SA-FEM相结合的方法优化波纹轨腰钢轨结构

波纹轨腰钢轨已经轧制成功,这种新型钢轨的力学性能比普通钢轨好。波纹轨腰钢轨的波纹参数对其力学性能有直接影响,所以对波纹轨腰钢轨的波纹参数进行优化是十分必要的。本文把模拟退火算法(SA)和有限单元法(FEM)有机地结合起来,建立了一种新的结构优化方法。并编制SA和FEM相结合的程序,优化波纹轨腰钢轨的波纹参数。     

地铁钢轨轨腰开裂失效分析

采用化学成分分析、断口宏观和微观分析、金相分析、硬度测试等方法,对某地铁钢轨轨腰位置发生开裂的原因进行了分析。结果表明:焊瘤表面质量差、焊缝中心存在网状铁素体以及基材非金属夹杂物含量超标等因素,导致钢轨在轨腰位置于外力作用下发生一次性脆性开裂。最后针对钢轨开裂原因提出了改进措施。     

钢轨闪光焊接后轨腰原始裂纹的特征

在U75V钢轨的端部轨腰处采用线切割和高频疲劳预制轨腰裂纹,并进行闪光焊接,在放置7a（天）后对焊接接头试样的裂纹表面形貌和脱碳现象进行了分析和研究。研究表明,预制轨腰裂纹与其他轨腰焊接水平裂纹的宏观和微观区别,为今后焊接接头处的轨腰水平裂纹质量检验和判断提供了依据。     

钢轨闪光焊接轨腰横向裂纹产生原因分析

正一、钢轨裂缝概况无缝线路长钢轨焊接技术主要采用闪光对焊方式,目前国内钢轨闪光焊接占轨道运行线路的绝大多数,其比例超过90%。然而钢轨焊接位置由于工艺和现场的状况差异,在列车运行过程中,还是脆弱位置点,容易出现裂纹。本文对一例钢轨焊接位轨腰部位裂纹形成原因进行宏观断口形貌、微观形貌、金相组织等测试分析,试图找出裂纹形成原因。钢轨裂缝样件整体状态如图1所示,为P60型的钢     

梯度陶瓷喷嘴残余应力的有限元分析

为了提高喷嘴的抗冲蚀磨损能力,将梯度功能材料理论运用于喷嘴材料的设计中,改传统的均质喷嘴材料为非均质喷嘴材料,提出在梯度陶瓷喷嘴制备中将残余压应力引入喷嘴入口的设计目标.在组成分布指数一定的条件下,针对主要设计参数对梯度陶瓷喷嘴残余应力的影响进行有限元分析,探讨了梯度层厚度、临界梯度层材料组分差对SiC/(W,Ti)C单梯度陶瓷喷嘴残余热应力的影响规律,在组成分布指数取0.5时,优化SiC/(W,Ti)C梯度陶瓷喷嘴梯度层厚和临界梯度层材料组分差.结果表明,残余应力随梯度层厚h及临界梯度层SiC体积组分差的不同产生很大差异,合理设计梯度层厚h及临界梯度层SiC体积组分差可在喷嘴入口形成有效残余压应力,最佳梯度层厚为5mm,临界梯度层SiC组分差小于5%(体积分数).     

基于ANSYS的焊接残余应力的有限元分析

焊接残余应力的降低了焊接件的刚度和稳定性,采用有限元分析软件ANSYS的热一结构耦合和单元生死分析功能对钢板焊接过程进行模拟仿真,分析焊接残余应力分布的规律,为复杂焊接结构的温度分析和应力分析提供一定的依据。     

钛/瓷连接界面残余应力有限元分析

采用有限元法分析了钛/瓷、钛/ZrO2/瓷连接冷却过程中界面残余应力形成的大小和分布特征.结果表明,钛/瓷试样在结合界面处存在较大的残余应力.在平行于界面的方向上,陶瓷表面受拉应力的作用,易导致表面裂纹的产生.钛/瓷界面的边缘处存在较大的应力集中,尤其是结合界面位于Z向棱边的顶角处,应力集中较为明显,易导致瓷崩和瓷裂.ZrO2中间层可抑制钛表面过度氧化,缓和钛/瓷界面应力集中,提高钛/瓷结合强度,降低陶瓷层裂纹倾向.     

碳纳米管增强镁基复合材料热残余应力的有限元分析

为了探寻Ni层厚度对镀镍碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料(Ni-CNTs/AZ91D)中热残余应力的影响, 在实验基础上, 建立不同Ni层厚度时Ni-CNTs/AZ91D复合材料的有限元模型, 模拟了Ni-CNTs/AZ91D复合材料中热残余应力的分布。研究发现: 在碳纳米管表面镀镍能够明显降低Ni-CNTs/AZ91D复合材料中的热残余应力。Ni-CNTs/AZ91D复合材料中, 热残余应力在Ni层厚度为6nm时最小; Ni层厚度由2nm增至6nm时, 热残余应力随着Ni层厚度的增加而减小; 当Ni层厚度超过6 nm时热残余应力随着Ni层厚度的增加而增大。复合材料中热残余应力的最大值随碳纳米管表面Ni层厚度的增加向Ni层与基体的界面移动。      

铍环形焊件残余应力的有限元分析与测试

采用有限无限元分析法和Ｘ射线应力测试法对铍环形焊件的残余应力分布规律进行了研究。对有限元计算值采用一定加权平均处理后与Ｘ射线实测值进行了对比，结果表明，两者基本吻合，所反映出的应力变化趋势基本一致。     

U75钢轨闪光焊接头轨腰断后伸长率不合格原因分析

采用化学成分分析、力学性能测试、金相检验和断口分析等方法,分析了U75V钢轨闪光焊接头轨腰拉伸断后伸长率不合格的原因。结果表明:钢轨接头和钢轨母材轨腰大量密集分布MnS夹杂物(评级达到3.0级),长条状的MnS夹杂物经闪光焊顶锻后,随金属流线偏转45°方向,当与拉伸过程中的45°最大剪切应力平行时,相当于MnS夹杂物受到横向拉伸剪切,裂纹容易在夹杂物中开裂和扩展,故断后伸长率很低。     

U形试块残余应力超声检测及有限元分析

为验证超声检测残余应力的精度与检测深度问题,该文提出并设计一种能够施加定值载荷应力的U形试块来模拟构件中的残余应力。通过残余应力超声检测系统激励5 MHz、4 MHz等其他不同频率的超声换能器,对U形试块在缺口施加拉压载荷,使试块处于闭合、张开的不同状态来模拟构件中的拉压状态,对U形试块的上表面不同位置和后侧面不同深度处的应力值进行超声残余应力无损检测。同时将其检测结果与同等条件下ABAQUS有限元仿真分析的结果进行对比,验证该系统对表面残余应力及试块内部梯度残余应力检测的准确性。另外,该试块也为残余应力超声检测系统的校准提供方法。     

激光相变硬化残余应力研究

本文主要采用X射线法对激光相变硬化处理后试样表面至内部的残余应力进行逐层测定。并辅以小孔应力释放法予以比较。结果表明:在通常激光相变硬化处理参数下,碳钢的残余应力按正弦波规津分布。表面为压应力,内部为拉应力。其幅值随激光参数减小而减小。二次激光相变硬化处理的残余应力为拉应力。本文对残余应力在激光相变硬化处理热循环过程中的形成进行了解释。在最初升温阶段,表面发生热塑性变形而形成少量压应变。在随后的冷却过程中产生拉应变。当发生奥氏体向马氏体组织转变时,又产生压应变。因此,最终残余应力状态是表面达到的温度,塑性屈服量,组织转变量等因素综合影响的结果。而与是终形成的组织,残余奥氏体量等没有对应关系。     

爆炸消除焊接残余应力研究

用条状炸药对碳钢、低合金钢、调质钢和奥氏体不锈钢进行爆炸消除焊接残余应力试验。已经在压力容器、石油化工反应塔、氧化铝厂脱硅槽、水电站压力钢管等大中型焊接结构上使用。     

热轧TRIP钢残余奥氏体及其稳定性研究

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉伸实验等方法,研究三种工艺制备的热轧TRIP钢残余奥氏体及其碳含量和稳定性.结果显示:贝氏体区停留时间对残余奥氏体量影响较大,当在贝氏体区模拟卷取时,残余奥氏体量最多;适当的增加弛豫时间,会增加最终组织中残余奥氏体的碳含量;残奥碳含量,还有残余奥氏体的形状和晶粒大小及周围...     

过渡层特性对金刚石涂层残余应力影响的有限元模拟

采用热．力耦合有限元方法对包含过渡层的金刚石涂层一硬质合金基体内的残余应力进行了数值模拟，重点研究了过渡层的特性（弹性模量和热膨胀系数）对金刚石涂层的各应力分量沿界面的最大值的影响。结果表明，随着过渡层弹性模量的增加，径向应力和轴向应力在界面处的最大值均减小，而剪应力的最大值则增大；随着过渡层热膨胀系数的增加，上述各应力分量在界面处的最大值均增大；受过渡层特性影响最敏感的是剪应力。     

应力环实测轧辊的残余应力

选用球墨铸铁、冷硬铸铁、贝氏体铸铁3种轧辊材料,分别在不同的热处理工艺处理和未处理的轧辊本体上截取应力环试样,测定了轧辊内部的残余应力。从理论上推导证明了应力环试样应力计算的关系式。确定了轧辊中存在的应力分量。测试结果显示了处理状态对消除应力的影响程度,轧辊中的残余应力在不同材料和不同热处理状态差别较大。     

金属材料残余应力的测定方法

铸造、锻压、焊接、喷涂等各类机械加工成型过程都会使材料引入残余应力,残余应力的存在是构件失效的主要原因之一,准确测定工件的应力状态对产品质量的控制有着重要的意义。简要介绍了常用金属材料残余应力的测定原理与方法,概述了残余应力不同测试标准的适用性和局限性,重点阐述了sin~2ψ与cosα两种X射线法测定残余应力的理论和标准,并展望了残余应力测定的发展方向。     

高体积分数SiCp/Al复合材料铣削残余应力有限元模拟

高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料具有优良的综合物理力学性能,其难加工性制约着该材料的应用与发展,切削加工产生的表面残余应力严重影响了工件的结构和尺寸精度稳定性。为了研究高体积分数SiCp/Al复合材料的铣削加工表面残余应力,采用有限元分析软件ABAQUS建立了基于正交切削的平面应变模型,并对建立的宏观等效模型进行模拟分析。在模拟结果中,分析并得出了不同切削速度和每齿进给量对工件加工表面残余应力的影响规律以及沿工件层深方向的残余应力分布情况。     

Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层残余应力的有限元分析

设计了Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层,使用有限元软件分析了成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度等参数对涂层/基体界面残余热应力的影响。结果表明:功能梯度材料的最佳成分梯度指数为m=1;涂层最佳层数为3-5层;涂层最佳厚度为1-1.5 mm;涂层表层主要分布为径向压应力;在涂层/基体界面的边缘区域应力集中较为严重;涂层/基体界面处的径向应力、轴向应力和剪切应力与成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度有密切的关系。用涂搪法制备了梯度涂层,用X射线衍射法(XRD)测试了涂层表面残余应力,验证了有限元结果的准确性。     

车铣加工表面层残余应力的研究

本文通过对多种金属材料进行车铣加工实验,从表面层残余应力的性质及其大小等方面,对车铣加工进行深入的理论分析,从而为选择合理的工艺参数提供依据,以提高车铣的加工效率和工件的表面质量,达到指导实际生产加工的目的。