7A52铝合金焊接结构件疲劳性能研究

用西南铝加工厂生产的6mm厚7A52铝合金板、5A56焊丝,采用手工氩弧焊接的方法,焊接了9件箱形模拟结构件。对其弯曲疲劳性能进行了研究,试验频率为4.5-6Hz,应力比R=0.1。试验后对铝合金模拟结构件疲劳断口形貌进行了微观分析,确定裂纹形成机制。结果表明,7A52焊接模拟结构件的疲劳特性为离散分布,说明模拟结构件疲劳现象是一种较为复杂、相互联系的多因素过程。因此,结合国外资料介绍铝合金焊接结构件的试验数据,经保守估算,7A52焊接结构件的弯曲疲劳寿命N=1×106次的疲劳强度值为σ0.1=45MPa。经扫描电镜微观分析表明,疲劳裂纹源均由焊接缺陷引起。     

某轮式车电动轮轮辋的有限元分析

某轮式车电动轮集成了外定子轮毂电机、行星减速机构和电磁鼓式制动器,需要设计满足空间尺寸需求和功能需求的新结构轮辋.从结构设计、刚强度校核和模态分析3个方面进行新轮辋的设计与校核.结果表明新设计的轮辋满足电动轮对轴向与径向空间的需求;与轮胎和制动鼓盘连接结构设计合理;在考虑胎压和负载时轮辋与地面之间3种典型位置下最大应力均小于材料屈服极限;轮辋的固有频率与制动鼓盘的固有频率在2 000 Hz之内没有接近的值.其整体性能满足该车电动轮的需要,目前正装车进行试验,未发现问题.     

超声冲击对7A05铝合金焊接接头性能的影响

对7A05铝合金采用双丝MIG焊接工艺得到的焊接接头进行超声冲击处理,并从焊趾处应变与应力、抗拉强度、疲劳寿命和疲劳断口扫描等方面对经过超声冲击处理和未经超声冲击处理的试样进行对比研究。研究结果显示,经过超声冲击处理的试样,焊趾处拉应力减小,抗拉强度增大,平均疲劳寿命变长。疲劳断口扫描显示冲击后材料在断裂前发生明显的塑性变形。     

特种设备钢丝绳的应力和疲劳寿命仿真分析

为分析钢丝绳在提升工作过程中绳上的应力分布和疲劳失效情况,以某型特种设备用6× 36 WS钢丝绳为研究对象,对钢丝绳在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力和疲劳寿命进行了仿真研究。建立钢丝绳的有限元模型,仿真分析了其在轴向拉伸和绕滑轮弯曲状态下的应力分布情况;进行钢丝的疲劳试验,得到了钢丝疲劳寿命数据;根据钢丝疲劳数据和钢丝绳有限元分析结果,依据Miner线性累积损伤理论进行了钢丝绳的疲劳寿命仿真分析。结果表明：钢丝绳在相邻钢丝接触区域、相邻绳股接触区域以及钢丝绳与滑轮接触区域应力较大,应力越大的部位,最先发生疲劳失效,疲劳寿命越小。     

车轮动态径向疲劳寿命预测

为解决汽车车轮安全使用性能和寿命要求的问题,对车轮动态径向疲劳寿命进行预测。建立车轮在径向 疲劳试验工况下的有限元模型,通过施加呈余弦函数分布的径向载荷,结合车轮的动态特性,运用nCode DesignLife 软件对其进行疲劳分析,预测车轮在径向疲劳实验时的疲劳寿命。研究结果表明：车轮的轮辐中部、内轮缘、轮辋 内胎圈座处和轮辋内侧是疲劳损伤的主要部位,可为车轮结构的进一步优化提供依据。     

重型车辆铝合金轮辋开裂原因分析

重型车辆铝合金轮辋在使用过程中易发生开裂。通过宏观形貌、显微组织、扫描电镜观察和能谱分析、化学成分检测、力学性能测试等手段,对其开裂原因进行分析。结果表明:铝合金轮辋发生开裂是由于卡槽根部过渡圆角R尺寸过小,造成了应力集中,致使K_1K_(1SCC)而发生应力腐蚀开裂;另外,铝合金轮辋内部存在的相偏析带在腐蚀介质下起阳极作用,加剧了铝合金轮辋发生应力腐蚀开裂。     

超声表面滚压对7075铝合金疲劳行为的影响

为探究超声表面滚压对7075铝合金疲劳行为的影响,采用超声表面轧制技术对7075铝合金试件精加工断面进行强化.用表面显微硬度测试仪、粗糙度测量仪、金相显微镜和X射线衍射应力分析仪等设备,对样品处理前后的表面粗糙度、金相、显微硬度、断裂形态和拉伸压缩疲劳性能进行分析.结果表明:超声强化后表面粗糙度从1.019μm降至0.136μm;表面显微硬度增至123.2HV0.2;表面残余应力增加-174.4 MPa,深度为1.75 mm;表层晶粒明显细化;中值疲劳寿命提高7.39倍;存活率取99.5％时,安全寿命提高5.65倍.由于表面粗糙度显著降低及更高的表面残余压应力,样品疲劳寿命显著改善.     

特种轮式车辆铝合金轮辋的关键技术研究

根据特种轮式车辆对轮辋性能的要求,对特种车辆铝合金轮辋的外载荷确定、材料和工艺的选取、结构设计优化以及试验方法 4个方面的关键技术进行了重点分析,综合考虑其与民用车辆轮辋的技术不同点,对外载荷的数值模拟方法、材料和工艺实施的具体步骤、轮辋结构薄弱点以及所应采用的具体实验方法进行阐述,最后给出了铝合金轮辋技术的发展方向.     

随机振动载荷下发射装置尾罩疲劳寿命分析

针对发射装置尾罩在随机振动试验中可能存在的疲劳破坏问题,采用有限元法对其随机振动疲劳寿命进行了预计。分析了频率响应,得到结构的应力传递函数。结合5A06铝合金的S-N曲线和加速度PSD激励,采用Dirlik法计算了尾罩随机振动疲劳寿命,结果满足随机振动试验的考核要求。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究

综述国内外铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究结果。包括接头不同区域的疲劳行为;工艺参数对疲劳强度的影响;微结构、残余应力、试件的几何形状对疲劳裂纹扩展速率的影响;总结摩擦点焊接头疲劳裂纹扩展的特点。对比分析铝合金熔焊和搅拌摩擦焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。     

铝合金齿轮泵泵体半固态挤压成形的数值模拟研究

采用半固态挤压方法生产零部件,可以消除铸造方法产生的气孔或疏松。通过线性回归的方法建立半固态A356铝合金在570～580℃高固相率温度范围内,不同应变和应变速率下的刚粘塑性本构关系。采用商业有限元模拟软件Deform-3D对A356铝合金材料半固态挤压成形齿轮泵泵体的成形过程进行数值模拟,得到成形过程的流动速度场、有效应力应变场、压力-行程曲线等,并对其进行简要的分析,得出成形过程中的金属流动情况。     

温热条件对7B04铝合金性能的影响

针对高强铝合金航空复杂构件室温成形难问题,通过电阻炉加热及冲压成形试验探究了温热条件对7B04铝合金硬度及成形性能的影响规律,通过差示扫描量热仪及透射电镜探讨其性能变化机理。研究结果表明：7B04铝合金加热后,升温速率越快,材料硬度下降越快;在400 ℃以上炉温条件下加热较长时间,硬度会先降后升;在200~450 ℃温度范围内,7B04板材冲压成形性能随出炉温度提高而提高,加热至400 ℃以上出炉冲压成形效果较好,升温速率的提高可以使7B04铝合金在硬度降幅相同的情况下,达到更高的成形温度,获得更好的成形性能。     

开缝衬套冷挤压孔疲劳寿命仿真模型建立及验证

利用有限元分析软件Abaqus和疲劳分析软件MSC.Fatigue联合仿真,建立冷挤压孔疲劳寿命仿真模型,研究冷挤压工艺对7050铝合金带孔试件疲劳寿命的强化效果。在有无衬套情况下,研究疲劳载荷及挤压量对冷挤压疲劳增寿效果的影响。仿真结果表明:带衬套挤压寿命强化效果好于无衬套挤压强化效果;在一定挤压范围内,挤压量越大,强化效果越好;经开缝衬套冷挤压后,7050带孔试件的疲劳寿命可提高2~8倍。将仿真结果与试验结果作比较,验证了该仿真模型的有效性。     

超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响

通过超声冲击试验和超声疲劳实验来探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。结果表明:由S-N曲线可知,在106~109寿命区间内,冲击态试样的疲劳性能要高于焊态。在应力为40 MPa载荷下,焊态试样的疲劳寿命为1.86×10~7,而冲击态试样的疲劳寿命为9.77×10~7,提高425%,说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头的疲劳寿命。裂纹都是萌生于焊趾区,试样的断口存在6个不同区域:疲劳源区、初始扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、柱状晶扩展区、瞬断区。     

陶瓷丸喷丸对2024HDT铝合金疲劳性能的影响

为提高2024HDT-T351新型铝合金的抗疲劳性能,采用陶瓷丸喷丸新技术研究了喷丸强度、覆盖率及表面完整性对2024HDT-T351铝合金疲劳性能的影响,利用X射线应力仪、粗糙度仪、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等,分析了喷丸强化对铝合金表面残余应力场、表面粗糙度、表面损伤及表面加工硬化的影响,以及疲劳抗力的作用机制。结果表明:在高周疲劳试验条件下,合理参数的喷丸强化处理能够有效改善铝合金的表面完整性,显著提高铝合金的疲劳抗力,而过高强度或覆盖率的喷丸处理则不利于铝合金的表面完整性,因而不能有效改善铝合金的疲劳性能;在近低周疲劳试验条件下,高交变应力使喷丸引入的表层残余压应力严重松弛,喷丸引入的不利因素(粗糙度增大和组织损伤等)与有利因素的作用彼此抵消,此时喷丸处理不能有效改善铝合金的疲劳性能。     

模具参数对钨合金液力挤压应力场及模具压力影响数值仿真研究

用弹塑性有限元法研究模具参数对钨合金液力挤压应力场及模具压力的影响规律。结果表明:随模具角度的增大,制品表面的拉应力、周向拉应力、外圆附近剪应力呈不断增大的趋势;摩擦因数对轴向和周向应力的影响较小,径向拉应力随摩擦因数的增大而减小;随着挤压比的增大,表面轴向最大拉应力、径向压应力随之增大,而周向应力、径向拉应力随挤压比增大而减小;模具角度为30°时,模具压力最小;随着挤压比的增加,模具压力增大。     

身管内表面横纹萌生的力学成因及安全裂纹尺度估计

通过对某火炮机械自紧残余应力进行分析以及对射击时身管宏观受力进行计算,结合大型摸底及身管解剖试验,综合分析表明:该火炮身管内表面出现早期横纹本质与其他火炮没有区别,只是该身管内表面浅层轴向残余拉应力的存在有可能促进了横纹的过早出现.在身管内表面存在初始裂纹前提下,通过进一步对身管疲劳寿命的理论估计,即便不考虑残余应力对身管疲劳寿命的贡献,在设计给定参数条件下,理论估计的身管疲劳寿命仍高于火炮设计的弹道寿命,估计裂纹安全深度不大于6.78 mm.     

夹层结构自冲铆接头疲劳性能的研究

以不同泡沫金属为夹层进行自冲铆接头疲劳试验,采用二参数威布尔分布检验疲劳数据,并拟合各组试样的S-N曲线。用扫描电子显微镜观测不同疲劳区接头的典型疲劳断口,分析裂纹萌生形式,研究接头在不同应力下的失效机理。结果表明:以泡沫镍为夹层的接头疲劳寿命明显优于泡沫铁镍为夹层的接头;泡沫镍在微动过程中迁移流动能力较强,在磨屑床中起第三体润滑承载作用;接头的疲劳裂纹萌生于接头的铆接点下板或铆孔中心的下板一侧区域;铝合金疲劳源区晶粒滑移呈不均匀性,疲劳裂纹萌生于金属夹杂物、第二相处;接头的裂纹扩展区可观察到大量密集分布的疲劳条带,并伴有较深的二次裂纹;在瞬断区,铝合金自冲铆接头呈韧窝形貌。     

基于蒙特卡洛模拟的身管疲劳寿命加速试验与分析

为解决身管疲劳寿命试验时间长、费用高等问题,提出对身管进行加速寿命试验。基于蒙特卡洛方法对身管疲劳寿命的加速试验进行模拟,得到身管疲劳寿命的分布规律,同时对加速试验的基本假设进行验证,并估计出加速模型的参数。研究表明,身管的疲劳寿命在不同加速应力水平下均服从对数正态分布,加速因子与应力水平呈指数关系,通过加速模型估计的正常应力水平下身管疲劳寿命值与试验值之间的误差较小,验证了身管疲劳寿命加速试验的可行性。该研究为今后开展身管疲劳寿命的加速试验以估计身管疲劳寿命提供了一种理论方法。     

激光熔铸修理航空铝合金LY12CZ组织与疲劳性能

为修复腐蚀损伤的飞机铝合金构件,使用铝基稀土合金粉末,对预置模拟腐蚀损伤的铝合金(LY12CZ)试样进行激光熔铸修复,分析试样修复后熔铸层的显微组织结构,并对熔铸修理试样和无损试样进行疲劳对比试验。结果表明:熔铸层内为尺寸较小的等轴晶粒,尺寸为3~4μm;靠近熔铸界面处为具有定向凝固特征的柱状枝晶,晶轴垂直于界面,轴向尺寸可达30~40μm;激光熔铸修复的试样疲劳性能较完好试样大幅下降,主要原因为熔铸层内的熔铸加工缺陷形成了裂纹源,熔铸层底部的柱状枝晶具有较强的应力开裂倾向,熔铸残余拉应力加速裂纹的萌生与扩展。