加工残余应力对Ti-6Al-4V试样高周疲劳性能的影响

为探究加工残余应力对高周疲劳性能的影响,以Ti-6Al-4V材料为研究对象,测试获得了相同表面粗糙度、不同表面残余应力试样的高周疲劳性能.结果表明,该材料的疲劳试样在加工时会产生较高的残余压应力,不同加工工艺下的试样表面残余应力变化较大;在残余应力-寿命双对数坐标下,试样表面残余压应力和疲劳寿命近似成线性关系.随着应力...     

2024铝合金喷丸残余应力松弛规律研究

喷丸残余压应力能有效提高材料的抗疲劳性能,但服役过程中残余压应力不稳定,会出现松弛。为深入研究喷丸残余压应力的松弛规律,对喷丸2024铝合金标准拉伸试样在两种拉伸载荷强度下进行疲劳试验研究,采用基于cosα法的μ-X360n型X射线衍射仪分析了残余应力在疲劳过程中的变化规律。结果表明：在载荷10 kN时,残余压应力出现了常规松弛,即在首次循环加载后残余压应力大幅度下降,在剩余的疲劳加载过程中,残余压应力基本保持不变或缓慢下降,且引入的残余应力分布始终同初始分布保持一致;在载荷15 kN时,残余压应力出现了反向松弛,即在首次循环加载后残余压应力变为残余拉应力,残余应力分布由初始的“√”型分布变为了近似于一条直线分布,由内向外逐渐减小。为描述喷丸残余压应力的松弛行为及过程,在已有试验模型基础上,提出了考虑喷丸表面状态的残余应力松弛模型。     

超声表面滚压加工对Ti-6Al-4V合金显微组织及表面完整性的影响

采用"回"字形加工路径对退火态Ti-6Al-4V合金进行超声表面滚压加工(USRP),使用光学显微镜、透射电镜、显微维氏硬度计、X射线残余应力分析仪、表面三维形貌仪等设备对USRP后合金的显微组织和表面完整性进行表征。结果表明:USRP后Ti-6Al-4V合金表面形成了厚度约300μm的塑性变形层,塑性变形层的表面为等轴纳米晶层,次表面为晶粒取向一致的长条状纳米片晶层;USRP后Ti-6Al-4V合金的显微硬度最高达到390 HV,表面粗糙度由0.76μm减小为0.23μm。随着距表面距离的增大,合金的残余压应力先增大后减小。     

钛合金Ti-6Al-4V高压冷却车削过程有限元分析

随着钛合金的广泛应用,改善其切削加工性、提高加工表面完整性的试验研究也已得到广泛重视,但对该过程的仿真分析尚不成熟。通过Deform 3D仿真软件建立有限元仿真模型,模拟钛合金Ti-6Al-4V在干切削、普通冷却及高压冷却环境下的车削过程,研究切削环境对切削力、切削温度等加工过程量的影响,获取已加工工件距离加工表面不同深度的残余应力分布,分析高压冷却对钛合金Ti-6Al-4V加工表面残余应力的影响规律。通过钛合金Ti-6Al-4V车削试验测量切削力及刀具表面切削温度,并与有限元仿真模型对比,以验证其可靠性。仿真结果表明:随着切削液压强的增加,切削力增加,刀具表面切削温度降低,高压冷却可有效增强切削液的冷却作用。干切削时,已加工表面(d2=0)为残余拉应力;随着切削液压强的增加,已加工表面残余应力状态逐渐由残余拉应力向残余压应力转变,当切削液压强为200 bar时,已加工表面残余应力为残余压应力,且此时已加工表面残余压应力为最大值。随着测量深度的增加,残余应力值增大,在所有切削试验中,最大残余压应力值均在距离已加工表面相同距离。仿真结果与试验结果的对比证明了有限元仿真模型的可靠性,为钛合金Ti-6Al-4V高压冷却加工热力耦合分析和优化设计提供了理论依据。     

Ti-6Al-4V钛合金薄板应力松弛行为研究

针对Ti-6Al-4V钛合金薄板,分别在温度650℃、700℃和750℃,和预应变2%、4%和16%的条件下进行多组应力松弛交叉试验。研究Ti-6Al-4V钛合金高温下的应力松弛行为及温度和预应变对应力松弛极限的影响。并基于试验数据,对比分析阶次不同的延迟函数的拟合精度,最终采用精度更高的四次延迟函数进行Ti-6Al-4V钛合金的应力松弛曲线拟合。通过对比发现四次延迟函数预测的结果和试验数据十分吻合,并且拟合最低精度高达99.724%,证明使用四次延迟函数拟合应力松弛曲线的有效性。在试验数据的基础上,进一步推导出高温短时蠕变应变速率与应力的关系。最后基于Arrhenius本构模型,通过对各参数的线性回归,建立适合Ti-6Al-4V钛合金薄板的高温短时蠕变型本构方程,为后续热校形工艺制定和数值模拟奠定基础。     

在役自增强反应管残余应力衰减规律及影响

采用Sachs内孔逐层镗削应力释放法测试AISI4333M4在役自增强反应管残余应力。结果显示,在役反应管经过17年的运行使用后,周向残余应力衰减了18．0％。分析表明,在长期的交变压力和高温作用下,在役反应管的应力松弛随管壁厚度呈V字形变化,弹塑性界面沿半径外扩,疲劳强度减小,这为在役反应管安全评估提供了参考。     

2024-T351铝合金喷丸残余应力松弛模型研究

喷丸引入的残余压应力场可以有效地提高构件的疲劳性能,但残余压应力会随着循环周期而发生松弛,进而降低残余压应力对疲劳性能的增益效果,因此深入研究残余应力松弛规律,有助于更加准确的掌握其对疲劳性能的影响.为了系统性地研究残余应力松弛规律,以2024-T351铝合金标准试件为研究对象,综合考虑应力幅、载荷条件和喷丸引起冷作硬化程度的改变对残余应力的影响,根据理论构建残余应力松弛模型.通过拉伸疲劳试验,基于全寿命试验数据和阶段性试验数据对松弛模型进行验证,证明了模型的有效性.     

回转体金属板料渐进成形制件残余应力研究

内部残余应力分布是影响成形制件品质的重要因素。通过分析金属板料渐进成形制件内部残余应力产生的原理,建立其残余应力的测量评价方法,研究制件内部残余应力性质及分布规律,进而提出残余应力对成形制件品质的影响,制件内部分布的残余压应力可以明显提高金属抵抗疲劳的能力。试验结果表明,针对回转体金属板料渐进加工制件,其内部存在着残余应力,性质为残余压应力,大小随制件轮廓半径的增大而减小,且与制件轮廓半径呈非线性关系。     

SiC/Ti55复合材料残余应力的研究

采用ANSYS有限元法计算了SiC/Ti55复合材料中的残余应力,分析了不同纤维体积分数下纤维中径向、轴向和环向残余应力的大小和分布。结果表明,径向和轴向残余压应力均随纤维体积分数的增大而减小;环向残余应力在纤维内部为压应力,表面附近为拉应力,且纤维体积分数越高,表面环向拉应力越大。     

32Cr3MoVE渗氮轴承钢的高应力滚动接触疲劳性能

对采用双真空熔炼制备的32Cr3MoVE轴承钢进行表面渗氮处理,利用滚动接触疲劳试验机在4.5GPa高应力下研究其滚动接触疲劳性能,分析其滚动接触疲劳破坏机制。结果表明:试验钢的有效渗氮层深度为350μm,随距表面距离的增大,渗氮层残余压应力呈先增大后减小趋势,距表面300μm处的残余压应力最大,为610 MPa;渗氮层中存在沿晶界分布的白色脉状组织;利用双参数Weibull分布计算得到其滚动接触疲劳特征寿命、额定疲劳寿命、中值疲劳寿命分别为3.040×10~8,0.357×10~8,2.083×10~8周次;试验钢的滚动接触疲劳破坏模式包括表面起裂和次表面起裂两种,表面起裂试样剥落坑的平均直径及深度均明显大于次表面起裂试样的;表面起裂试样沿表面点蚀坑或划痕处起裂,次表面起裂试样在长时间循环接触应力作用下,次表面材料性能退化,导致裂纹萌生。     

喷射成形沉积坯热应力及残余应力分析

利用有限元技术计算了沉积坯在生长形成过程及形成后的温度场,利用该温度场计算了沉积坯的瞬时热应力场和残余应力场,计算结果表明沉积坯在沉积的初始阶段冷却速度较大,沉积坯底部的残余应力和瞬时热应力最大。     

磁场处理降低残余应力过程中应力应变的测量

在前期研究强脉冲磁场处理与低频交变磁场处理降低残余应力，并取得显著效果的基础上，进一步在磁场处理低碳钢制作的试样（包括单向拉伸试样和无应力试样）时，对应力应变过程进行测量。结果表明，单向拉伸试样经过低频交变磁场处理后，材料内部残余应力在下降的趋势，而且处理过程中具有磁振动现象。无应力试样与单向拉伸试验在磁场中，随场强的增加，试样中的应变逐渐由正值变为负值。克应力试验在不同频率的交变磁场中的应变各不     

频谱谐波时效消除焊接结构件应力的工艺研究

对频谱谐波时效工艺代替热时效工艺降低、均化工件残余应力,保证焊接结构件生产过程中尺寸的精度和应用中可靠性进行论证、试验,阐述了频谱谐波时效的定义及作用,给出判定振动消除应力效果有效原则。     

弹性有限元应力线性化及迭加原理

介绍了弹性实体有限元应力线性化处理方法,并在此基础上举例说明应力分量迭加原理。     

强化应力及预强化处理对平板焊接残余应力的影响

根据06Cr19Ni10奥氏体不锈钢材料的室温拉伸试验结果,采用ANSYS有限元软件对不同屈服强度下平板焊接过程及焊后强化过程进行了数值模拟分析。结果表明,焊后强化并不能完全消除焊接残余应力,但可以显著改善焊接残余应力的分布;对不同强化工艺下平板的焊接残余应力进行比较,指出对材料进行预强化处理更有利于改善焊接残余应力。模拟分析结果可为应变强化工艺参数筛选提供一定的参考。     

振动时效消除床身铸件残余应力

介绍了用振动时效工艺消除床身铸件残余应力的方法并获得了明显的效果。     

曲轴电磁感应淬火残余应力模拟及对圆角应力影响的分析

过渡圆角处应力集中现象是曲轴疲劳断裂的主要原因之一,利用局部表面强化工艺产生残余应力的方法可有效提高曲轴疲劳强度。针对上述问题,本文使用有限元方法模拟了曲轴感应加热、快速冷却、产生残余应力的整个淬火过程。通过对某曲轴单拐淬火前后圆角处的应力状态进行模拟,定量比较了残余应力对过渡圆角处应力的影响,为曲轴的抗疲劳设计提供参考。     

O形橡胶密封圈的热应力耦合分析

研究原油高温热采工具 O 形橡胶密封圈在高温高压下的密封特性。借助于大型有限元分析软件 ANSYS,建立 O 形橡胶密封圈及其边界的二维轴对称有限元模型,研究油压、装配间隙和摩擦因数对密封面最大接触应力、剪切应力和 Von Mises 应力的影响,并采用热应力耦合分析方法,分析温度对 O 形密封圈密封性能的影响。结果表明：摩擦因数对应力影响不大,而油压和装配间隙对应力影响很大,过大的装配间隙会造成 O 形橡胶密封圈最大接触应力下降和最大剪切应力上升,造成密封失效;当温度升高时,密封圈最大剪切应力和接触应力相应减小,而最大 Von Mises 应力明显减小,因此应使 O 形密封圈在适当的温度下工作,以确保密封的可靠性。     

流体应力方向、运动方程、广义应力公式综述

目前流体力学教材上,关于流体中应力分量的定义、微元六面体上应力分量方向的假设方法各不相同,与此相对应,用应力表示的流体运动微分方程及广义应力公式也必须采取不同形式。若上述对应关系搞错势必得出错误结果。这种问题可能被忽视,为解决此问题,对流体中应力分量的定义、应力方向假设方法、用应力表示的流体运动微分方程及广义应力公式进行了分析和归纳总结,用具体例子加以说明。并给出如何根据应力计算结果的正负判断应力方向的方法。     

真空钎焊液冷模块残余应力研究

通过盲孔法,对真空钎焊液冷模块生产过程中产生残余应力的工序进行测试分析,测定了真空钎焊后模块、固溶处理和热时效后模块、真空钎焊前的组件、数控成型后未打压组件、打压测试后的模块、使用一段时间的模块、鼓包故障模块7种状态的液冷模块残余应力,对测试结果分析得出打压测试是造成模块最终残余应力较大,导致工作应力与残余应力叠加造成鼓包的结论。因此调整打压测试工艺的时机,或者打压测试后进行残余应力消除,是保证液冷模块安全使用的前提条件。