厚壁冷弯型钢残余应力分布的实验研究

冷作加工带来的冷加工残余应力的大小、沿截面分布状况、不同加工方式对残余应力的影响、残余应力自然时效情况以及如何高效低能去除残余应力等,对冷弯型钢产品能否应用到重大工程有至关重要的影响。尽管国内冷弯型钢厂生产冷弯方矩管、冷弯槽钢等冷弯产品已有不短的历史,但对产品的上述情况还不精确了解,导致长期供货中低端市场。为了探知以上问题,提高产品质量,合理使用产品,有效制定去除永久残余应力的消残制度,采用X-射线衍射法对国内某厂典型产品冷弯残余应力沿壁厚的分布情况进行了实验测量,获得了一些极其有价值的数据。     

变压器用热轧波纹板冷弯成形过程分析

 利用实验室模拟及有限元模型两种方法模拟波纹板冷弯压靠成形过程,结果表明,该材料所能承受的最大拉应变远大于最危险点所承受的拉应变,残余压应力位置处的显微硬度高于残余拉应力位置处。变形过程中的冷弯压靠危险点未发现冷弯裂纹,热轧酸洗板能够满足变压器用波纹板冷成形要求,变压器波纹板以热代冷方案是可行的,也符合节能降耗的要求。     

45钢的细长工件经两种工艺处理后的残余应力探讨

本文研究了45~#钢棒(长300mm、7mm六方)经水淬和等温淬火后,由残余应力引起的变形问题。使用日本应力仪测出:水淬呈压应力,等温淬火呈拉应力;测凸、凹表面残余应力,水淬不均匀,压应力大于拉应力。测六面表面残余应力分布,水淬拉、压应力小,等温淬火拉应力比较均匀;测应力层的分布,水淬应力变化无规律,等温淬火剥谣越深应力越小;上述测出结果说明,水淬热应力和组织应力超出屈服极限变形后,应力松弛,拉、压力值变小。等温淬火以组织应力为主,宏观上无变形,但马氏体晶面间距增大,呈现拉应力。     

气隙对连铸坯应力分布影响的有限元数值模拟

建立了结晶器内连铸坯热弹塑性应力有限元数学模型。在热弹塑性本构方程中考虑了材料力学性能、屈服函数随温度和应变速率的变化。着重研究了气隙对坯壳应力分布的影响。研究结果表明：当坯壳角部有明显的气隙形成时,铸坯偏角区成为热节区。在此热节区内,坯壳受到拉应力的作用,连铸坯有产生皮下裂纹的可能     

40CrNiMoA钢同质焊条焊接接头组织和性能研究

分析了焊接电流70A、80A、90A对40CrNiMoA钢焊缝接头组织和力学性能的影响。随着焊接电流的增大,焊缝外观质量较好。随着焊接电流的增大,熔池区温度升高,奥氏体晶粒尺寸增大,导致马氏体组织粗大。焊缝的显微组织为马氏体及少量残余奥氏体。焊缝的硬度远高于母材的硬度,且波动较大。热影响区的硬度从母材向沿焊缝方向逐渐升高。焊接接头纵向应力在焊缝中心为压应力,向外压应力减小。焊接颜色区边界处纵向应力为拉应力,且该点拉应力最大。焊接接头横向应力在焊缝中心为拉应力,向外逐渐增大,焊接颜色区边界处变横向拉应力达到最大。焊接电流和热输入增大,降低了材料的韧性,组织中铁素体增多及焊接残余应力是诱发脆性断裂的原因。焊接电流80A是40CrNiMoA同质焊条平板对接焊接工艺的最佳的焊接电流。     

中厚板辊式矫直过程弯辊作用分析

 为了进一步提高中厚板产品矫直质量,采用弹塑性差分的曲率积分方法,分析了弯辊对矫直效果的影响,研究了弯辊量与压下量的关系,为建立中厚板辊式矫直过程的弯辊设定模型奠定了基础。计算结果表明,为了使板材矫直后的残余曲率和残余应力最小化,施加弯辊时要考虑入口压下量的影响。单从降低残余曲率的角度考虑,小压下量和大压下量下都可以施加负弯辊,但正弯辊只适用于小压下量。从控制宽度方向残余应力的角度考虑,正弯辊施加于小入口压下量时弯辊作用明显,为了消除正弯辊对厚度方向残余应力的不利作用,采用正弯辊时入口压下量不宜过大。施加弯辊会增加矫直力,因此设定弯辊量时要考虑矫直机能力的限制。研究发现了弯辊对塑性变形率的影响规律：负弯辊出现了使塑性变形率随着入口压下量的增加而减少的阶段,正弯辊可消除塑性变形率为零的阶段。     

Q960超高强钢多道焊接头残余应力的数值研究

以Q960超高强钢为研究对象,基于有限元软件,建立热—冶金—力学有限元模型,模拟焊接温度场和残余应力分布.计算结果与接头截面熔池形貌和盲孔法测量的表面应力结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性.基于验证模型,讨论和分析了考虑固态相变对Q960超高强钢多道重熔过程中表面及内部应力的分布特征.结果表明:考虑固态相变时,Q960超高强钢单道焊后,焊接接头以拉伸残余应力为主,峰值应力位于热影响区.同时,固态相变效应能够显著降低焊缝中残余应力的大小,以及显著影响横向残余应力的分布.此外,随着焊道数的增加,焊缝中心的横向残余应力呈"阶梯"趋势上升,且在热影响区位置出现局部压应力峰值.     

数值模拟在镁合金焊接接头深冷处理中的应用

利用所建立的有限元模型,对焊接接头进行深冷处理前后的温度场分析,再把模型转化成结构单元进行应力应变场分析。计算结果表明:深冷处理后,受焊接热源影响的焊缝及附近区域横向残余应力和纵向残余应力均增大,距焊缝较远的母材区产生了预压应力;深冷处理后,横向和纵向残余变形均减小。     

高强度AH32船用开平板与中板性能的对比研究

通过对新工艺下AH32船用开平板与传统AH32船用中板厚度规格为[10,12],[14,16],[18,20],[22,24]mm四个组距的抗拉强度、屈服强度、拉伸性能和残余应力等力学性能进行比较分析,结果表明:AH32开平板横向的抗拉强度与屈服强度均优于纵向,纵向的延伸率高于横向;AH32中板纵横向的抗拉强度与屈服强度接近,纵向的延伸率略高于横向;AH32开平板的纵横向抗拉强度与屈服强度指标均优于同等规格的AH32中板。纵横向力学性能的差异可能是由于纵横向变形程度不同造成的。     

7050铝合金H型截面构件淬火过程仿真模拟研究

采用有限元数值模拟研究7050铝合金H型截面构件淬火过程残余应力大小、分布及规律。研究结果表明:构件截面淬火后残余应力的分布情况为:表层受拉应力,芯部受压应力。构件截面在X方向上的淬火残余应力主要集中在过渡圆角区域、筋顶以及腹板区域。其中构件截面过渡圆角区表面出现最大压应力,为-114MPa;过渡圆角芯部区域出现最大拉应力,为68 MPa。构件截面在Y方向上的淬火残余应力主要出现在过渡圆角区表面、筋外壁及筋芯部位置。其中最大压应力和最大拉应力也分别出现在过渡圆角区表面及芯部,分别为-114 MPa和79 MPa。     

轧制差厚板纵向弯曲回弹规律分析

为了推动轧制差厚板在汽车梁结构件上的应用,以U型件为对象,研究了轧制差厚板的纵向弯曲回弹特性。首先完成了差厚板U型零件纵向弯曲成形数值模拟,分析了差厚板的回弹趋势,讨论了差厚板的应力分布,揭示了差厚板弯曲回弹规律,探讨了差厚板等效应力的影响因素,并通过试验对回弹仿真结果进行验证。结果表明,不均匀的应力分布是纵向弯曲的差厚板U型件沿弯曲轴方向上回弹不一致的根本原因,退火处理能够减小差厚板卸载前后的应力差,从而实现抑制差厚板回弹的作用。差厚板的板料尺寸、厚度、过渡区长度均会对差厚板的等效应力造成较大影响,从而改变差厚板的回弹大小及分布。另外,差厚板零件不同厚度部位的回弹相互牵制,使得各部分的回弹量趋向一致,从而导致差厚板的回弹量均介于薄、厚等厚板之间。     

待矫直板材板形缺陷解析表征

 目前待矫直板材缺陷类型及程度的判断仍然是依赖现场工作人员的经验,具有很大的不确定性。为了获得待矫直板材残余应变（应力）的大小及分布,根据薄板大挠度屈曲理论和最小势能原理,建立了基于浪形几何参数的反解计算模型。通过实测的浪形几何参数和预设挠曲函数,对引起边浪、中浪（肋浪）等典型的浪形缺陷的残余应变（应力）进行求解,并与实测值进行对比。结果表明,残余应变（应力）的分布与浪形几何形状相对应,但压应力宽度略小于屈曲宽度,即紧邻压应力的拉应力区也产生了挠曲;几何非线性及后屈曲强度对浪形状态的影响是显著的;求解过程与板厚无关,所需几何参数较少,便于现场应用。     

双金属复合板矫直过程的弯曲及弹复解析

基于工程弹塑性力学建立了不同组坯方式下双金属复合板弯曲矫直过程截面弹塑性状态演变路径的解析模型.基于该模型分析不锈钢复合板矫直过程中的弯曲回弹特性,解释复合板弯曲回弹过程中截面的反向屈服现象,并将不锈钢复合板与单一材料板材弯曲过程进行对比.研究结果表明:双金属复合板在弯曲过程中截面会经历五种弹塑性状态,并伴随着不同的中性层偏移规律,弯曲回弹后的残余应力分布与单一材料板相比更加不均匀且可能进入反向屈服状态;复合板与单一材料板材的弯矩相对差值随着屈服强度比的增大而增大,其绝对值随着弯曲曲率先增大后减小.      

焊接钢管高频感应加热的残余应力和组织演变

 随着中国钢铁、冶金与电磁等交叉学科的快速发展,焊接钢管产量及质量日益提升。高频感应加热是生产焊接钢管的核心工序,获取更加精确的焊管高频加热过程的应力分布和微观组织演化规律,是进一步提升焊管品质的关键要素和学者们关切的问题。综合考虑热传导和微观组织转变对应力的影响,针对高频焊管特有的沙漏形热源形貌,定量分析了焊接热影响区微观组织演变过程和残余应力的分布规律,获得了考虑热应力和组织应力的残余应力分布。发现该应力特点为在焊缝附近轴向残余应力较大,最大等效残余应力出现在距焊缝中心1/2壁厚处的热影响区,在壁厚方向管材内部的中间层的残余应力较大,且应力分布与反映高频焊接热源形貌特征的加热温度峰值和加热温度宽度相关。而在焊缝中心处,未考虑组织变化的等效残余应力值是考虑组织变化的1.3倍。掌握焊管高频焊接应力和组织演变的特点和规律,可为优化高频焊接工艺提供理论依据,对提升高频焊管质量具有重要意义。     

重轨九辊水平矫直压下量的模拟分析

利用ansys workbench以及ansys/ls-dyna软件相结合的方法,对60 kg/m的重轨在利用九辊水平矫直时的压下量进行分析,分别在实测值的压下量以及利用虚拟支点理论建立的理论压下量的基础上,建立了矫直规程并进行了模拟仿真,对两种规程下的重轨平直度、重轨纵向残余应力的大小和分布、横截面的应力大小和分布进行分析,结果表明：利用理论值矫直后的重轨平直度有了很大的提高,残余应力也有了显著的减少,并且分布更加均匀.     

A 3-D Differential Method for Solving Rolling Force of PC Hot Strip Mill

 According to the character of the deformation zone on pair cross rolls, which is different from the regular 4-high mill, there are longitudinal and transverse two-way shear deformation in the deformation zone, the character of metal particles flowing velocity is more complicated than normal rolling. Comprehensive influences of normal stress and shear stress in rolling direction, width direction and thickness direction are considered. Establish the rolling force calculation model of PC hot strip mills. After the longitudinal and transverse discretization of deformation zone, the longitudinal and transverse distribution of rolling force is worked out by the differential method, then calculate total rolling force. Calculated results are verified by experimental data.     

带夹层不锈钢复合板异步轧制力数学模型研究

 为实现带夹层复合板异步轧制力的预报,对直接添加薄板作为中间层的不锈钢复合板进行受力分析,依据各层金属变形特点以及轧件摩擦力方向的变化,将轧制变形区划分为5个分区,考虑复合板单元体截面法向应力与剪应力在各层金属间的线性分布,借助各个分区力平衡方程,建立了带夹层复合板异步轧制力数学模型;研究了剪切屈服应力比、辊径比、摩擦因数比对各层单元体应力分布的影响以及不同压下率下中性点和连接点的位置变化规律;运用MSC.Marc有限元仿真软件,对316L/Ni/EH40复合板进行了5道次异步轧制仿真,轧制变形区受力状态与理论模型基本一致,各道次轧制力大小与理论计算值误差在10%以内,结果表明,本模型可为带夹层复合板异步轧制力精准预报提供理论指导。     

热轧带钢折皱缺陷的形成机理与控制措施

针对热轧低碳钢卷开卷过程中出现的折皱缺陷,运用弹塑性力学、金属学等知识分析了钢卷在开卷过程中的弯曲变形、应力分布、屈服平台和形变时效等问题,确定了折皱缺陷产生的原因是低碳钢在拉伸过程中产生的柯垂尔气团引起的,从而为解决折皱缺陷提供了理论依据。     

Residual stresses in rails due to roll straightening

The knowledge of residual stresses in rails due to roll straightening has become increasingly important for the evaluation of the fatigue behaviour of rails. The residual stresses are induced both by the bending process and the roll contact leading to a very complicated distribution especially near those parts of the surface where the roll contact had taken place. So far, no clear picture has emerged with respect to the residual stress field, either from experiments or from simulations. This study intends to clarify the residual stress distribution by simulation with a fully three-dimensional model taking into account both the bending and contact process. This work shows that especially in those areas where the roll contact happens compressive residual longitudinal stresses appear on the surface. Furthermore, a very steep gradient of the residual longitudinal stress distribution near the surface is observed which is reported also in very recent X-ray and neutron diffraction experimental investigations.