基于累积损伤的渗碳齿轮钢疲劳寿命预测模型构建

采用轴向高频疲劳试验机进行超高周疲劳实验,研究了不同应力比(R=0和R=0.3)下渗碳齿轮钢疲劳特性。结果表明：在应力比为0和0.3时,渗碳齿轮钢的失效形式分为表面失效和内部失效。内部失效过程分为疲劳裂纹萌生阶段(夹杂-细颗粒区(fine granular area, FGA))、稳定扩展阶段(FGA-鱼眼)和瞬间断裂(鱼眼之外)。基于累积损伤法,建立了内部裂纹萌生和扩展阶段的疲劳寿命预测模型;最终建立了渗碳齿轮钢多应力比下的全寿命预测模型,预测精度较高。     

42CrMo4钢疲劳裂纹扩展时的残余应力及其变化

对４２ＣＣｒＭｏ４钢质调质试样疲劳裂纹扩展时的表面残余应力测定表明，在裂纹尖端前方和裂纹两则一定范围生成残余应力，裂纹尖端处压应力最大。随着裂纹的扩展压应力范围增大，最大压应力增加，表明残余应力始终处于一动态再分布过程中，与裂纹尖端区域的塑性变形直接相联系。裂纹扩展时残余应力的真实分布状态，按理想模型已不能作出圆满描述。由于裂纹尖端塑性变形区较小，选用合适的Ｘ线光栅孔长测的残余应力较为真实。     

渗碳淬火工艺齿轮内部残余应力状态有限元仿真研究

当齿轮渗碳淬火处理后,在轮齿表面和距离齿面一定距离的内部会形成残余应力。本文采用有限元方法对齿轮渗碳淬火过程进行了模拟仿真,展现了淬火试件的温度场的变化和残余应力场的最后形成。研究成果反映了齿轮淬火后在其表面形成了较稳定的残余压应力层,仿真结果与实际淬火热处理定性趋势上基本吻合。为齿轮设计阶段考虑残余应力的作用提供了技术参考和基础保障。     

疲劳裂纹扩展时焊接残余应力分布的测定

本文采有沿焊缝分段切割，依次释放残余弹性变形的方法，测定了沿焊缝横向残余应力的分布规律。由于切割试样可近似地模拟疲劳裂纹扩展，通过测量释放的应力，计算出残余应力的分布，可分析残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响规律。     

汽车渗碳淬火齿轮的表面残余应力研究

研究了汽车齿轮生产中渗碳热处理过程中淬火冷却和回火状况，以及磨削加工对汽车齿轮表面残余应力的影响。研究表明，充分淬火冷却有利于表面残余压应力的提高，正确的磨削工艺不改变残余应力的分布，但过多的磨削热会在次表层产生高的拉应力。     

表面疲劳短裂纹在残余压应力场中的扩展

研究Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８镍基合金表面短裂纹在喷丸残余应力场中的扩展行为。用扫描电镜中的疲劳加载装置对表面裂纹的闭合行为进行原位观察和测量。研究表明,表面短裂纹具有较穿透短裂纹更低的扩展门槛值,表面短裂纹的闭合与残余压应力场的大小和分布密切相关,残余压应力场中的表面短裂纹扩展及形状变化完全可以通过其闭合行为的变化进行解释。     

焊接残余应力对疲劳裂纹萌生和扩展的影响

通过疲劳试验,研究焊接残余应力对疲劳裂纹萌生和扩展性能的影响,以及残余应力的再分配。试验结果表明,垂直于裂纹方向的纵向残余应力促进孔边疲劳裂纹的萌生和扩展;残余应力随焊缝金属的应变松弛而降低,它对疲劳裂纹扩展速率的影响相应减小;残余应力场中疲劳裂纹扩展速率仍可以用Ｐａｒｉｓ ／公式计算。     

考虑相变塑性影响的渗碳淬火齿轮的残余应力

分析了渗碳淬火齿轮残余应力的形成,建立了一种含相变塑性的热弹性本构关系.利用有限元方法对一个渗碳淬火齿轮的残余应力进行了计算.并与实验结果进行了比较,讨论了引入相变塑性的效果.     

焊接残余应力对压力容器疲劳裂纹扩展的影响

本文引用了有效应力强度因子幅值和裂纹张开率的概念,通过应力比的变化给出了焊接残余应力对压力容器疲劳裂纹扩展的影响系数。     

逆焊接加热处理引入压缩残余应力的数值分析

采用有限单元法模拟计算了经过逆焊接加热处理的复合板、不锈钢、CF62调质钢等材料的残余应力场，计算中还考虑了不同板厚条件以及处理前原始残余应力场与形成压应力效果的关系。分析结果对进一步弄清逆焊接加热处理的原理和工艺特点以及该方法的工程应用起到了很好的促进作用。     

残余应力对对焊接头疲劳性能的影响

利用线弹性断裂力学（ＬＥＦＭ）理论、迭加原理和有限元分析方法,就残余应力对对焊接头的疲劳性能的影响进行了理论分析。采用有限板中边界裂纹及中心穿透裂纹的Ｂｕｅｃｋｎｅｒ及Ｋａｎａｚａｗａ权函数,计算对应对焊接头中的各种残余应力分布的残余应力强度因子。建立了考虑不同残余应力水平影响的表面裂纹疲劳模型,估算对焊接头疲劳寿命及疲劳强度,并与试验数据进行比较验证。     

残余应力对构件固有频率影响的讨论

以轴焊缝存在残余应力的矩形板为例，建立其残余应力的数学模型。推出存在残余应力时四边简支矩形薄板的固有频率计算公式。从理论和实验的讨论中得出，残余应力越大，固有频率变化越大；频率阶数越高，受残余尖力影响越大等结论。     

焊接残余应力的光弹性模拟分析

提出一种分析焊接残余应力的模型试验方法，用光弹性塑料焊模型来模拟分析低碳钢焊件的残余应力。并讨论了方法的原理和特点，提供了实验验证。     

缝合复材层板损伤后压缩强度的数值计算方法

缝合复合材料在复合材料的厚度方向加入了缝线,不仅提高了层板的层间强度,抑制了分层的扩展,而且提高了受冲击后的压缩强度。采用开口等效法来模拟层板的初始损伤,用三维实体单元模拟层板,空间三维杆单元模拟缝线的增强作用,采用三维Hashin判据作为压缩时层板渐近损伤的失效判据,模拟缝合复合材料层板受冲击损伤后的压缩过程;得到层板的剩余压缩强度,与试验结果吻合较好。     

基于X射线技术的齿轮根部残余应力测定方法研究

齿根部横向残余应力的合理分布对齿轮弯曲疲劳强度的影响极大,但鉴于齿轮的几何形状,目前工程上一般采用切齿暴露齿根的方法(有损检测)来完成横向残余应力的测定。为了在不破坏材料表面原有应力状态的条件下,还能较为准确的测得齿轮根部横向残余应力(无损检测),本文拟通过理论分析及试验测定相结合的方法,推导齿轮齿根横向与纵向残余应力的关系方程,得出在已知无应力布拉格角θ_0的条件下,利用X射线法测得的齿轮根部纵向残余应力推导出横向残余应力的大小,为齿轮齿根横向残余应力的准确测定提供参考。     

ANALYTICAL MODELING OF THE EFFECT OF THE TOOL FLANK WEAR WIDTH ON THE RESIDUAL STRESS DISTRIBUTION

Tool flank wear has significant effects on the cutting process, as it affects cutting forces, temperature and residual stresses. In this article, analytical models are developed to predict the cutting temperature and residual stresses in the orthogonal machining of a worn tool. In these models, measured forces, cutting conditions, tool geometry, and material properties are used as inputs. Stresses resulting from thermal stresses, fresh tool stresses and stresses due to tool flank wear are used in this analytical elasto-plastic model, and the residual stresses are determined by a relaxation procedure. The analytical model is verified experimentally with X-ray diffraction measurements. With the analytical model presented here, accurate residual stress profiles in worn tools are shown, while the computational time is significantly reduced from days, typical for finite-element method (FEM) models, to seconds.     

冷滚打成形中打入量对残余应力的影响规律仿真研究

在冷滚打成形过程中,当外加载荷逐渐卸去后成形件内部会出现残余应力,为了有效的控制其对成形件精度的影响,现针对打入量与残余应力之间的关系进行研究。依据冷滚打成形的基本原理,应用Abaqus软件建立了有限元动态仿真模型,通过仿真获得了不同打入量时工件表面Mises力的分布。由于动态仿真结果工件内部的力处于不平衡状态,不能直接进行残余应力求解,所以在动态仿真结果上建立了静态仿真模型,通过静态求解获得在不同打入量下成形工件在切向、轴向和径向的残余应力的变化规律。在自行开发的冷滚打设备上进行试验,运用X射线应力分析仪测量滚打后工件残余应力分布,进行冷滚打成形件残余应力的实验研究。通过对试件测量得到在不同打入量下制件沿深度方向的切向残余应力的分布,试验结果与有限元仿真结果对比分析表明,残余应力变化规律具有很好的一致性。     

EFFECT OF TENSILE STRESS AND RESIDUAL STRESS ON THE SPONTANEOUS STRAY FIELD SIGNALS FROM THE SURFACE OF 0.45%C STEEL

In order to explore the quantitative method of metal magnetic memory testing(MMMT) and clarify the relationship between Hp(y), the normal component of spontaneous stray field, and applied stress or residual stress, the static tensile tests of 0.45%C steel sheet specimens are carried out on a servo hydraulic MTS810 machine. Hp(y) values are measured during the test process by an EMS-2003 metal magnetic memory diagnostic apparatus and a non-magnetic electric control displacement instrument. Residual stresses of some points on the surface of a specimen are measured by a Stress Tech X-Stress 3000 X-ray diffraction instrument. The results show that the same variation rules of Hp(y) value versus applied tensile stress are presented under the different conditions of load-on and load-off. However, the same rule does not exist between the Hp(y) value and residual stress. The variation of Hp(y) value reflects the history of applied tensile stress.     

磁处理对低碳钢焊接残余应力作用规律的试验研究

采用正交试验设计的方法系统研究了磁处理对低碳钢焊接试样中残余应力分布的影响,应力测量选用小孔法在20钢焊接试样上进行,比较残余应力在处理前后的变化。试验中考虑三个因素,即磁场方向、磁场强度和处理时间对处理效果的影响。对残余应力的测量结果采用概率统计的方法进行检验,排除了试验误差的干扰,并从中抽取特征量进行正交试验的极差分析。试验和分析结果表明,磁场方向和处理时间是影响磁处理效果的关键因素,并可从中分析得到改变试样中应力分布的最佳处理条件。