热矫初始温度分布对TMCP钢板残余应力的影响

钢板残余应力分布决定着纵切板条的侧弯量,研究钢板残余应力分布是预报板条侧弯量的基础。借助商用有限元软件MSC．SuperForm对TMCP钢板热矫＋自然冷却过程进行仿真,获得残余应力分布形态,分析钢板热矫初始温度分布对残余应力分布的影响。研究结果表明,钢板热矫初始温度沿板宽分布对残余应力有较大影响,初始温度分布越均匀残余应力值越小。     

聚合物注塑残余应力计算的非线性粘弹性模型研究

从无定形聚合物的结构特点出发,考虑注塑冷却过程中温度和应力对聚合物粘弹性行为的影响,提出了残余应力计算的粘弹性本构方程.利用该模型对无定形聚合物注塑冷却过程的残余应力进行模拟计算,计算结果与实验结果接近.     

高温后水泥基灌浆料低周重复荷载作用下的受力性能

针对不同掺水率(12%,14%,16%)、受热温度(150,300,450,600℃)和冷却方式(自然冷却、喷水冷却),对高温冷却后水泥基灌浆料棱柱体在低周重复荷载作用下的受力性能进行了试验研究.结果表明:水泥基灌浆料棱柱的峰值应力随受热温度升高而降低,喷水冷却下峰值应力下降速率略快于自然冷却下峰值应力下降速率;峰值应变随受热温度升高而增大,且喷水冷却峰值应变大于自然冷却峰值应变.随着受火温度的升高,冷却方式对水泥基灌浆料棱柱体试块在低周重复荷载作用下的应力-应变曲线影响明显,喷水冷却下试块的应力-应变曲线较自然冷却下更为饱满,残余塑性变形更大.     

X70管线钢热轧钢卷冷却过程中的相变与应力变化

为了分析钢卷冷却对带钢板形的影响,运用有限元方法研究了层流冷却后的X70管线钢热轧钢卷冷却过程,建立了热轧钢卷热力耦合模型,计算了卷取温度分别为500℃和550℃时冷却过程中的钢卷温度、相变体积分数、残余应力.模型考虑了钢卷径向层间接触对传热的影响,以及钢卷内径壁、外径壁和2个端面的换热系数的差异.结果表明:冷却过程中,钢卷的温度和相变不均匀使得钢卷的切向上边部受拉应力,而中部受压应力;钢卷在550℃卷取后,带钢边部20 mm以内的拉应力超过基体的屈服应力,板形有边浪趋势;降低带钢的卷取温度至500℃促进相变充分进行,有利于钢卷冷却后残余应力的降低.开卷后X70管线钢的边浪和横向C型弯曲板形是不均匀的层流冷却和不均匀钢卷冷却共同作用的结果.     

混凝土早期温度回升对高拱坝应力的影响

高拱坝在建设过程中,大体积混凝土经过初期冷却通水后,混凝土温度会发生不同程度的回升,区别于后期通水结束后的混凝土温度回升,早期混凝土弹模发展较快,温度开始回升到再次降至该温度值时,高拱坝会产生温升残余应力从而提高了坝体应力水平.采用热流耦合管单元真实反映水管附近及远离水管部位温度变化规律,分别考虑了温升幅值、温升时刻、温升历时三个因素对坝体应力的影响.仿真模拟结果表明:温升幅值越大,温升开始时间越早,温升历时越长,温升残余应力越大,坝体后期应力水平越高,且温升后采取通水冷却时水管附近会产生极大的拉应力,对大体积混凝土温控防裂较为不利.     

冷却速度对SiCp/2024Al热残余应力影响的数值模拟

针对冷却速度对SiCp／2024Al复合材料热残余应力的影响，通过复合材料显微组织观察，根据复合材料的形貌特征，建立了平面应力状态的复合材料组织模型，利用有限元方法对SiCp／2024Al复合材料淬火和退火过程的热应力进行了数值模拟．结果表明，由于SiC增强颗粒与铝基体之间的热膨胀系数差异较大，热处理后颗粒和基体的界面附近产生很大的热残余应力场，同时基体发生塑性应变；冷却速度对复合材料热残余应力没有明显影响．     

激光辐照熔石英控制的ANSYS仿真

基于ANSYS平台,对激光辐照熔石英的过程进行动态模拟,分析了温度场和熔池形状、应力场的变化及残余应力分布,并对高温退火去应力的情况进行了仿真。结果表明,激光辐照过程中辐照中央的温度最高,辐照边缘具有较大的温度梯度;冷却至室温后,辐照中央存在较大的拉应力,辐照边缘存在较大的压应力,经过退火后残余应力明显减小。     

基于等厚未变形切削厚度残余应力预测

机械加工引起的残余应力一直是制造领域关注的重点，表面残余应力状态能反映零部件性能与使用寿命.为更好地了解铣削加工零件表面与次表面残余应力状态，将铣削不等厚未变形切削厚度转换为等厚未变形切削厚度进行微元铣削力建模.通过仿真建立2D等厚未变形切削厚度模型研究切削钛合金时的温度，结合微元力与温度模型对铣削后加工表面残余应力进行预测，并将残余应力预测值、仿真值与实测值进行比较.结果表明，残余应力仿真值与实测值的变化趋势基本一致，通过等厚未变形切削厚度建立的残余应力预测模型能够反映表面应力状态.     

9Cr18Mo钢圆柱试件淬火过程的数值模拟

采用有限元分析方法,利用ANSYS软件模拟9Cr18Mo钢圆柱形试样淬火冷却过程,得到淬火冷却曲线、残余应力随淬火时间变化曲线、残余应力沿圆柱体轴向分布曲线和试样最终轴向伸长量.分析结果表明,在热应力和组织应力的共同作用下淬火过程中试样应力状态变化复杂,最终的应力状态以组织应力为主.试样表面残余应力和试样轴向伸长的计算结果与测量结果符合的很好.     

残余压应力对低合金高强钢热预应力增韧效应的影响

通过对三点弯曲预制裂纹试样在室温下（20℃）预加载－卸载－冷却至－196℃或－130℃下断裂（LUCF）,以及加载－冷却至－196℃或－130℃下卸载－断裂（LCUF）的预应力循环试验,测定了其宏微观力学参数并计算了裂纹尖端应力、应变和三向应力度的分布,模拟了在相同裂纹钝化半径下没有残余压应力的直接冷却断裂行为（CF）与有残余应力的WPS循环（LUCF）的断裂行为并进行比较,研究了残余压应力对低合金高强钢预裂纹试样WPS增韧效应的影响。结果表明：残余压应力对低温断裂韧性的提高在不同的终断温度下的作用不同,－196℃下断裂时有增韧作用,并作用是抵消了一部分低温断裂再加载时的正应力。同时,残余压应力通过减缓三向应力度随外载增加而增加的速度对－196℃断裂时的增韧起作用,－130℃下残余压应力作用不明显,并且对低温断裂时裂纹的钝化有拘束作用。     

等离子熔射成形熔滴薄片沉积的模拟研究

采用等离子熔射成形技术制造的模具和零件,其涂层的性能受残余热应力的影响极大。为此建立了一个二维有限元模型,用于研究单个不锈钢熔滴薄片在碳钢基体上沉积时的温度场及残余热应力。结果显示,尽管在初始的凝固阶段薄片边缘的温度高于薄片中心的温度,但随后这两个位置的温度差却发生逆转。最大残余应力位于薄片与基体界面的边缘,且其大小随基体温度升高而减小,最小残余热应力则位于薄片上表面的边缘。残余热应力在薄片中表现为拉应力,而在基体中则表现为压应力。本研究可为在微观水平上理解等离子熔射成形的温度场和残余热应力分布提供基础。     

逆焊接处理对不同材料抗应力腐蚀性能的影响

介绍了采用逆焊接加热处理的方法对Q235、16MnR、20g钢等不同材料在酸性和碱性溶液中抗应力腐蚀性能的影响及机理。将每种材料的试件进行加热处理,再用冷却介质只对焊缝处进行快速冷却,从而获得与焊接温度场相反的负温差,降低焊接过程中产生的残余应力。经过350℃处理后的Q235和16MnR钢,在酸性溶液中的腐蚀速率比未处理时分别降低了66.1%和67.9%。实验结果表明,逆焊接加热处理有效的降低了焊接残余应力,并且减缓了应力腐蚀速率,适用于有防止应力腐蚀要求的焊接结构使用。     

公路隧道衬砌高性能混凝土的高温烧损试验研究

利用自行设计高温压力加载试验装置,研究了高温后受损衬砌高性能混凝土(HPC)残余抗压强度在不同条件下随温度劣化的规律和定量关系,建立了火灾后隧道衬砌HPC残余抗压强度与火场温度之间的数学关系式.研究表明:高等级的HPC强度很高,但其抗火性能很差;在高温过程中及自然冷却条件下,HPC残余抗压强度总体上呈降低趋势,在300℃时,C50HPC残余抗压强度有小幅增加;射水冷却条件下,HPC残余抗压强度随着温度升高一直呈衰减状态;相同加热温度等级条件下,高温过程中HPC的残余抗压强度略高于自然冷却后HPC的残余抗压强度,自然冷却后HPC的残余抗压强度高于射水冷却后HPC的残余抗压强度.     

硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验

为满足超精密车削加工零件低表面应力的使用性能要求,采用有限元和试验相结合的方法,对硬铝合金进行微米级的超精密车削仿真和试验.分析切削过程的切削力和切削温度,研究已加工表面残余应力产生的原因及残余应力的性质,得到切削深度和切削速度对已加工表面残余应力的影响规律.仿真结果表明:金刚石刀具车削硬铝合金,切削温度低,切削力小,但是单位切削力大.切削力是已加工表面形成残余压应力的主导因素.表层残余应力随着切削深度的增加而变大,随着切削速度的增大反而有减小的趋势.在微米级硬铝合金的超精密切削过程中,切削深度对已加工表面残余应力的影响更为显著.进行微米级的超精密车削试验,采用XRD对表层残余应力进行测量,对有限元仿真结果进行了验证,为硬铝合金超精密车削表面残余应力的控制打下理论基础.     

结构钢焊接残余应力三维有限元分析

对结构钢板对接焊接及腹板与翼缘角焊缝连接的工字型截面梁进行三维有限元模拟,分析了焊接温度场、残余应力分布及残余变形。有限元计算结果与试验结果比较吻合,证实了计算模型的有效性。计算结果表明:焊接热影响区存在较大的三向残余应力,且纵向残余应力大于横向残余应力,对结构局部受力将产生较大影响,但由于焊接残余应力是自平衡的,故焊接残余应力的存在对钢材宏观受力影响不大。     

低残余应力热轧带钢层流冷却工艺的数值模拟

通过建立厚度为3.0mm的Q345热轧带钢在层流冷却过程中的温度与相变耦合计算有限元模型,计算了热轧带钢冷却后在宽度方向上温度、组织转变、内应力的分布,分析了采用2种冷却工艺下带钢宽度方向上的温度、相变和内应力的差别.结果表明:带钢经过中凸型水流分布的层流冷却后,沿带钢宽度方向温度趋于一致,从而使得相变后得到的铁素体及珠光体沿宽度方向上均匀分布.与常规均匀流量分布层流冷却相比,中凸水流量分布层流冷却后,带钢边部压应力减少80MPa;带钢在宽度方向上的应变差变小,从原来的7.69×10^-6减少到3.71×10^-6,降低幅度为51.7%,有利于获得更好的板形。     

工艺因素对过热器/再热器异种钢焊接接头残余应力的影响

工况下运行的异种钢接头易沿焊缝界面开裂而发生早期失效．本文对小直径钢１０２／Ｉｎｃｏｎｅｌ８２／ＴＰ３４７Ｈ异种钢管、不同坡口角度与不同热处理制度下接头中的焊接残余应力进行了实测,结果表明对适用于现场焊接且可延长接头寿命的改进型坡口并不会增大焊接应力,提出在工况温度下接头中的焊接应力并不能很快衰减、焊后热处理可显著地降低该种异种钢接头中焊接应力的观点．     

Analysis of Quenching Stresses in 35CrMo Axle

By using the finite element method(FEM), we comprehensively analyzed the fields of temperature, organization, and stress in 35CrMo train axles during the quenching process is conducted, and experimentally studied the formation and evolution of inner stresses in axles during the quenching process. The results show that in the quenching process, stresses on the axle surface change from tensile to compressive gradually, while stresses in the axle core change from compressive to tensile gradually. Heat stresses and the amount of martensitic transformation are all increased with the increase of cooling rate. As a result, the maximum instantaneous stresses in the axle are increased greatly when the cooling rate is increased with brine quenching. Large instantaneous tensile stress in the axle core with brine quenching is very likely to cause quench cracking and should be avoided.     

ELASTOPLASTIC OPTIMUM DESIGN OF Ni/TiC FUNCTIONAL GRADIENT MATERIAL

The thermal residual stresses developed in a disk-shaped.Ni/TiC functionally gradient material (FGM) during its fabricationare investigated by an elastic-plastic finite element numerical ap-proach.Constitutive relations for the graded Ni-TiC composite interlayers between pure metal Ni and ceramic TiC are estimated by usingan effectiv-medium approach,and effective plastic strain and stressdistributions are computed for simulated cooling from an assumed fab-rication temperature.Analyses are performed for a fixed specimen ge-ometry and the graded region is treated as a series of perfectly bondedequal-thick layers.The restults are compared with those obtained by on-ly considering elastic material response to assess the effect of plasticityon the optimum fabrication design of the Ni/TiC FGM.It is demon-strated that the consideration of plasticity is of critical importance foroptimization of the metal/ceramic gradient materials.