min是保证高加工效率并获得较好质量表面的最优参数.     

工艺参数对多道搭接等离子熔覆残余应力的影响

研究钴基合金多道搭接等离子熔覆在不同工艺参数下残余应力的分布规律,为后续残余应力的调控奠定基础。设计正交试验,采用等离子熔覆技术制备9组不同工艺参数下的单层多道钴基等离子熔覆样件,采用盲孔法对每个熔覆试件的残余应力进行测量,探究工作电流、扫描速度、送粉速度等工艺参数对残余应力的影响规律。结果表明:熔覆层表面存在大量残余拉应力。熔覆起点处的残余应力小于熔覆终点处的残余应力;沿搭接方向的残余应力小于沿扫描路径方向的残余应力。对残余应力影响最显著的工艺参数是工作电流。熔覆层残余应力随工作电流的增大不断增大,随着扫描速度的增大逐渐减小;随着送粉速度的增大,残余应力呈先增大后减小的趋势。     

注塑压缩成型工艺对聚甲基丙烯酸甲酯-聚碳酸酯复合平板残余应力的影响EI北大核心CSCD

基于光弹法研究了聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)两种材料的二次注射压缩成型中不同工艺参数,包括保压压力、保压时间、熔体温度、模具温度及压缩距离等对PMMA-PC复合平板制件残余应力的影响。结果表明,随保压压力的增大、保压时间的延长,残余应力呈现先减小后增大趋势;增加熔体温度和压缩距离会降低复合平板内的残余应力。模具温度的升高会使复合平板的残余应力逐渐增大,原因在于模内不对称冷却加剧了复合平板内部的残余热应力,当模具温度为70～80℃时,复合平板内残余应力较小且分布均匀。所研究的工艺参数中,模具温度和熔体温度对复合平板的残余应力影响最为显著。     

激光相变热处理对TC４电子束焊缝残余应力的影响

利用CO２激光相变热处理技术对TC４钛合金电子束焊缝进行了处理,研究了激光功率、光斑直径、 辅助气体等激光工艺参数对电子束焊缝残余应力分布的影响。实验结果表明,激光相变热处理改善了焊缝残余 应力的分布,使焊缝表面残余应力由拉应力转变为压应力,其压应力值随着激光功率的增加而增大,随着激光 光斑直径的减小而增加;辅助气体为O２时残余压应力值比辅助气体为N２大３０～４０MPa,激光相变热处理显著 提高了TC４钛合金电子束焊缝的残余压应力及其使用寿命。     

注塑压缩成型工艺对聚甲基丙烯酸甲酯-聚碳酸酯复合平板残余应力的影响

基于光弹法研究了聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)两种材料的二次注射压缩成型中不同工艺参数,包括保压压力、保压时间、熔体温度、模具温度及压缩距离等对PMMA-PC复合平板制件残余应力的影响。结果表明,随保压压力的增大、保压时间的延长,残余应力呈现先减小后增大趋势;增加熔体温度和压缩距离会降低复合平板内的残余应力。模具温度的升高会使复合平板的残余应力逐渐增大,原因在于模内不对称冷却加剧了复合平板内部的残余热应力,当模具温度为70～80℃时,复合平板内残余应力较小且分布均匀。所研究的工艺参数中,模具温度和熔体温度对复合平板的残余应力影响最为显著。     

冷拉拔管棒材的残余应力测试与分析

用电阻应变片法测试了管棒材拉拔、矫和退火过程中产品表面残余应力,了管棒材残余应力随工艺参数变化的规律,结果表明,用不同变形方法生产管材,其表面残佟尖力相差很大。对制品采用去应力低温退火,在金属内部完成回复过程是减小制品残余应力最有效的措施。     

运行参数对双排料管下排气式旋风分离器的性能影响

设计单因素变量试验,考察双排料管下排气式旋风分离器的关键运行参数分离器进口气体速度vc、入口固气质量比ω、喷嘴内环气体速度vb对分离器进口-排料管压力损失ΔP1、ΔP2,分离器进口-排气管压力损失ΔP3,分离效率η,漏气率δ的影响。结果表明:vc是影响分离器压力分布的主要因素,随着vc由14.4 m/s增大到25.4 m/s,ΔP3从0.70 k Pa增大至2.12 k Pa,η从85.4%增大至89.5%,δ逐渐增大;随着ω的增加,ΔP1、ΔP2显著减小,ω为0.08是ΔP1、ΔP2降低幅度减小的转折点;当vb小于14.0 m/s时,随着vb增大,δ大幅度减小;当vb过高时,严重影响系统的流场分布,δ变为负值,同时η减小至85.9%。     

碳纳米管增强镁基复合材料热残余应力的有限元分析

为了探寻Ni层厚度对镀镍碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料(Ni-CNTs/AZ91D)中热残余应力的影响, 在实验基础上, 建立不同Ni层厚度时Ni-CNTs/AZ91D复合材料的有限元模型, 模拟了Ni-CNTs/AZ91D复合材料中热残余应力的分布。研究发现: 在碳纳米管表面镀镍能够明显降低Ni-CNTs/AZ91D复合材料中的热残余应力。Ni-CNTs/AZ91D复合材料中, 热残余应力在Ni层厚度为6nm时最小; Ni层厚度由2nm增至6nm时, 热残余应力随着Ni层厚度的增加而减小; 当Ni层厚度超过6 nm时热残余应力随着Ni层厚度的增加而增大。复合材料中热残余应力的最大值随碳纳米管表面Ni层厚度的增加向Ni层与基体的界面移动。      

退火工艺对溶胶凝胶Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜残余应力的影响

使用溶胶凝胶法制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 铁电薄膜,分别利用原子力显微镜、X射线衍射及面探扫描技术分析了薄膜的组织结构,并运用掠入射X射线衍射法研究了不同工艺条件下制备的薄膜的残余应力.研究表明溶胶凝胶薄膜在600℃退火30min后完全晶化,组织结构均匀.不同工艺下制备的薄膜均受残余拉应力,随着退火温度及退火时间的延长,薄膜中的残余应力逐渐增大,而随着薄膜厚度的增加,残余应力先增大然后减小.     

基于室内模型试验的多漏斗同步放矿柔性隔离层材料受力特性分析

开展多漏斗放矿条件下柔性隔离层材料受力特性分析是放矿机理研究的基础。该文基于室内模型试验,测定了试验中隔离层所受拉应力和压应力,分析了隔离层材料的受力特性及失效条件。研究结果表明: 1）横向上,随测点与隔离层中心点距离的增大,隔离层内部拉应力值的变化趋势与正弦函数一致;隔离层所受压应力值逐渐减小,所受摩擦力值呈余弦函数形态变化;对应空腔部位的隔离层未受支持力作用,其余部位的隔离层所受支持力载荷的变化规律与压应力一致;2）纵向上,作用于隔离层的所有力系值随下降深度的增加而增大;隔离层接触底部结构前,其内部平均拉应力值随下降深度增加呈指数函数增大;隔离层所受拉应力最大值与下降深度的关系为σ_smax=-0.32+0.32e0.005h,隔离层失效点满足等式s=±30.12 cm。     

芯棒对铝合金矩形管绕弯回弹作用的数值模拟

为掌握芯棒参数对薄壁矩形管绕弯成形回弹的影响规律,从而为芯棒参数的选取与设计提供依据,基于ABAQUS有限元软件建立了3A21铝合金薄壁矩形管弯曲成形及回弹三维有限元模型,试验验证了所建模型的可靠性.基于所建模型,研究了芯棒参数如芯棒/芯头与管坯摩擦(μm)、芯棒/芯头与管坯间隙(δm)、芯头个数(n)及芯棒伸出量(em)对回弹角的影响.结果表明:抽芯是一个应力预卸载过程,可显著减小回弹;随着芯棒/芯头与管坯摩擦系数(μm)的增加,回弹减小;随着芯棒/芯头与管坯间隙(δm)的增加,回弹增加;随着芯头个数(n)的增加,回弹减小;随着芯棒伸出量(em)的增加,回弹先增大后减小.     

不同土工合成材料与再生混凝土骨料界面动剪切特性研究

针对研究5种不同土工合成材料与再生混凝土骨料(RCA)之间的界面循环剪切及后直剪特性,在不同法向应力与循环剪切幅值条件下进行了一系列单调直剪(MDS)、循环直剪(CDS)、后循环直剪(PCDS)试验,并综合对比分析了后循环直剪与单调直剪试验结果.试验结果表明,在循环直剪作用下,5种筋-土界面呈现出明显的剪切硬化现象,剪...     

极端工况下的高压柱塞马达密封环摩擦特性

为减少极端工况下因密封环摩擦磨损导致的疲劳断裂,保证马达的容积效率和可靠性。以法向正压力和剪切应力线性表示密封环摩擦力,并通过模态分析法和有限体积法分别研究系统多体动力学与缸孔内流体动力学,计算不同主轴转角、不同宽径比和弧面锥角下密封环的法向正压力和壁面剪切应力。研究结果表明:改变主轴转角引起的排量变化对摩擦力的影响较小;而密封环结构参数的变化影响明显,当宽径比小于0.3和弧面锥角小于1.8°时,摩擦力随宽径比和锥角增大而减小,在宽径比为0.3,弧面锥角为1.8°时摩擦力达到最小,最大缩减率分别为28%和25%;但当宽径比大于0.3和弧面锥角大于1.8°时,摩擦力随宽径比和锥角增大而增大;另剪切应力随着宽径比增大而增大;而受弧面锥角影响较小。研究结果为柱塞马达密封环减摩设计提供理论基础和依据。     

Surface Integrity and Fatigue Behavior for High-Speed Milling Ti–10V–2Fe–3Al Titanium Alloy

Influence of cutting parameters on surface integrity when milling Ti–10V–2Fe–3Al is investigated based on high-speed cutting experiments. Surface integrity measurements, fatigue fractography analysis, and fatigue life tests are conducted to reveal the effect of surface integrity on crack initiation and fatigue life. The results show that under given experiment conditions, surface roughness decreases linearly when increasing cutting speed or decreasing feed per tooth. The latter has a greater impact on surface roughness than the former. Compressive stress can be detected on all machined surfaces. With the increase of feed per tooth or cutting speed, respectively, residual stress presents a linear increase. Cutting parameters have no significant impact on micro-hardness. When the surface roughness ranges from 0.5 to 1.0 μm, the effect of surface residual stress on fatigue life is more than that of surface roughness. When the surface residual compressive stress increases, the fatigue life improves significantly. Compared with 60 m/min, when cutting speed is 100 or 140 m/min, the surface roughness decreases, the surface residual compressive stress increases, and the fatigue life improves by 124 and 59%, respectively. Under a tensile load, fatigue crack on machined surface of Ti–10V–2Fe–3Al titanium alloy originates at the cross-edge of the specimen surface. With the increase of surface roughness, the area ratio of fatigue crack propagation zone, and fatigue fracture zone decreases.     

黄泛区粉土-玻璃纤维增强聚合物复合材料布界面摩擦特性试验

玻璃纤维增强聚合物复合材料（GFRP）强度高、耐热性好、抗碱性腐蚀能力较强,目前已广泛的应用于土木工程领域中。为了研究黄泛区粉土和GFRP布之间的界面摩擦特性,利用TZY-1型土工合成材料综合测定仪开展了直剪摩擦试验研究,分析了含水率、压实度和法向应力对界面摩擦特性的影响。结果表明,黄泛区粉土和GFRP布的界面摩擦强度随着压实度的增大而增大;界面摩擦强度在土体的含水率最优时达到最大,超过最优含水率后会下降;界面抗剪力随着法向应力的增大而增大,摩擦系数随着法向应力的增大而降低。      

The optimal die semi-angle concept in wire drawing, examined using automatic optimization techniques

Coupling of evolutionary algorithms (EA) with meta-models (MM) is used to investigate the concept of the optimal die semi-angle in wire drawing. Traditional process design by minimization of the wire drawing force highlights an optimal die angle which increases with friction factor and reduction ratio. When wire drawing optimization is applied on the Latham and Cockcroft damage criterion, an optimal die semi-angle no longer appears: in this mono-objective optimization, the lowest industrially achievable die angle is recommended. Thanks to EA-MM coupling, multi-objective optimizations have been performed and the Pareto optimal front has been precisely plotted so as to find the best compromise. Simultaneous optimization of damage and wire drawing force suggests a refined vision of the optimal die semi-angle concept. Choosing a lower angle than the traditional optimum allows damage to be decreased without a significant increase of the drawing force. However, it is shown that a die semi-angle slightly above the optimum should be selected, for fear of friction drift; this explains the rather high traditional value of the angle.     

法向载荷对紫铜的微米划痕测试的影响

使用Rockwell C金刚石圆锥压头对紫铜进行微米划痕实验,研究了法向载荷对样品的微米划痕测试的影响。结果表明:随着法向载荷的增大,压入深度和残余深度均线性增加,弹性恢复率线性减小;划痕宽度随压入深度的增加先非线性地增大,之后趋于线性增加。当法向载荷在0.08~0.11N的范围内时,摩擦力线性增大,摩擦系数趋于一个常数,摩擦机制为粘着摩擦;当法向载荷在0.11~17N的范围内时,摩擦力和摩擦系数非线性地增大,摩擦机制为犁沟摩擦;当法向载荷在17~28N的范围内时,摩擦系数趋于一个常数,摩擦力线性增大,摩擦机制为微切削。     

金属材料表面静摩擦学特性的预测研究——理论模型

对分形几何理论进行了改进,在此基础上建立了法向载荷、最大静摩擦力、静摩擦系数的改进分形模型。通过中间自变量实际接触面积,构建了金属材料结合面静摩擦学特性的预测模型。计算和分析表明：静摩擦系数随着法向载荷或材料特性的增大而微凹弧式增大,但随着分形粗糙度的增加而微凹弧式减小;当分形维数较小时,静摩擦系数随着分形维数的增加而增加;但当分形维数较大时,静摩擦系数随着分形维数的增加而减小;在双常用对数坐标系统下,最大静摩擦力与法向载荷大多呈现出线性正比的关系;分形几何理论适用于法向载荷极小的情况。     

基于电阻变化的3D C/SiC复合材料疲劳损伤演化

为了研究三维碳纤维编织体增强碳化硅陶瓷基复合材料(3D C/SiC)在疲劳过程中的损伤演化并建立其电阻变化率(ΔR/R₀)随疲劳周次变化的模型, 对其进行了应力比为0.1、 频率为20 Hz、 最大疲劳应力为250、 255、 260 MPa的拉-拉疲劳试验, 通过电阻增量仪器测量了连续3D C/SiC在疲劳中的电阻变化率。实验结果表明, ΔR/R₀除首次循环降低外, 随着疲劳周次的增加呈缓慢增加、 台阶式增加和急剧增加3个阶段。根据损伤力学理论, 以ΔR/R₀为损伤参量, 得到了ΔR/R₀随疲劳周次变化的模型, 该模型结果与实验结果吻合较好。