超声滚压工艺对TC4钛合金表面残余应力的影响

钛合金关节轴承是航空发动机的重要部件之一,但由于其润滑条件较差,极易产生磨损从而导致失效事故。采用超声滚压工艺对钛合金试件表面进行强化试验,以有效增强试件表面耐磨性能和抗疲劳特性,并着重研究静压力、滚压次数和主轴转速等超声滚压强化工艺参数对钛合金表面残余压应力与剪切应力的影响规律。试验结果与理论分析结果表明,残余压应力随着静压力、滚压次数和主轴转速的提高而增大,剪切应力随着静压力、滚压次数和主轴转速的提高而总体减小;滚压后试件表面可获得-2 000～-500 MPa的残余压应力和-600～-300 MPa的剪切应力。超声滚压技术可以有效提高钛合金材料表面的残余压应力,并有效降低表面的剪切应力。     

金属构件残余应力测量技术进展

残余应力是消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力,对构件的力学性能有显著影响,会引起零件发生翘曲或扭曲变形,甚至开裂,定量测量残余应力数值对改变构件疲劳寿命,预防构件发生脆性破坏具有重要意义。国内外对残余应力测量进行了深入的研究,提出了多种测试方法。详细介绍了有损及无损残余应力测量技术的测量原理及国内外目前研究现状,分析总结了影响测试精度的主要因素及改进方法;调研了目前市场上较先进的仪器设备及其供应厂家;针对盲孔法孔周围塑形变形及钻孔偏心、压痕法塑性区域半径、X射线衍射法试样内部显微组织结构、中子法零点漂移、超声波法测量尺寸带来的误差的重要改进技术;并对残余应力测量技术发展方向进行了展望。     

超声波消除铝合金焊接件残余应力的机理研究

介绍了残余应力的产生、影响及铸统消除焊接残余应力的方法和原理,并从宏观（应力应变）和微观（位错理论）两个方面阐述了利用超声波消除焊接残余应力的机理;利用盲孔法对铝合金焊接板残余应力消除前后进行了测量,其消除效果可达到38．7％,并采用金相分析的方法对焊缝组织进行了位错分析,证明经过超声处理后在焊缝组织中晶体产生位错滑移并细化了晶粒达到应力释放的目的,从而进一步证实了该方法的有效性.     

远场涡流无损检测技术在管道中的应用

远场涡流检测技术在国外发达国家中已充分应用于现场,且收效显著。国内还处于研究认识阶段。本文针对远场涡流检测技术的理论作了分析研究,并在实验室也做了相关的实验,实验结果表明,检测信号的幅值和相位可以反映套管的壁厚信息,检测信号的幅值和相位随管壁厚度成线性关系。     

基于空间脉冲响应的超声换能器声场研究

以空间脉冲响应为理论基础,建立了换能器空间声压模型,通过求任意时刻相交弧长对应圆心角的方法,计算了圆形和矩形换能器的脉冲响应函数,并仿真了其声轴线平面、横截面和声轴线的声压分布,通过与理论声压对比,仿真结果可以准确地反映换能器在空间辐射的声场。该方法对优化换能器设计参数和无损检测工艺、提高超声检测分辨率和可靠性有重要意义,也适用于其他形状换能器声场的计算。     

超声导波检测技术的发展、应用与挑战

回顾了近三十年的超声导波技术发展及应用,阐述了导波的频散现象及其求解方法,深入分析了导波激励的力学加载原理和模态选择原则。论述了导波的传感激励方法与装置,并比较了各种激励接收方法的特点与应用场合。对超声导波在板类、管类和复合材料中的应用进行了评述,并从提高缺陷检测能力的角度,介绍了时间反转法和相控阵法在超声导波技术中的应用。最后总结了当前导波技术面临的机遇与挑战。     

小波分析在裂纹型缺陷超声无损定量检测中的应用研究

根据超声检测的基本原理,建立了缺陷深度定量识别模型,结合超声信号自身的特点,应用具有多分辨率分析能力的小波方法对超声信号进行处理,提出了超声信号小波分析基函数的选择以及分解最大尺度的确定方法。对超声信号进行小波压缩,发现处理后的信号比原始波形更能体现出缺陷波的时域特征,提出了缺陷小波特征峰的概念,根据该特征峰所对应的时域位置建立了缺陷深度的物理测算方法。     

喷丸残余应力场有限元模拟研究进展

喷丸强化处理工艺可以显著提高金属材料的抗疲劳和抗应力腐蚀等性能,这与喷丸后在金属表面层形成的残余应力场紧密相关,因此对喷丸残余应力的大小及分布进行预测具有重要意义.对近年国内外喷丸残余应力场的有限元模拟进行评述,总结出6种典型的残余应力分析模型,分别是二维轴对称模型、四对称面模型、三对称面模型、双对称面模型、单对称面模...     

基于近场互谱法的医用聚焦超声场多参数检测

为实现医用聚焦超声场声学性能快速、准确检测,提出基于近场互谱测量技术的声参数检测方法。首先介绍了近场互谱法测量原理,实现聚焦声场的声压、声强、声功率检测;然后在COMSOL下建立聚焦换能器辐射声场有限元模型,分析其声场聚焦特性和传播形态,给出检测方案;最后,搭建了实验平台,验证了该方法的有效性和正确性。结果表明,通过聚焦声场的近场声源面预测焦域的声压分布,估算声功率,实现了对聚焦超声场的多个声性能参数检测,且具有较高的精度,有望应用于医用换能器的现场检测,有效监控医用聚焦超声设备的声性能,保证设备安全使用且满足治疗效果。     

焊接残余应力的小孔法测试

应用小孔释放法对系列手弧焊接接头的焊接残余应力分布进行测试，讨论了焊接残余应力的分布规律及其相关影响因素，对加载法消除焊接残余应力的效果进行了初步的验证。结果表明，焊接接头的应力不均匀性和不确定性是影响钢制压力容器安全性的关键，采用加载法可以有效地改善这种非均匀应力分布状况。     

基于AFM的纳米梁杨氏模量和残余应力测量

针对同一工艺流程下相同杨氏模量和残余应力的双端固支梁阵列,建立了简化的杨氏模量和残余拉应力的弯曲测试模型,并将应力刚化理论应用到几何非线性有限元分析中用于上述模型的理论误差评价.提出将拉曼频移测试与原子力显微镜(AFM)弯曲测试相结合的实验方案,首先利用拉曼频移判断结构中的应力拉压性质,随后利用AFM测量梁阵列的弹性系数,最终利用MATLAB求解超定方程组的方法解得梁阵列的杨氏模量和残余应力,测试结果证明了该实验方案的可行性.     

超声振动铣削加工Ti6Al4V的表面残余应力研究

建立了包含振动铣削、移除铣刀、载荷释放及降温等多个分析步的超声振动铣削三维有限元模型,对铣削表面的残余应力进行了仿真。通过有限元计算,得到了不同振动参数和铣削用量条件下加工表面的残余应力大小与分布情况,并根据振动切削表面残余应力的影响机制对仿真结果进行了分析。研究结果表明,对工件施加超声振动后,切削表面残余拉应力值明显减小;振动参数和铣削速度对残余应力的影响较大,而进给量对残余应力的影响较小,并通过相关实验验证了有限元仿真结果的正确性。     

超声与涡流复合式无损检测的机理及应用

基于超声与涡流复合检测技术的国内外现状,总结国内外各阶段复合式无损检测技术的特点,归纳研究热点,展望复合式检测技术的发展趋势。     

薄壁金属直缝圆焊管残余应力超声检测

为了研究小口径的薄壁金属直缝圆焊管焊接区域残余应力的大小,利用临界折射纵波对焊管焊接区域进行残余应力检测。结合静载拉伸实验标定了焊管的声弹性系数。结果表明,残余应力随着拉伸距离的增加而变大;拉伸距离相同时残余应力随着焊管直径的增大而增大;声弹性系数与焊管直径无关。通过与盲孔法检测实验的对比,结果表明了临界折射纵波检测残余应力是可靠的。     

曲轴残余应力巴克豪森测试仪的研究

研制了基于巴氏噪声的曲轴残余应力测试仪，介绍了仪器的组成，以及仪器各部分电路的特点，实验数据表明该仪器测试数据准确可靠。     

Stress and residual stress distributions in plane strain bending

Stress and residual stress distributions in bending are important in calculating springback and loading capacity of a sheet-metal bending part. Great differences have been found in springback prediction with the same input (benchmark problems) among different researchers. In order to find out the root cause of these differences, stress and residual stress calculation methods in plane strain bending are briefly reviewed or developed. The influence of deformation theory and incremental theory, repeating bending, unbending and re-bending, cyclic material models and springback calculation methods on the stress or residual stress distributions are examined and shown to be large. This emphasizes the importance of careful selection of these variables in a simulation model in addition to other general input variables, such as material properties, tool geometry and friction condition. This fact also helps to explain the great differences among different research results, and presents a challenge to both the programmers and the users of finite element packages.     

自动扫描超声探伤检测系统抗干扰解决方案

为解决自动扫描超声探伤检测系统中超声信号所遇到的干扰,从系统的组成、工作流程方面人手,探讨了噪声产生的来源、传导方式、途径,并进行了分析,然后从系统集成的层面上提出了在设备设计及实施过程中具有一定抗干扰能力又行之有效的系统集成方案,并探讨了在该集成方案下对各种干扰可以采取的措施,对之进行了分析、比较,提出了有效的解决方...     

W-Fe-Ni合金车削残余应力正交试验研究

采用极差分析法分析基于正交试验的W-Fe-Ni合金车削试验结果。结果表明:加工表面切向残余应力为拉应力,其主要影响因素是切削深度;轴向残余应力为压应力,其主要影响因素是进给量。并讨论了获得较小车削表面残余应力的合理切削条件。     

脉冲漏磁检测的三维场特征分析及缺陷分类识别

漏磁检测方法广泛应用于石油、运输及化工等行业中金属的缺陷检测.介绍了漏磁检测原理,采用有限元法建立了三维缺陷脉冲漏磁检测模型,分析了缺陷脉冲漏磁场B_x、B_y和B_z分量的特点.结果表明,与传统漏磁检测系统提取缺陷漏磁场水平分量B_x和法向分量B_z进行缺陷识别相比较,三维缺陷脉冲漏磁场分量的提取将提供更多有关缺陷尺寸、位置等信息,尤其是当外加磁场方向与缺陷主平面近似平行时.最后给出了实验验证,实验结果与仿真分析有较好的一致性,这说明有限元仿真分析对实际脉冲漏磁检测系统的设计有重要的指导意义.     

Micro-Raman depth analysis of residual stress in machined germanium

Raman spectroscopy has proved to be a useful nondestructive technique for measuring residual stresses in semicondutors. The Raman microprobe is used to investigate the effects of machine parameters on residual stresses in single point diamond turned germanium (Ge). A profiling technique that provides a method of obtaining the residual stress information as a function of depth with depth resolutions of 10.0 nm is discussed. This method is used to analyze the asymmetrically broadened and shifted spectral features in the machined samples. Residual stresses are sampled across ductile feed cuts in (100) Ge wafers, which were single point diamond turned using various feed rates (12.5, 25 nm/rev), rake angles (0°, −10°, −30°), and clearance angles (6°, 16°). In general a region of plastically deformed material that shows slight compressive stresses exist near the surface of the diamond turned sample. The compressive surface stress increases to a maximum at a depth of ≈ 50 nm beneath the surface at which point the stress rapidly changes sign. The rapid sign change is indicative of the transition from plastic to elastic deformation. Deeper probe regions exhibit increasing tensile stresses, which reach a maximum and then relax to zero at greater depths in the sample. A related study of the stress field occurring around Vicker's hardness indents provides a link between theoretical and experimental stress profiles and demonstrates the accuracy of the micro-Raman profiling technique.