钛合金高速铣削加工表面残余应力的模拟研究

采用有限元法建立了更接近实际的铣刀结构模型及三维铣削模型,对不同刀具参数和切削参数条件下高速铣削钛合金Ti6Al4V的表面残余应力进行了仿真分析,得到了各因素对表面残余应力分布的影响规律。结果表明:工件的残余应力在表层由拉应力迅速的转变为压应力,在100~200μm之间出现残余压应力的最大值。工件表层残余应力随刀具前角、切削速度和每齿进给量的增加而减小,切削深度对表层残余应力的影响不是很明显。     

钛合金超声椭圆振动铣削残余应力有限元仿真

为了分析在超声椭圆振动铣削加工中振动参数和切削参数对TC4工件残余应力的影响,运用ABAQUS有限元软件模拟了钛合金超声椭圆振动铣削加工过程.采用单因素试验法和正交试验法,研究进给方向上振动参数和切削参数对工件残余应力的影响,并用极差法分析实验数据得到其优化参数组合.研究表明,在钛合金超声椭圆振动铣削加工中,对工件的残...     

BT20钛合金电子束焊接残余应力三维有限元数值模拟

研究钛合金电子束焊接构件残余应力的大小和分布，了解残余应力的形成机理，具有十分重要的理论和实际意义。作者利用ANSYS程序模拟了BT20钛合金电子束焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及焊接接头应力场的变化和残余应力的分布。计算结果表明，钛合金薄板焊缝中心残余拉应力的峰值达到焊缝金属屈服强度σn的60％-70％；焊后电子束局部热处理可以降低焊缝中心处的拉伸残余应力值，降低约50％左右；用所建模型计算得到的数值结果规律与实测的残余应力值基本一致。     

钛合金Ti6Al4V高速铣削三维有限元仿真分析

文章基于有限元分析软件ABAQUS,针对钛合金Ti6Al4V的高速铣削过程,建立了更加真实的三维有限元模型,模拟出切屑的形成过程,得到了铣削过程的应力分布云图、铣削温度分布云图以及铣削力曲线,并通过铣削力实验验证了所建立有限元模型的正确性。最后基于该有限元模型研究了不同切削参数下铣削力的变化规律,结果表明:铣削力随着轴向切深ap,径向切深ae,每齿进给量fz的增大而增大,但各参数对进给力Fx影响最大,径向力Fy次之,对轴向力Fz影响最小。而随着切削速度vc的增大铣削力变化很小。其中对铣削力影响主次顺序是:轴向切深ap每齿进给量fz、径向切深ae切削速度vc。     

BT20钛合金电子束热处理残余应力计算

利用三维有限元分析软件，模拟了BT20钛合金薄板焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及残余应力的分布。结合数值计算，讨论了不同的热处理方式以及热处理工艺参数对焊接接头残余应力分布的影响。结果表明，在钛合金薄板焊缝的背面进行电子束局部热处理，可以显著降低焊缝中心处的残余拉应力。数值计算结果还表明，在其它工艺参数相同的情况下，随着局部热处理加热宽度和加热时间的增加，焊缝及近缝区的纵向残余应力随之降低，同时产生残余应力的范围也随之增大。     

钛合金电子束焊接应力分析的有限元模型

建立了两种钛合金平板电子束焊接应力场的数值分析模型，针对4mm厚的TC11钛合金平板试件，计算分析不同计算模型对电子束焊接残余应力的影响。结果表明厚度为4mm的平板电子束焊接接头，在焊缝及其近缝区很窄的区域内，存在着数值接近材料屈服极限的纵向残余拉应力，而表面横向残余应力则为压应力，且残余应力在厚度上也呈不均匀分布，数值计算模型应根据研究问题的特点来选取。     

铣削加工对铝合金薄壁件残余应力的影响

研究了铣削加工对铝合金薄壁件残余应力的影响。在有限元软件MSC.MARC中建立了三维有限元模型,通过二次开发,编制了相应的子程序,分别用来向有限元模型中添加初始残余应力场,对节点施加铣削力,控制铣削路径和对模型的网格进行自适应细化,使用该模型进行薄壁零件的铣削仿真。结果表明:随着铣削的进行,试件余料内部应力不断释放,应力场出现重分布。通过比较不同铣削深度时的应力分布情况,得到了铣削加工对薄壁零件残余应力的影响规律。     

不锈钢/Ag-Cu-Ti/钛合金钎焊接头残余应力模拟研究

采用热弹塑性有限元方法,在考虑了1Cr18Ni9Ti不锈钢和Ti-6Al-4V钛合金的主要热物理性能随温度变化的条件下,计算了1Cr18Ni9Ti不锈钢/Ag-Cu-Ti/Ti-6Al-4V钛合金钎焊接头中的残余热应力大小和分布。计算结果表明,σy在靠近界面的钛合金外表面一侧存在一个应力最大值,且该应力为拉应力,同时σx,τxy也在界面附近存在应力峰值;残余应力会导致钎焊接头在未达到许用强度的条件下产生断裂,和钎焊试验结果具有一致性。     

基于ABAQUS的复合材料铣削过程仿真分析

基于ABAQUS系统强大的变形分析功能,对碳化硅颗粒增强铝基的铣削过程进行了有限元模拟分析。讨论了材料的等效简化模型、材料的各项参数、切屑与刀具间的摩擦类型以及网格的划分等关键技术问题。通过有限元分析,得到了铣削力各分量曲线并对其结果进行了分析。研究了铣削过程中工件中残余应力的分布情况,仿真结果与前人的试验结果具有较好的一致性。说明实际加工过程相符的真正意义上的三维有限元模拟是可行的,可以对铣削加工的合理优化提供确定的依据。该研究也可以拓展到其他材料铣削过程的三维有限元模拟中。     

铝合金6061-T6三维铣削加工有限元仿真及实验

为了获得6061-T6铝合金材料在铣削过程中铣削参数对铣刀切削性能的影响,使用有限元软件AdvantEdge建立有限元模型,研究了铣削深度、铣削宽度和主轴转速对切削力及温度的影响。根据仿真结果分析可得,铣削参数对切削力的影响铣削深度﹥铣削宽度﹥主轴转速;对温度的影响铣削宽度﹥铣削深度﹥主轴转速。通过实验对比,发现仿真结果与实验结果误差不超过30%,且切削力的走向基本一致,说明仿真结果是可信的。     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布。主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响。研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反。界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮。     

Finite Element Simulation for Welding Residual Stress and Creep Damage of Welded Joint

基于大型有限元软件Abaqus及其用户子程序(Umat)功能, 开发了焊接残余应力与蠕变损伤耦合计算程序, 对高温用焊接接头残余应力作用下的蠕变损伤行为进行有限元模拟, 并与无焊接残余应力状态下的蠕变损伤情况 进行比较. 研究结果表明, 在炉管焊接状态下, 焊接残余应力最大值集中在焊缝和热影响区处, 并且轴向与环向 残余应力较高. 在高温环境下, 焊接接头初始态焊接残余应力较高, 虽然在短时间内应力松弛到较低的水平, 但 其蠕变损伤仍较大程度地受焊接残余应力的影响, 蠕变损伤分布与焊接残余应力的分布基本一致.     

Numerical Simulation of Controlling in Titanium Alloy Sheets Welding Residual Stress by Trailing Peening

It is a promising and new technology to apply welding with trailing peening to control welding stress and distortion of titanium alloy. Numerical simulation of conventional welding and welding with trailing peening of the titanium alloy sheet is carried out, using nonlinear finite element theory and the engineering analysis software MARC. The result shows that welding with trailing peening technology reduces longitudinal residual stress in welding joint effectively, and it is more effective to reduce residual stress to peen the weld than to peen the weld toe. It is a effective result that other technolooy and method used in welding can never achieved.     

焊接残余应力对氢扩散影响的有限元模拟

利用ABAQUS有限元软件开发的氢扩散耦合计算程序,对焊态和焊后热处理状态下残余应力对氢扩散的影响进行了数值模拟,并与无应力状态下的氢扩散进行了比较．结果表明,存在焊接残余应力梯度时,氢向高应力区富集,在热影响区附近,有一个氢浓度低谷,这是氢向高应力区长程扩散所致．经过焊后热处理,应力松弛效果明显,残余应力大幅下降,对氢扩散的影响也大大降低,氢的最高浓度降低了近40％．因此,焊后热处理可以有效降低材料在氢环境下开裂的敏感性．     

基于有限元的多次补焊焊接残余应力的数值模拟

应用有限元方法建立了补焊温度场的数学模型，并对温度场进行一定的简化。焊接应力分为热应力和组织应力两部分，分别给出了热应力和组织应力的计算模型。利用ANSYS有限元软件以BHW35钢补焊为例进行数值模拟，给出了有限元的实现过程。并分别给出了一次、三次、五次补焊的模拟结果。并将计算模拟值与实际测量数值比较。计算结果和实际测量数值基本吻合。并根据应力分布情况，得到一些结论，焊缝中心的残余应力变化不大；热影响区存在较高的残余拉应力，且同一位置，随修复次数的增加，应力值逐渐提高；残余拉应力区宽度变大。文中还给出了焊后热处理后的应力大小情况，以证明焊后热处理能改善应力分布。     

电弧增材制造钛合金界面处残余应力及其影响研究

采用电弧增材制造方法制备了含增材/基材界面钛合金板,采用轮廓法测量了其残余应力分布。建立了模拟紧凑拉伸(C(T))试样加工和裂纹扩展过程中残余应力发展的有限元模型,缺口状态C(T)试样内残余应力分布与轮廓法测试结果吻合良好。采用该模型讨论了试样内残余应力随裂纹扩展的变化规律及对裂纹扩展的影响。试验和数值分析结果表明:2种类型试样缺口状态的残余应力分布有很大差别,A类试样(缺口位于基材)残余压应力区域靠近缺口根部,C类试样(缺口位于增材)残余压应力区域远离缺口根部;A类试样内残余应力随裂纹扩展迅速释放,残余应力引起的应力强度因子较小;C类试样内残余应力随裂纹扩展变化较小,残余应力引起的应力强度因子较高,降低了疲劳裂纹扩展寿命。     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布.主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响.研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反.界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮.     

镍铬基合金管结构GTAW打底焊接变形和残余应力的有限元预测

采用钨极惰性气体保护焊(GTAW)方法对大口径Inconel 718镍铬合金管结构进行打底焊接,采用数值模拟方法预测了焊缝及其邻近区域的温度场、残余变形和残余应力的分布.数值模拟时,考虑了材料热物理性能参数随温度变化的非线性关系,同时也考虑了相变潜热对温度变化的影响.结果表明,最大焊接残余变形为0.236681mm,主要分布于焊缝及其邻近区域;残余应力主要以轴向残余拉应力为主,在0°和90°位置,最大值分别为468.5和307.9 MPa;在180°和270°位置,最大值分别为152.9和58.2 MPa.