坦克履带销表面强化残余应力分析

用X射线应力测量仪分别测定了坦克履带销经滚压，喷丸和滚压加喷丸三种表面强化后的表面残余应力。结果表明，滚压后履带销的表面残压应力在轴向和切向均较其余二者大，故在这三种工艺中，滚压应力坦克履带销的最佳表面强化工艺，滚压后再喷丸显著降低滚压工件表面残余压应力。     

缺口滚压强化后残余应力应变分布的数值模拟

缺口零件滚压后，由于塑性变形而引起的残余压应力可以大幅度地提高其疲劳性能。研究了用平面应变压入模型来模拟滚压过程的可行性，并通过大变形弹塑性有限元方法，对缺口根部表面以下的残余应力应变分布进行了分析和预测，详细讨论了材料强度、缺口半径ｒ以及压下量△ｈ对残余应力分布的影响。文中的预测结果与实验结果相符合。     

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。     

喷丸弹痕的研究及其在残余应力场分析中的应用

本文研究了5种直径的GCr15钢丸在系列载荷下,静压于经不同热处理的40Cr靶材后,压痕直径的分布规律。并据以提出塑性、弹性形变比的概念和确定喷丸等效载荷的方法,以及它们在计算喷丸残余应力场中的应用。最后计算了8种喷丸规范下的残余应力场,并经试验验证,二者吻合很好。     

结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理

对结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理进行了研究。采用金刚石单颗粒模拟砂轮磨削运动，通过改变切削参数和磨粒形状以真实模拟各种应力单独作用时对残余应力产生的影响，并用Ｘ射线衍射法测试表面残余应力。研究结果表明：陶瓷磨削残余应力主要由挤压应力、切削应力和热应力的综合作用引起；三这三种方法中，切削应力对残余应力的影响最小，挤压应力产生残余压应力，热应力产生残余拉应力。冷却条件显著影响残余应力。     

残余压应力与表面断裂韧度关系研究

研究了镍离子注入Ａｌ２Ｏ３陶瓷表面引起的残余压应力和表面断裂韧度的变化,并根据压痕裂纹的断裂力学原理,给出了初步的力学解释。结果表明,二者具有一致的变化规律。     

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.     

圆筒形各向异性材料中的残余应力分析

金属成型加工过程中由于变形不均匀而在成型部件中产生残余应力。在轴对称试样中测定轴向、径向及切向残余应力的准确方法是由Mesnage提出,并由Sachs进一步发展完善的。镗削法可用切削圓筒外表面材料时测得的内表面应变的类似过程进行补充。 本文的工作发展了先前对圆筒形弹性各向异性体材料中(即各向异性体主轴对应于圆筒轴向,径向和切向情况)残余应力分析。此外,本文考虑了具有残余剪应力的情况,这种残余剪应力是由于绕着圆筒轴扭转而产生并存在于圆筒中的。当这种剪应力存在时,残余应力分布的主轴将不平行于圆筒的主轴。     

碟簧的残余应力计算及失效分析

碟簧在生产过程中常发生开裂。本文根据Prandtl-Reuss弹塑性理论,编制了计算碟簧加载及卸载时应力状态的有限元程序。通过综合分析生产工艺流程、断口形态及应力计算结果,确定了碟黄开裂的物理机制及力学机制。     

喷丸对2219铝合金TIG焊接残余应力的影响

用不同喷丸参数对2219-T8铝合金TIG焊接接头进行强化处理。用X射线衍射仪(XRD)、盲孔应力仪(MTS3000)检测试样喷丸前后残余应力场。结果表明:喷丸处理前,垂直于焊缝的横截面,纵向应力呈不规则"几"字型分布,表现为焊缝附近区域存在较大残余拉应力,远离焊缝的母材区接近零应力状态,随试样厚度增大,残余应力峰值增大;喷丸处理后,垂直于焊缝的横截面表面应力呈不规则"V"型分布,表现为焊缝附近区域产生较大残余压应力。在相同丸径情况下,玻璃丸较钢丸表面压应力更大。喷丸处理后,焊缝内部有限范围内压应力呈不规则"S"型分布。对相同材质弹丸,随弹丸直径增大,压应力层深度逐渐增大。在相同丸径下,钢丸较玻璃丸压应力层和峰值更大,且随钢丸直径增大,残余压应力峰值所在位置逐渐内移,其值逐渐增大。     

电火花表面强化的热应力研究

分析电火花表面强化层的应力场特点,建立三维应力场模型,并利用APDL编程实现对应力场的有限元数值模拟,给出强化层和基体在不同位置、不同方向的应力分布和变化规律。结果表明:强化过程中,熔池及附近区域存在的巨大且剧烈变化的温度梯度和不一致的冷却速率使试样产生很大的热应力;由于热导率和热膨胀系数存在差异的缘故,各节点的应力值随着位置的变化而变化;试样的应力曲线在热影响区都存在突变,有强化层时,由于强化层和基体材料的比热容c和热导率κ不一致,加剧应力曲线在热影响区的突变;采用梯度强化层和热处理工艺可以有效地改善电火花表面强化层的应力分布。     

不同残余应力场中静载压痕周围的塑性区问题

压痕应变法由于其测试的方便性和准确性而受到越来越多的重视。该方法通过测量压痕周围弹性区应变增量,利用事先获得的应力应变关系求出残余应力大小。因而如何准确确定不同状态下压痕周围塑性区的尺寸对该方法具有重要意义。采用有限元模拟方法对不同应力场状态下,静载方法制造的压痕周围塑性区大小进行分析。发现在单向应力场中,当应力数值从最大压缩变化到最大拉伸时,沿受力方向的塑性区尺寸逐渐减小而垂直受力方向的尺寸逐渐增大。在双向应力场中,塑性区的变化规律比较复杂,但最大尺寸均小于最大拉伸。在研究不同应力场作用下压入载荷撤离前后塑性区的变化时发现,卸载回弹造成的塑性区尺寸变化不明显。本研究结果为确定压痕应变法测量残余应力时的应变栅位置提供依据。     

焊接残余应力的测试及研究

依据应力测量的基本理论,采用LabView语言编程自行设计制备了焊接残余应力测量系统。对45号钢和22SiMn2TiB钢焊缝的焊趾处进行超声冲击处理,并测量处理前、后的残余应力。结果表明,超声冲击处理能够将焊接残余拉应力转变为压应力,45号钢和22SiMn2TiB钢处理前、后的纵向残余应力均值为169、-63、296、-49MPa,下降率分别为137%和117%。     

钢桥面板U肋焊接处残余应力影响因素

以某跨海大桥钢桥面板U肋为研究对象,用ProCAST软件对钢材焊点残余应力进行计算机模拟,在冷却条件和稳态条件下,计算顶板与U肋间的纵向残余应力,改变顶板厚度、顶板宽度、焊件长度、U肋高度、坡口角,分析不同因素对残余应力的影响。结果表明:在稳态条件下,顶板宽度、U肋高度和坡口角对钢材U肋焊接处的残余压应力影响显著,而顶板厚度和焊件长度对焊接处残余压应力影响不明显。因此用顶板上缘和U肋内侧计算钢材残余应力是最优方案。     

7A52铝合金焊接接头高能喷丸前后的性能分析

采用高能喷丸技术对7A52铝合金双丝焊焊接接头表面进行处理,利用XRD、TEM和显微硬度仪对材料表面纳米化处理后的样品进行分析。结果表明:经过20 min高能喷丸处理,焊接接头表层的晶粒细化至纳米级,晶粒尺寸细小均匀;母材有η相析出。     

搅拌摩擦焊接中材料变形及残余应力分析

采用数值模拟手段,分析了在搅拌摩擦焊接过程中不同材料的变形情况及其残余应力的分布,研究了材料变形与残余应力之间的关系,并建立了异种金属搅拌摩擦焊接的模型。研究结果表明,搅拌摩擦焊接过程中材料的流动主要集中在焊接构件的后退侧,且在搅拌摩擦焊接过程中铝合金较钢表现出更好的流动性能。残余应力分布呈现典型的双峰特征,残余应力的最大值发生在热影响区的边界。拉伸残余应力较大的区域与等效塑性应变较大的区域具有较好的对应关系。异种金属焊接会增大焊接构件搅拌区内较软材料一侧的残余应力。     

连续油管钢带斜焊温度场及残余应力场数值模拟

采用有限单元法,模拟连续油管钢带斜焊及形变热处理过程中温度场和残余应力场的分布情况。结果表明:在焊接过程中焊缝附近温度梯度很大,远离焊缝的地方温度梯度渐渐趋于平缓;随着焊接热源的移动,温度中心也随之移动,最高温度可达母材的熔点,能量集中在很小的范围内,造成高度集中的瞬时热输入。焊后残余应力主要集中在焊缝附近,最大应力值为432 MPa;形变热处理之后残余应力集中分布在热处理区域的边界,最大应力值为431 MPa。对比发现形变热处理并不能减小或消除焊接残余应力,只能使残余应力重新分配,远离焊缝附近,使该位置的材料趋于安全。     

激光冲击强化技术的发展及应用

激光冲击强化(Laser shock processing简称LSP)又称激光喷丸,是一项新的表面强化处理技术。阐述了激光冲击强化技术的基本原理、激光表面强化处理的工艺优点和应用领域;介绍了国内外激光强化技术理论、工艺及设备的现状水平和实际应用情况;分析该技术在应用推广中亟待解决的设备研制、工艺改进等关键问题;提出了激光冲击处理技术目前需要解决的工艺问题,并对其未来的发展方向做了展望。