焊接残余应力引起铣削加工变形的研究

焊接过程会产生残余应力,铣削加工后焊接残余应力释放和重新分布对铣削变形产生很大影响.为了研究残余应力释放和重新分布规律,采用有限元方法以最小焊接残余应力作为初始应力对铣削加工进行了数值模拟,获得了焊接试验件铣削加工残余应力和变形,并对焊接残余应力释放和重新分布以及加工变形进行了分析.     

纵向预置应力法控制薄板焊接残余应力与变形

针对高强铝合金薄板结构焊接时存在的焊后残余应力及变形大的缺点,采用施加一不大于材料屈服强度σs的纵向预置拉应力的方法降低其残余应力与变形,对此平板对接焊的残余应力与变形进行了数值模拟.结果表明:该方法可以改善残余应力的分布状态,显著降低焊后残余应力的峰值,预置应力越大,残余应力越低;从而减小了焊接件的变形;随着预应力的增加变形相应减小,0.5σs和0.7σs的预置应力下的最大变形挠度由常规焊的38 mm分别降至18 mm和7 mm,降至原来变形的17%左右;试验结果验证了模拟结果的准确性.     

基于装夹力监测的叶片类零件铣削残余应力变形感知预测

针对叶片类薄壁零件铣削加工装夹卸载后发生的残余应力变形难以准确预测的难题,提出了基于装夹力监测的残余应力变形感知预测方法。建立了残余应力变形感知预测的数学模型,对感知预测过程进行了数学表述;基于超静定结构理论提出了残余应力变形感知预测的求解方法,利用变形协调方程实现了基于装夹力变化的残余应力变形等效求解;分析了几种典型装夹形式的感知过程,提出了残余应力变形感知预测的实现步骤;搭建了残余应力变形感知预测试验平台,将叶片简化为薄板模型进行了铣削残余应力变形感知预测试验,试验结果表明,装夹卸载后残余应力变形感知预测值与实测值相比误差为13%,具有较好的一致性,从而验证了该方法的有效性。     

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.     

不同残余应力调控方法对铝合金箱盖加工变形影响的研究

针对铝合金箱体加工后残余应力释放导致的零件变形与尺寸超差等问题,开展不同残余应力调控对加工变形影响的研究。本文分别利用频谱谐波法和高能超声法对零件的关键部位进行多次应力调控,削减加工过程中产生的残余应力,并分别利用盲孔法和超声波法对残余应力进行测量,得到调控后零件的残余应力减少量,最后以加工后零件变形量的多少来对比评价上述两种调控方法对零件变形的影响程度和对应力控制的优劣。     

构件电弧增材后碾压消应力有限元建模及分析研究

碾压消应力是消除构件电弧增材后表层的一种重要且很有发展潜力的消应力方法。工件表层经碾压变形后,通过改变工件的形状和厚度,来达到对工件产生变形,释放工件里残余应力。对装备构件进行碾压消应力模拟,模拟结果显示在强旋过程中,消除了槽底中间很大的残余拉应力,消除大部分工件内部横向残余应力和纵向残余应力。强旋大体上消除了大部分残余应力,但是表面会出现一定的应力集中。良好的消除残余应力的效果可以让强旋作为消除残余应力流程的一部分。     

振动时效在铝合金零件加工中的应用

高强度铝合金在加工过程中的变形问题广泛存在,而残余应力是引起变形的关键因素.因此,研究如何去除残余应力、稳定铝合金零件尺寸具有重要的理论意义和工程应用价值.本文首先介绍了去除残余应力的常用方法及其特点,然后详述了振动时效去除残余应力的工艺和原理.然后在试验中通过检测刚加工完成时和放置90 d时,零件表面的平面度变化的方法比较了人工时效法、深冷处理法和振动时效法在去除实例零件残余应力时的效果.最后结果表明:振动时效在去除铝合金残余应力时较其它方法具有更好的效果.     

X射线衍射法测量高温合金波纹管残余应力

X射线衍射法是一种晶体材料残余应力无损检测方法,可快速、精确地对材料局部残余应力进行测量.波纹管是运载火箭管路系统中的关键部件,其成型过程中材料会发生较大变形,由此产生的残余应力对波纹管的疲劳寿命有重要影响.采用X射线衍射法对高温合金波纹管成型前管坯、波纹管成型后和波纹管退火热处理后的残余应力进行了测量,结果表明,高温...     

基于ANSYS仿真的焊缝截面形状研究

为寻求减小焊接过程中产生的残余应力和残余变形的方法,提出采用弧形焊缝截面形状的观点,以大型通用ANSYS有限元仿真软件为平台,与传统V形焊缝截面进行仿真对比,指出采用弧形焊缝截面能够有效地降低残余应力和残余变形,使残余应力分布更为合理,并且能够提高焊接产品的综合力学性能.     

焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化对Q345钢焊接残余应力与变形计算精度的影响

建立合适的材料模型是有限元法准确预测焊接残余应力与变形的关键.基于有限元软件ABAQUS,采用热-弹-塑性有限元方法模拟Q345低合金高强钢平板对接接头的焊接残余应力与变形,探讨焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化对焊接残余应力和变形的影响.数值模拟结果表明,与理想弹塑性模型预测的结果相比,材料模型区分考虑母材和焊缝金属的屈服强度会明显增加焊缝及其附近区域的纵向残余应力,材料模型考虑材料的加工硬化及退火软化效应会显著增加焊接接头下表面的纵向和横向残余应力,材料模型考虑焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化及退火软化效应对平板对接接头角变形的影响较小.比较计算结果与试验结果可知,为准确地预测Q345钢接头焊接残余应力与变形,材料模型要区分考虑母材与焊缝金属的屈服强度、材料的加工硬化及退火软化效应.提出的材料模型为采用数值模拟方法高精度地获得Q345低合金高强钢接头或结构的残余应力与变形奠定了理论基础.     

锻造加工中磨擦特性评价方法的研究

介绍了冷锻造中摩擦特性评价的一种新方法。将圆柱工件挤压成有2个突出锥形的平板边缘形状，通过测量工件的变形来计算硬模和工件之间的摩擦阻力。通过FEM分析，其摩擦阻力可以用摩擦系数定量表示。在实验中将8种润滑油应用于铝合金工件，结果表明，这种方法对降低摩擦力的评价和对润滑油防止表面磨损的评价都是有效的。     

板式翅片滚压成型的数值模拟

针对板式翅片加工现状,提出一种板式翅片滚压成型新方法。阐述了该方法的成形原理;在三维软件中建立了滚压刀具和工件的有限元分析模型,采用Deform-3D有限元分析软件对板式翅片滚压成型过程进行了数值仿真,获得了理想的翅片形状;分析了成形过程中工件的应力状态及滚压刀具的受力情况,为板式翅片滚压成型方法的研究和应用提供了重要理论依据。     

基于ANSYS的磨削残余应力场仿真研究

作为影响工件表面完整性的关键因素之一,残余应力影响工件强度,在制造时会导致产生变形和开裂等工艺缺陷,同时在制造后的自然释放过程中也会导致材料的疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。本文借助有限元分析软件ANSYS,采用热—力顺序耦合方法,建立了平面磨削残余应力场的有限元模型。该模型能够动态反映磨削加工过程中工件表层残余应力的变化情况。在此基础上,分析了不同磨削参数对工件表层残余应力的影响,从计算机仿真角度对磨削加工工艺参数进行了优化。仿真结果表明,在磨削过程中,工件表层同时存在着残余拉应力和残余压应力,与其他磨削参数相比,磨削深度对残余应力的影响最为显著。     

数控加工仿真中毛坯数据模型

在NC仿真中,毛坯的三维图形处理是一项关键技术.一方面要实现几何造型的显示功能,另一方面还要求三维图形具有可加工性,加工成品的信息具有可记录性.设计了一种能够记录毛坯(工件)形状变化信息的数据结构,有效地实现了NC仿真中毛坯形状动态数据管理.     

重型燃机压气机盘淬火应力场的计算机模拟

利用有限元法研究了某重型燃机压气机盘在淬火过程中的应力场分布。模拟计算中，采用等效热容法处理相变潜热对淬火温度场的影响，采用等效线胀系数法处理相变引起的组织应力，同时考虑了材料热物性参数和力学性能参数的温度相关性。模拟结果表明，在淬火初期，由于热应力的作用使工件表面受拉而心部受压，随着相变的发生，应力发生了多次转向，最后形成了表面受压心部受拉的残余应力分布。在油淬过程中，工件内持续承受较高的拉应力，而空冷时承受的内应力较小，从而避免了工件的变形和开裂。     

大型U形板材工件渐进滚弯成形数值模拟

利用ABAQUS有限元分析平台,对大型U形板材工件渐进滚弯成形及其回弹过程进行数值模拟,其中工件材料类型选择普通低碳钢。针对半椭圆形工件形状,提出用半径不同的五段圆弧逼近的几何规划。在此基础上,根据加工过程可能出现的缺陷,合理设计滚弯道次,调整ABAQUS参数设置。用模拟优化的工艺参数成形加工半椭圆形板材工件,经origin8拟合配准,其各段曲率半径最大误差小于5%。模拟结果表明,用渐进滚弯方法成形加工半椭圆形工件是可行的,且模拟过程满足准静态响应的要求。     

初始残余应力对铝合金7475板件变形的解析法研究

针对航空铝合金7475典型件在加工中易引起弯曲变形,导致加工精度超差,成品率低下等问题,利用解析法和工程力学理论研究其初始残余应力在单面剥层和正反面剥层两种情况下每剥一层后残余应力的重新分布规律和对应的工件变形情况,利用实验进行验证此解析方法计算结果是正确的.通过解析值可知,单面剥层时,在剥层超过板厚一半多时工件向相反方向翘曲变形,而正反面剥层时始终沿一个方向弯曲,而且工件变形值比单面剥层时的变形值小.这种解析方法可以通过残余应力的变化规律及工件变形情况来有效地控制工件变形,同时适用于其他材料相关分析,是一个通用性强的方法.     

多自由度周向包络铣削异形螺杆研究

提出盘形铣刀加工异形螺杆工艺方法周向无瞬心包络法,先是加工出工件的一个端面廓形,然后沿螺旋方向移动刀具加工下一个截面廓形。根据加工不同异形螺杆要求,分析加工所需运动联动控制方法。建立盘形刀具、工件数学模型和接触迹计算模型,根据模型和铣削工艺,研究盘形刀具包络铣削加工异形螺杆接触迹“有向最短距离”计算方法,用高级语言编程进行了实例计算。     

Influence of Cavitation on Unsteady Vortical Flows in a Side Channel Pump

Double-sided lapping is an precision machining method capable of obtaining high-precision surface. However, during the lapping process of thin pure copper substrate, the workpiece will be warped due to the influence of residual stress, including the machining stress and initial residual stress, which will deteriorate the flatness of the workpiece and ultimately affect the performance of components. In this study, finite element method (FEM) was adopted to study the effect of residual stress-related on the deformation of pure copper substrate during double-sided lapping. Considering the initial residual stress of the workpiece, the stress caused by the lapping and their distribution characteristics, a prediction model was proposed for simulating workpiece machining deformation in lapping process by measuring the material removal rate of the upper and lower surfaces of the workpiece under the corresponding parameters. The results showed that the primary cause of the warping deformation of the workpiece in the double-sided lapping is the redistribution of initial residual stress caused by uneven material removal on the both surfaces. The finite element simulation results were in good agreement with the experimental results.     

An improved polishing method by force controlling and its application in aspheric surfaces ballonet polishing

Ballonet polishing tools, soft gasbags filled with compressed gas, are taking priority over other tools in curved surfaces polishing for their adaptability to change their shape to fit the machined surfaces. However, the real contact stress would be changed by the tensile stress of the bag’s material with the change of the workpiece’s shape even if the internal pressure of the gasbag is kept at a constant value. This paper studies how the tensile stress influences the contact conditions and the contact stress, and it advances an improved ballonet polishing method by contact force controlling. As a typical application, geometry arithmetic and parameter optimization are studied on the process of aspheric surfaces polishing. Theory study and real experiments show that, it is a better way by controlling the contact force rather than by controlling the internal pressure of the ballonet.