焊接叶轮残余应力的数值模拟

采用双椭球热源模型建立叶轮TIG焊接的移动热源模型,以计算得到的温度历史作为热载荷,计算焊缝附近的残余应力分布,通过对比已有的文献实验数据以验证模型的有效性。进一步建立叶轮残余应力和残余变形的计算模型,分析焊接温度历史、叶轮应力和变形历史之间的内在联系,研究焊接参数和叶轮参数对焊后残余应力和残余变形的影响规律。分析结果表明:在叶轮叶片焊接时,获得的热应力随焊接温度的增加而增加,当焊接温度达到峰值时,热应力滞后几秒达到最大值;随着叶片厚度的增加,焊接变形略有减小,远离焊缝位置的叶片残余应力随叶片板厚增加而减小,同时叶片的残余应力和变形与叶片和叶轮的刚度比有关。     

LD10合金滚压强化层的TEM分析及其强化机制探讨

本文利用金属薄膜透射电子显微术和X线应力测定对固溶处理及人工时效LD10合金的液压强化层进行逐层分析,了解其滚压强化机制的实质。分析结果:(1)LD10合金滚压后的表面层内存在残余压应力,虽然滚压力的变化不改变强化层的表面硬度,但能影响强化层的深度;(2)强化层内只有少量位错线,无位错缠结和胞状结构;(3)LD10合金表面层的强化效应受Mott—Nabarro机制所控制。     

铝合金挤压孔表面形貌及残余应力分析

对挤压后的铝合金孔边残余应力分布进行了X射线测定,发现残余压应力在近表层有陡降。扫描电镜观测表明孔的内表层存在机械损伤,其深度约与应力陡降范围相当。说明表面损伤不仅本身可能影响疲劳抗力,而且使有益的残余压应力在挤压后即发生较大程度的松弛。 增大挤压量可增大残余压应力分布深度及数值,但须注意挤压后存在尺寸反弹有可能影响构件的装配精度。在固定挤压量的条件下,将挤压棒由锥形改为糖葫芦形,可使残余压应办的分布深度及数值得到进一步提高。这是由于后者属非连续挤压方式,后一台阶的挤压总是在前一台阶挤压的基础上进行,材料的组织预先经过一定程度的形变强化,并且变形材料受相邻两台阶的几何约束难以充分恢复。     

激光冲击强化钢的残余应力数学建模分析

为分析钢在激光冲击强化后的残余应力,以SAPH420结构钢为例,进行激光冲击强化处理。用有限元和无限元结合构建钢残余应力的有限元模型,计算残余应力。结果表明：激光冲击的光斑搭接率为75%时,压应力约为814 MPa,激光冲击时间为3 500 ns时,内能、塑性能及弹性能分别约为65、60、10 mJ,激光冲击强化后钢表面平均硬度为350HV_0.2,屈服强度和抗拉强度分别超过587.3 MPa和594.4 MPa,疲劳性能提升,残余应力影响的最大深度为0.35 mm,有利于提升钢的使用寿命。     

考虑滚压强化作用的铸铁曲轴弯曲疲劳分析

铸铁曲轴广泛采用了圆角滚压强化技术来提高其弯曲疲劳强度,进行疲劳分析时必须考虑滚压引入的残余应力.针对某圆角滚压铸铁曲轴,首先建立了与其对应的滚轮—阶梯轴三维柔—柔接触有限元模型,通过滚轮压入—相对转动—滚轮卸载模拟滚压过程,得到了圆角滚压残余应力;然后进行了试验弯矩作用下的曲轴单拐有限元受力分析得到了圆角的弯曲应力及...     

自紧身管的残余应力再分布

从结构安定性概念出发,通过对影响自紧身管残余应力再分布因素的综合分析,提出高温和温差热应力是控制残余应力再分布的主要因素,给出一个简化力学模型和封闭表达式,与经过不同射击发数的实际火炮身管及若干经不同处理的模拟管残余应力实测结果比较表明,理论与实测结果吻合颇好,具有满意的工程精度。     

焊后热处理对FSW和TIG焊残余应力影响的数值模拟

为展示FSW在焊接残余应力方面的优势和特点,采用顺序热力耦合模型模拟FSW和TIG两种焊接构件的残余应力,在与已有文献验证对比的基础上,讨论和对比焊后热处理工艺对残余应力分布的影响。结果表明:FSW的焊后残余应力低于TIG焊接,在焊接厚度方向上,FSW的残余应力有较明显的变化,而TIG焊的残余应力变化很小;热输入功率的改变对TIG纵向残余应力的影响相对较小,而对FSW的影响较大;随着热处理温度的升高,焊后热处理对残余应力的降低作用越明显;同样的焊后热处工艺对TIG焊的残余应力降低更为明显。     

自紧身管残余应力的一种解析解

根据炮钢材料在加载与卸载过程中的真实应力应变关系,应用弹塑性厚壁圆筒的一般理论,建立了考虑加载、卸载线性强化及鲍辛格效应的应力方程.最终给出了一种液压开端自紧身管的残余应力解析解.并以相应的残余应力测试实验证明,该解析解具有很高的精度.     

冷滚打成形不同材料制件中残余应力分布研究

为有效控制冷滚打成形不同材料制件时残余应力对使用寿命和表面质量的影响,针对紫铜、LY12和40Cr成形件中残余应力分布及变化规律进行研究。用Abaqus软件建立冷滚打成形动-静态仿真模型,并进行路径和区域划分,通过仿真获得制件表面残余应力分布区域和齿底残余应力的变化情况。结果表明:材料对成形件中残余应力分布及变化规律影响较大,其中40Cr制件中残余应力分布相对于紫铜和LY12更有利于制件质量提高。在自行开发设备上用40Cr进行冷滚打试验,并对成形件深度路径上切向残余应力进行测量,最大值在距成形件表面0.6 mm处,约为550 MPa,与仿真结果基本吻合,验证了有限元仿真结果的准确性。     

短纤维增强金属基复合材料的热残余应力及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响

运用空间轴对称有限元方法,研究了短纤维增强金属基复合材料热残余应力的分布及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响.研究表明,在拉伸和压缩载荷下,热残余应力可导致不对称的应力分布;热残余应力降低拉伸时的应力传递,加强压缩时的应力传递.     

工件淬火过程数值模拟研究

论述了工件淬火过程三维温度场、应力场数学模型。利用ＡＢＡＱＵＳ非线性有限元程序和自行开发的淬火过程工件／介质边界换热条件程序，对淬火过程的三维温度场、应力场进行了数值模拟。与实验结果比较，吻合较好，误差在１０％以内。     

自紧－时效圆筒残余应力与强度的研究（Ⅱ）──精加工圆筒的残余应力与强度

文中基于理想弹－塑性模型，进一步对精加工自紧－时效圆筒的应力状态作了分析，导出了残余应力公式以及自紧－时效身管的强度公式。计算了模拟管残余应力和强度，并与Ｓａｃｈｓ镗削法测定的结果作了比较。结果表明，二者吻合较好，从而证实了上述残余应力公式与强度计算公式的可靠性。     

消除铝合金结构件焊接残余应力的工艺研究

研究了消除LC5 2热处理时效强化铝合金焊接残余应力的工艺 ,分析对比了热时效、振动时效 (VSR)和超声波时效三种不同消除铝合金焊接残余应力工艺的优缺点 ,指出合理的振动时效工艺是消除热处理时效强化类铝合金焊接残余应力的一种较理想的方法。利用ZSX - 0 5振动时效设备对铝合金结构件 (管箱体 )进行处理 ,可以明显降低和均匀化焊接残余应力 ,降低率可以达到 4 0 %以上     

圆筒外表面刻环型窄槽底端部应力强度因子K1的数值计算

用数值方法比较了圆筒外表面刻环形窄槽底端部与实心圆柱体中心处圆盘状窄槽底端部的应力分布,证明二者仅差一个常系数,从而以带圆盘状裂纹实心圆柱体的解为基础,给出了圆筒外表面刻环形窄槽底端部应力强度因子K1的有限元分析,为弹丸控制破片刻槽深度和刻槽宽度及弹体材料性能研究提供了重要参考。     

钨合金宏观残余应力X射线测量

利用日本理学公司２９０４型Ｘ射线应力测量仪及其残余奥氏体测量附件，建立了侧倾固定η法的Ｘ射线应力测量法，测定了ＣｒＫα－Ｗ（２１１）晶面的Ｘ射线应力常数，解决了钨合金宏观残余应力测量的技术难题，并利用Ｗａｎｇ－６００计算机编程，实现了自动化测量。该方法还可推广应用于其它类似材料的应力测量。     

筒形件正旋时工艺参数对残余应力分布的影响

筒形件强旋时，由于不均匀的塑性变形，旋压件内产生残余应力。残余应力的大小及其分布规律对旋压件的使用有重要影响。用弹塑性有限元法对旋压件内残余应力进行预测，求得了减薄率、进给比、旋轮工作角、毛坯壁厚、材料性能等对残余应力分布的影响；并将有限元计算结果与实测结果进行了比较。     

自紧－时效圆筒残余应力与强度的研究（Ⅰ）──半精加工圆筒的残余应力

基于理想弹－塑性模型，对半精加工自紧－时效圆筒的应力状态进行了分析，导出了残余应力的数学表达式，计算了模拟钢管的残余应力值，采用Ｓａｃｈｓ镗削法测定了模拟管的残余应力值，并将二者作了比较。结果表明，理论预期值与实验测定值吻合较好，从而证实了理论分析的可靠性。     

9CrSi双曲线管材矫直辊淬火残余应力有限元分析

采用有限元法计算了两种工艺淬火的９ＣｒＳｉ双曲线管材矫直辊残余应力分布。结果表明，与常规淬火相比，差温加热淬火能降低残余应力峰值，并使内孔表面呈压应力状态，有助于减小淬火开裂倾向．计算所得的常规淬火工件残余应力峰值位置，与实际生产中工件开裂部位相同，表明本文所用计算方法可行。     

发动机铝铸件三维凝固过程数值模拟研究

研究了应用有限元法进行发动机铝铸件三维凝固过程的数值模拟，建立了铸件／铸型等效边界条件，提出了凝固潜热的有效处理方法。应用自己开发的铸件三维凝固过程有限元分析软件包对发动机铸件进行了凝固数值模拟计算，取得了较为满意的结果。