采用显微硬度压痕法测量微区残余应力

测量材料微区残余应力的大小和分布,对于研究微观断裂机制具有非常重要的意义,一直是研究的热点和难点.尝试利用常规的维氏显微硬度压痕法研究和测量了材料中微米级微区的残余应力,推导出了残余应力与压痕面积比之间的理论公式,并选取低碳钢、紫铜和铝合金等三种具有不同性能的薄板材料,利用"三点弯曲"人为"原位"引入应力,通过试验测量对该方法进行了验证,并与原有的理论和方法进行了对比.结果表明:该测量方法测量准确.     

纳米压痕法测量等离子喷涂铁基涂层表面的残余应力

利用无损的绿色检测技术——纳米压痕法测量等离子喷涂铁基涂层表面的残余应力。通过对比无应力和有应力涂层的载荷-位移曲线,得出涂层表面存在残余拉应力。由于无应力和有应力涂层的压痕周围均有明显的凸起变形,目前广泛使用的Oliver法提取残余应力的特征参量——真实接触面积的公式已不适用。利用之前建立的适用于压痕周围有凸起变形的材料的真实接触面积计算公式得到无应力和有应力涂层的真实接触面积,分析两者之间的差异,最终计算出涂层表面的应力值为188 MPa,与X射线法得到的162 MPa较为符合。     

TC17钛合金表面残余应力的点阵式维氏压痕测试

采用点阵式维氏压痕测试方法得到TC17钛合金表面12个测试点的载荷-深度曲线;通过等效材料维氏压痕模型计算合金表面12个测试点的双向残余应力和单向残余应力,将残余应力值代入ANSYS 19.2有限元分析软件中得到载荷-深度曲线,并进行试验验证。结果表明：试验得到表面不同测试点的应力均为残余拉应力;采用有限元方法模拟得到双向残余应力和单向残余应力下的载荷-深度曲线与试验结果吻合较好,载荷-深度曲线的加载曲率的相对误差均小于1.5%,等效材料维氏压痕模型可以准确地预测合金表层单向残余应力和双向残余应力分布。     

球面压痕测残余应力试验方法研究

介绍一种残余应力的测量新方法。标定试验结果表明,测点应变增量与残余应力间存在良好的线性关系。该方法应用于实际焊缝应力的测量取得了良好的效果。     

未知主应力方向残余应力的压痕应变法测量及其程序设计

对单向应力状态的16Mn钢标定试板,采用压痕应变法研究了表面应力状态与应变增量和"方向角"的关系。结果表明,在试件表面球形压痕周围的弹性区,某方向上的应变增量与该方向上的弹性应变和相应的"方向角"有关;单向拉伸应力过大时,在任意与加载方向夹角小于15°方向的法线方向上都可能产生偏离现象。基于上述试验规律,采用Delphi语言设计出了在未知主应力方向情况下,压痕应变法的残余应力专用计算软件。测试表明,该软件有很好的实用性并且计算的结果有较高的精确度。     

基于残余应力应变关系的压痕法测试技术

根据压痕法测量原理,建立了有限元分析模型,构造了残余应力范围σres/σy为-0.7~+0.7,分析了在不同载荷下压痕位移量,压痕接触应力分布规律,建立了不同位置处残余应力应变标定关系,在测试中根据不同位置处所得的应变量,代入到相应的标定关系式,计算得出残余应力。研究结果表明:残余拉、压应力程度大,压痕等效应力值大,弹塑性边界c宽。残余压应力程度越大,抗变形能力大,变形量小,接触应力分布范围窄;反之成立。在一定条件下根据所标定的残余应力应变关系所计算得到残余应力,与预先设定应力其吻合程度较高,说明标定关系可行;但也存在一定的偏差,在L=3mm处最大偏差范围在1%~31%。因此,合理的测试位置和测试技术的进一步研究对于提高残余应力测试精度尤为重要。     

残余应力测量法中压痕标定实验的分析

基于压痕法测量构件内部残余应力的实验原理，在有限元分析的基础上进行压痕标定实验的分析和探讨，该压痕标定实验主要由法向加载装置向试件表面局部加载P，在试件接触表面产生弹塑性变形，应变量测量系统完成试件在加载后的应变量△ε的测量工作。压痕标定实验结果表明，应变量△ε与内部应力σo、法向局部载荷P和测量距离L等有关，因此合理选择各项参数将会提高压痕标定实验的准确性。     

纳米压痕理论在残余应力检测方面的技术进展

介绍了纳米压痕理论以及2种典型的测量残余应力的理论模型,这2种模型都假设表面存在等双轴残余应力。其中Suresh和A．E．Giannakopoulos模型测量残余应力是由存在残余应力时和没有残余应力时的接触面积之比来确定;随后Y．H．Lee和D．Kwon对该模型进行了修正,根据载荷与硬度的对应关系,将接触面积转换成载荷的函数;最后的残余应力计算仅与载荷有关。本文还详细综述了用纳米压痕理论检测残余应力的应用实例,最后提出用纳米压痕技术检测残余应力的可能性还有待更深入的研究。     

残余应力影响压痕尺寸和隆起量的研究

残余应力的存在直接影响材料的力学性能,在压痕法中影响其压痕形状大小、压入载荷-位移曲线和隆起量,因此通过比较压痕形状大小、压入载荷-位移曲线和隆起量的大小,可以推断出构件内部残余应力,再通过有限元研究不同程度的残余应力对压痕形状、压入载荷-位移曲线和隆起量的影响.研究结果表明, 残余压应力使压痕尺寸变小,残余拉应力使压痕尺寸变大,不同性质和大小分布的残余应力使压痕形状为椭圆形,压入载荷-位移曲线斜率和隆起量高度随着残余压应力的增加而增加,随着拉应力的减小而减小,当构件内部存在一定程度的残余拉应力时,随着压入载荷的继续增加出现负隆起量(沉降量),沉降量的大小与压入载荷的大小和残余拉应力的程度有关.     

基于能量法的残余应力测试

通过对压痕过程进行理论分析,基于能量法研究了残余应力测试原理和方法。通过张量分解,推导了残余应力在压痕过程中所做的功;通过有限元分析,总结了残余应力对压痕过程的影响;根据功与能量的关系,建立了压痕功与残余应力之间的解析模型,并推导了残余应力求解公式。结果表明:残余应力对压痕加载的初始阶段影响很大,但对加载的后半阶段和卸载过程的影响很小,可忽略不计,并且拉应力对压痕过程的影响明显大于压应力,可以认为压痕在加载过程中是一个弹塑性的变形过程,而在卸载过程中是弹性变形过程;试验证明了所建立的残余应力模型求解的残余应力是准确可靠的,可以用于残余应力的测试。     

链板淬火过程应力集中问题的有限元分析

从实际生产出发,对链板淬火开裂问题做了理论分析.由应力与应变的关系可知:应力集中最为严重处必为应变最大处.用有限元分析软件对链板淬火过程应力集中及应变做了模拟分析,分析结果与实际相吻合.根据分析结果对产品结构进行了优化设计改进,并做了模拟分析与淬火试验,结果显示:优化产品结构是解决链板热处理淬火开裂问题的重要途径.     

零件材料硬化对产品结构性能的影响研究

冲压是制造业中广泛采用的一种成型方法,冲压件可作为结构件的1个非常重要原因就是它能达到工程上的强度及刚度的要求。基于冲压件的2种不同成型方式,利用专业冲压软件 PAMS-TAMP-2 G进行了有限元分析模拟,讨论冲件成型过程中材料硬化问题对产品结构及性能的影响,为产品设计及开发提供了一定的理论基础指导。     

气缸套激光表面硬化指标的神经网络预测

以某汽车发动机的HT150气缸套激光表面硬化正交实验得到的实验数据为基础,利用Mat-lab人工神经网络工具箱中的BP网络强大的数据预测功能,建立了该HT150气缸套激光表面硬化指标(表面硬度和硬化层深度)的神经网络预测模型,通过对网络隐含层神经元个数的调整,使收敛速度加快,提高了硬化指标的预测精度。     

岸边集装箱起重机剩余寿命分析

以岸边集装箱起重机为研究对象,基于断裂力学理论,利用有限元分析软件ANSYS对其结构进行模拟,参考BS5400疲劳算法,对其进行剩余寿命分析,满足了实际工程的需要.     

准双曲面齿轮齿面接触应力过程计算

针对准双曲面齿轮疲劳破坏中出现几率最高的齿面接触疲劳强度问题,在齿面接触分析（TCA）和承载接触分析（LTCA）的基础上,采用弹性力学中2个空间曲面弹性接触计算方法,计算了齿轮副在整个啮合过程中齿面最大接触应力的变化过程,指出了最大接触应力所在的齿面位置,这一点与现有的强度计算方法不同,为实际工程中准双曲面齿轮的接触强度设计与校核提供了更为准确的方法。     

等通道弯角挤压变形机理分析与工艺路线研究

等通道弯角挤压(ECAP)过程是目前制备块状超细晶粒材料(亚微米或纳米微观结构材料)最具工业前景的工艺之一,研究ECAP变形机理从而开发出具有工程化和商品化价值的工艺具有十分重要的意义。通过塑性成形软件DEFORM-3D对目前出现的多拐角ECAP以及连续ECAP等新工艺进行数值模拟,研究了各工艺挤压过程中等效应变的历史演化以及载荷-行程曲线的变化。根据有限元模拟结果,分析了各工艺挤压过程中晶粒细化机理和变形优缺点。分析结果可对ECAP新工艺的模具设计、工艺参数拟定以及挤压工艺规划提供理论指导。     

850短应力轧机刚度有限元计算

用 ANSYS 的状态非线性接触方法对850短应力轧机进行刚度分析。     

材料厚度对H62黄铜模压形变等效应变分布的影响

采用二维有限元法(FEM)模拟H62黄铜模压形变(GP)一周期的过程,分析了材料厚度对模压形变等效应变分布的影响,并进行了模压形变试验验证。结果表明:随着材料厚度的增加,等效应变的最大值区域从材料表面转移到中心;材料厚度越大,等效应变累积的速率越快,其均匀性越差;模拟结果中等效应变的分布规律与试验材料显微硬度的分布规律相吻合。     

应用三维有限单元法计算应力强度因子

描述了两种基于有限单元计算面形裂纹应力强度因子的方法,建议了一种创造三维有限单元网格的途径。计算方法的精度通过和其它解析或数值解的比较得到了说明。     

基于应变硬化模型的复合自增强圆筒的应力分析

自增强是通过提高压力容器的残余应力来增强他们的承载能力和疲劳寿命。自增强复合圆筒可以承受比一个具有相同尺寸的单层圆筒更高的压力。引入了应变硬化模型,对自增强复合圆筒的残余应力进行了分析,并对其分布进行了预测。研究表明:复合圆筒内壁的切向残余应力和应力幅随着超应变度的增大而增大。缩套是提高压缩残余应力的一个非常有效的方法。