不同喷丸工艺下残余应力沿深度的分布规律

不同喷丸工艺下残余应力沿深度的分布规律利用X射线衍射法系统研究了16种不同喷丸工艺产生的残余应力。每个工件取4个不同位置测点,每测点在表面下250μm范围内取8个测试深度,采用电解抛光进行剥层,结果表明:国产弹丸最大残余压应力出现在表面下50μm处,影响层深150μm;进口弹丸最大应力出现在50⁷5μm处,影响层深为200μm;喷丸工艺中抛头转速与阿尔门值成正比,随阿尔门值增大残余应力略有增加,但残余应力最大值与阿尔门值之间没有定量对应关系;喷丸后残余应力的影响层深度与弹丸特性有直接关系,而与抛头转速无关。     

用X射线衍射仪测定金属表面残余应力

本文利用[日本]D/MAX—ⅢB 型 X 射线衍射仪,提出一种无损测定金属表面宏观残余应力的测定方法。既开发对其金属微观性能和物相定量分析的精密测试方法,又扩大了该仪器的使用范围。     

钙铝硅系微晶玻璃残余应力的初探

介绍了 X射线衍射法测试应力的原理 ,并用 X射线衍射法测定了 Ca O- Al2 O3- Si O2 系微晶玻璃的残余应力 ,结合应力测试结果探讨了 Ca O- Al2 O3- Si O2 系微晶玻璃残余应力的形成原理。 X射线衍射法测试残余应力结果表明 ,试样表面的残余应力为压应力 ,并且当试样表面经过机械磨抛后 ,压应力值变小     

硬质合金材料的残余应力测定

残余应力对硬质合金材料的性能及使用有重大影响,但有关应力测量的报道尚不多。采用胶结相作为测试对象较为合理,但在测定中却遇到了难以克服的困难。以此,作者提出用材料的主要物相——WC 作为测量依据,并制定了具体的方案及程序。又以模具为例,提供了几种状态下的测定结果并作了较详尽的分析讨论。测定结果表明:再现性是良好的,各种状态下材料应力的变化是显著的,合乎逻辑的。     

采用X射线法测算金属材料内部残余应力的研究

阐述了采用Ｘ射线法测量经感应加热淬火后的４５号钢试样内部的残余应力的原理和方法．试验表明,用Ｘ射线法测量和用修正公式计算残余应力沿层深的分布准确、可靠．     

X射线法测量粘结炸药的残余应力

用X射线衍射法测量了高聚物粘结炸药(PBX)的残余应力,在2θ=72.5°附近发现三氨基三硝基苯(TATB)的新衍射峰,测出PBX的残余应力均为拉应力,大小约几个兆帕,边缘位置应力大于中心部位,对样品进行热处理或放置一段时间后应力减小,不同成型压力PBX的晶粒尺寸有差异。实验结果表明,X射线衍射法测量PBX的残余应力是一种方便有效的方法,对PBX残余应力的研究及其应用具有重要意义。     

X射线衍射法测量冷轧带钢残余应力

残余应力的不均匀分布是影响板形的根本原因。为了深入了解冷轧带钢残余应力的分布情况,文章采用X射线衍射法对在不同轧制条件下冷轧后带钢的残余应力进行了测量分析,研究了残余应力沿板厚方向的变化、张力对残余应力分布的影响以及残余应力与板形的关系。研究的结论对制定与完善板带轧制规程、提高板形质量具有重要意义。     

X射线法测量微晶玻璃残余应力的误差分析

探讨了X射线法测量微晶玻璃残余应力的原理及该方法对残余应力值精确度的影响。采用不同的衍射角对微晶玻璃的应力进行测试，对应力结果进行了比较，分析了应力产生误差的原因。发现选择较高的衍射角并延长衍射时间，测试中各应力值点与用最小二乘法所拟合出的直线之间的偏差较小，这说明各点的线性和相关性较好．可以减小X射线法残余应力测试的误差。     

硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验

为满足超精密车削加工零件低表面应力的使用性能要求,采用有限元和试验相结合的方法,对硬铝合金进行微米级的超精密车削仿真和试验.分析切削过程的切削力和切削温度,研究已加工表面残余应力产生的原因及残余应力的性质,得到切削深度和切削速度对已加工表面残余应力的影响规律.仿真结果表明:金刚石刀具车削硬铝合金,切削温度低,切削力小,但是单位切削力大.切削力是已加工表面形成残余压应力的主导因素.表层残余应力随着切削深度的增加而变大,随着切削速度的增大反而有减小的趋势.在微米级硬铝合金的超精密切削过程中,切削深度对已加工表面残余应力的影响更为显著.进行微米级的超精密车削试验,采用XRD对表层残余应力进行测量,对有限元仿真结果进行了验证,为硬铝合金超精密车削表面残余应力的控制打下理论基础.     

厚板焊接中焊接残余应力的分布规律

通过对厚板焊接构进行条形切割解体，从而实测截面上焊接残余应力的大小，并根据统计理论，总结出厚板中焊接残余应力在截面上的分布规律。     

Influences of Tool Wear on Residual Stress and Fatigue Life of Workpiece in Hard Cutting Process

硬态车削过程刀具磨损对残余应力和工件寿命的影响

岳彩旭,朱磊,冯磊,刘俊,郝胜宇,任广旭

（1. 哈尔滨工程大学 机电工程学院, 哈尔滨 150001;

2. 哈尔滨理工大学 机械与动力工程学院,哈尔滨 150080）

创新点说明：

本文主要研究淬硬钢Cr12MoV车削加工刀具磨损对加工表面残余应力和疲劳寿命的影响,研究结果为实际工况下工件已加工表面应力状态的控制和疲劳性能的控制提供了理论支持。

研究目的：

疲劳在金属零部件所有的失效形式中占有很大比例。特别是轴类零件,由于这类零件大多承受着不同的外载荷甚至多种载荷的交加,这种实际工况下的部件的意外事故多数是由于疲劳失效。由于疲劳失效给国家财产以及人身安全造成了巨大的隐患,因此有效的精确的预测与延长疲劳寿命成为制造工作者的一种使命。

残余应力是影响零部件疲劳性能最关键的因素之一,同时也是作为加工参数与表面性能中连接的桥梁。在传统的研究工作中达成的共识是残余压应力在延迟疲劳裂纹扩展与延长疲劳寿命中起着积极作用,但是没有整体的考虑残余应力的波动性与压应力分布模式在加工参数与疲劳性能中扮演的角色。

故本文主要研究硬态车削过程刀具磨损对残余应力和工件寿命的影响,研究结果为实际工况下工件已加工表面应力状态的控制和疲劳性能的控制提供了理论支持。

研究方法：

（1）采用不同磨损量的PCBN刀具,对淬硬模具钢Cr12MoV硬态车削过程展开实验研究。通过对残余应力离散度进行分析,拟合不同刀具磨损下的离散度指标与分布曲线,进而分析了刀具磨损对已加工表面残余应力分布的影响机制。

（2）结合疲劳力学与数理统计理论建立了应力离散度-疲劳寿命差异的数学模型,对切削后的标准试件进行了旋转弯曲实验研究,通过工件断口形貌和疲劳寿命的研究揭示了刀具磨损这一关键切削条件对工件疲劳寿命的影响。

（3）主要设备或仪器：大连机床厂生产的型号为CK6150的机床、株钻石公司牌号为MVJNR2020K16的PCBN刀具、加拿大PROTO公司的iXRD型X射线衍射应力测试系统和螺旋测微仪。

结果：

（1）残余应力离散度随着刀具磨损的增加而增大;同理,当刀具磨损在一定限度内,残余应力也随着刀具磨损的增加而增大,刀具磨损的增加会引起已加工表面压应力面积的增大和压应力层深度的增加;

（2）提出并建立了应力离散度-疲劳寿命差异数学模型,分析出残余应力引起应力幅值的波动与疲劳呈线性关系,通过疲劳弯曲试验验证了该模型的科学性和准确性。

（3）通过旋转弯曲疲劳断口裂纹特征分析,得到本文试件断口裂纹源区为半圆形,扩展区域类似沙滩粒;并且随着残余压应力面积增大,裂纹扩展距离增大,疲劳寿命越长。

（4）旋转弯曲疲劳实验结果表明刀具磨损量越大,疲劳寿命越长;反之,试件寿命越短。

结论：

（1）当刀具磨损在一定限度内,残余应力离散度和残余应力都随着刀具磨损的增加而增大,并且两者机理相同,主要是因为刀具磨损的增加会引起已加工表面压应力面积的增大和压应力层深度的增加;

（2）旋转弯曲疲劳试件断口的裂纹源区为半圆形,裂纹源区呈现的特点是较为光亮与平滑,这是由于其最先断裂扩展速度较为迟缓。随着旋转弯曲疲劳实验的进行,试件裂纹由裂纹源不断扩展,进而形成扩展速率较慢的裂纹扩展区,这里与裂纹扩展方向垂直的弧形线为该区域的重要标志,因为可以从其形状的变化来观察线端处所受应力的大小和组织形态。

（3）在刀具磨损在合理的范围内,当刀具磨损量增加时,使表面残余压应力面积越大,进而使得疲劳寿命越长;反之,试件寿命越短。为实际工况下工件已加工表面应力状态的控制和疲劳性能的控制提供了理论支持。

关键词：硬态车削,刀具磨损,表面残余应力,残余应力离散度,疲劳寿命

     

厚板焊接残余应力的测试

运用条形切割法 ,对桥梁、建筑等结构设计中常用的厚板焊接箱形杆件等构件的残余应力分布进行实例测试 ,通过对测试数据的分析整理 ,得出厚板焊接箱形杆件和 T形杆件截面纵向残余应力分布情况 ,为进一步总结焊接结构的残余应力分布规律提供了基础 .     

原油指进、剩余油分布的实验研究

利用自行开发的物理模型实验装置，测定了不同粘度比、不同驱替速度下，原油的指进和剩余油分布规律，不仅得到了有实际意义的实验结果，而且为渗流的网络模拟提供了依据，也为渗流实验定量分析引入了一种新方法。     

钎焊时压力载荷对金刚石接头残余应力的影响

针对金刚石与其他材料连接时接头处容易产生较大的应力而导致接头连接强度下降的问题，采用Marc有限元分析方法，模拟了用Ag—Cu—Ti钎料钎焊金刚石与硬质合金接头的应力分布情况，研究了试件在钎焊过程加载和不加载时对应力分布的影响．结果表明，对试件施加一定的裁荷比未加载荷时接头的最大残余应力值小，且模拟结果具有较高的准确性，为确定实际工艺参数提供了依据．     

残余应力场中疲劳裂纹闭合的数值分析

本章基于塑性诱导裂纹闭合原理,通过弹塑性有限元方法对残余应力场中疲劳裂纹扩展过程进行模拟,阐释残余应力场中的裂纹扩展行为。论文阐述了模拟疲劳裂纹扩展的方法、残余应力生成方法和残余应力场中裂纹张开、闭合应力的计算方法。模拟了焊接产生的拉伸控制残余应力场和冷胀孔产生的压缩控制残余应力场中的疲劳裂纹扩展,分析了残余应力对裂纹闭合效应的影响。分析结果表明,与不含残余应力场的情况相比,拉伸残余应力具有抵消裂纹闭合效应、促进裂纹扩展的作用,并得出权函数法不适用于这种条件下的疲劳裂纹扩展分析的结论;而压缩残余应力具有增强裂纹闭合效应、抑制裂纹扩展的作用。通过数值分析研究残余应力场中的疲劳裂纹闭合效应,能够考虑裂纹扩展中外载与残余应力相互作用引起的残余应力变化,有助于理解残余应力对裂纹扩展的作用机理和进行裂纹扩展预测。