轴向超声振动辅助磨削的表面残余应力建模

以单颗磨粒为对象,分析了轴向超声振动下磨粒的运动特性;在此基础上,将磨削力分为切削变形力和摩擦力两部分,分别分析了轴向超声振动对切屑变形力和摩擦力的影响。在切削变形力方面,轴向超声振动改变了磨粒的运动方向和运动轨迹;在摩擦力方面,轴向超声振动降低了磨粒与工件间的摩擦因数;结合切向磨削力与热源强度的关系,以及温升是磨削表面残余应力产生的主要因素,建立了轴向超声振动辅助磨削的表面残余应力模型。进行轴向超声振动辅助磨削45钢的表面残余应力实验,确定了模型的常数,并验证了所建模型的正确性。     

轴向超声振动辅助磨削的磨削力研究

假设未变形磨屑厚度服从瑞利分布,推导了切削变形力的计算表达式;根据磨粒与工件的相对运动,探讨了超声振动对摩擦力的影响,分析了超声磨削时磨粒在砂轮切线方向上的摩擦力变化规律。综合切削变形力和摩擦力的理论分析,建立了轴向超声振动辅助磨削中磨削力的预测模型。对比实验的研究结果表明：由实验得到的磨削参数和振动参数对磨削力的影响规律与理论分析相一致,且仿真计算结果与实验测量结果的变化规律一致,从而验证了磨削力模型的可行性。     

聚碳酸酯光学制品注塑成型的残余应力EI北大核心CSCD

采用单一变量实验考察了不同注射工艺参数对光学制品双折射的分布规律,通过应力-光弹定律计算了对称轴上残余应力值。用Moldflow软件对制品成型过程中型腔内流场进行模拟,分析了厚度方向应力的变化。结果表明,沿熔体流动方向上,制品残余应力是逐渐减小的,浇口附近有应力集中;在合理工艺范围内,适当提高成型温度和模具温度,延长保压时间和冷却时间有助于减小制品的残余应力,保压压力和注塑速度应适中才能改善制品的成型质量。     

含复杂结构应力的平板振动解析方法研究EI北大核心CSCD

工程结构物中常常含有分布形式复杂的非均匀结构应力,该应力会影响结构的振动特性。有限元法虽然可以求解,但不利于从本质上分析结构应力与振动的内在物理联系、不方便研究结构应力对振动的影响规律,而且还有施加特定非均布应力操作复杂、计算量较大等限制。在解析方法研究方面,以往的方法主要用来求解含整体均匀分布应力的结构,不适用于实际工程结构中的非均布应力的情况。提出了一种求解含非均布应力结构振动的解析方法,以平板结构为对象,用特殊级数形式表示非均布的结构应力,将应力影响加到原平板振动方程,并实现结构模态的部分解耦,然后对解耦后的方程进行求解得到解析解。推导出的解析方法适用于任意应力状态下的平板振动求解,并且相对于有限元法有计算量小、物理解释明晰等优点,方便定性地研究结构应力与振动之间的物理联系,进行考虑结构应力的振动精确预报与控制。     

二次注射成型光学制件厚度截面的残余应力分析EI北大核心CSCD

采用光弹法定量对比分析一次注射成型与二次注射成型光学制件在厚度截面上的残余应力。结果表明,一次注射成型和二次注射成型光学制件的截面残余应力分布均为双抛物线状,但后者的应力水平大于前者。同时,二次注射成型的PC/PC和PMMA/PMMA在界面处两侧的低应力层和零应力层消失,相反地,两层的界面处存在高应力峰。另外,与PMMA或PMMA/PMMA的双抛物线应力分布截然不同,PC/PMMA和PMMA/PC复合制件的PMMA层的残余应力表现为沿PMMA外侧面向界面方向逐渐增大的趋势。此外,PC和PMMA的注射顺序对二次注射成型复合制件的残余应力具有显著影响,主要体现在界面处和整个PC层。PC/PMMA的界面处应力明显高于PMMA/PC,且前者PC层靠近界面处仍存在低应力层和零应力层,而后者不存在此两种应力层。     

振动时效消除拼焊不锈钢板的残余应力

为了消除超大不锈钢焊接底板的残余应力,研究了采用振动时效(VSR)的方法消除焊接残余应力。应用JB /T5926-91标准对振动时效工艺进行了定性的评价。通过对焊后和振动时效后底板焊缝上残余应力的对比测量,全面地、定量地了解振动时效工艺对残余应力的变化及最终的应力状况的影响,了解了VSR工艺的可行性和有效性,从而实现替代热时效工艺目标。     

接地棒辅助钻机振动特性分析EI北大核心CSCD

为分析接地棒辅助钻机工作过程中的振动并对其改进。建立接地棒辅助钻机的仿真模型,进行参数设置,对接地棒辅助钻机进行整机模态分析,得到整机的固有频率及振型,使用有限元分析法对接地棒辅助钻机进行瞬态动力学分析,得到不同电机转速、不同载荷下机器的振动加速度与频谱。通过整机动态信号测试,得出各个测点的振动加速度与频谱。仿真结果与试验结果对比,吻合度较高。仿真与试验结果表明电机转速对接地棒辅助钻机振动特性影响较大,载荷对其影响较小。对接地棒辅助钻机进行减振优化,对比优化前后的接地棒辅助钻机的振动加速度幅值与应力应变,结果表明,该优化方案对机器的减振是有效的,提高了接地棒辅助钻机工作的稳定性与使用寿命。     

多轴向与单轴向随机激励下结构动力学响应对比研究EI北大核心CSCD

为了分析结构在多轴向与单轴向振动环境下疲劳失效行为存在的差异,从理论分析、数值仿真以及试验研究三个方面,对典型结构开展了多轴向与单轴向随机振动环境下动力学响应对比研究。研究结果表明:多轴向振动环境能够同时激发结构不同方向的模态振型,在三个轴向互不相关的振动环境下,结构的动力学响应为各个方向单轴向振动时引起的动力学响应的叠加;若各轴向载荷间存在相关性,则其相关性对结构动力学响应存在明显影响,且影响是有规律的。对以上结论产生的原因进行了分析研究,为两种工况下结构振动疲劳失效行为的研究奠定了基础。     

参数异变性对非线性轴向加速梁系统横向振动特性的影响EI北大核心CSCD

分析了多参数(轴向平均速度、速度扰动幅值、黏滞阻尼、速度扰动频率)变化对非线性轴向加速梁横向振动特性的影响。在速度扰动幅值-速度扰动频率的双参平面内,通过数值方法得到了非线性轴向加速梁系统的分岔图和Poincaré映射图。确定了系统出现周期振荡和混沌振荡的参数区域,分析了出现鞍结分岔、倍化分岔的转迁规律。在双参平面内找到了使得轴向加速梁系统保持单周期稳态运动的区域,为非线性轴向加速梁结构的设计和优化提供了一定的参考。     

轴向间距变化及涂层对高压涡轮叶片振动的影响EI北大核心CSCD

为了研究不同轴向间距及涂层对涡轮叶片振动响应的影响,采用SST(shear stress transportation)湍流模型对高压涡轮导叶尾迹作用下的某高压涡轮转子叶片非定常流动进行数值模拟。通过对时域叶片表面压力载荷进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)频域分解获取激振力的谐波分量,建立了三维非定常流场激励下特定振动模态的涡轮叶片强迫响应分析模型,利用压力扰动均方根有效值作为气动激励强度的量化参数以及获取流场激励下的叶片幅值响应,对比了不同轴向间距、考虑有无涂层的叶片振动响应差异。结果表明:在保持进气条件不变时,存在叶片振动响应幅值随轴向间距的增加而减弱的趋势,即轴向间距的增加能有效降低叶片的振动应力;叶片涂层亦有助于降低叶片的振动响应幅值。     

考虑先期卸荷静偏应力的花岗岩残积土动力特性研究EI北大核心CSCD

先期静偏应力对土体的动力特性具有重要影响,以往的研究多侧重于加载引起的静偏应力,考虑先期卸荷作用影响的土体动力性质试验研究还很少见。围绕先期卸荷条件下原状花岗岩残积土的动力响应特征,开展了一系列包含先期卸荷阶段的动态三轴试验;基于土体强度包络线、试样固结及卸荷后应力状态三者之间的位置关系定义了卸荷度,用于表征实践中受诸多因素影响的土体应力释放程度,卸荷度反映了卸荷土体距离破坏状态的相对远近;根据试验结果分析了动应力幅值和卸荷度对土体累积塑性变形和动强度的影响规律。结果表明:随着动应力幅值的增大,轴向塑性变形累积模式加速向“破坏型”发展;先期卸荷作用助长了花岗岩残积土的轴向累积塑性变形,间接表现为临界动应力幅值随卸荷度的增大而减小,且此种助长效应随卸荷度的增大呈非线性(加速)增强趋势;相同循环周次下,花岗岩残积土的动强度随卸荷度的增大而减小。在此基础上,以临界动应力幅值为归一化因子,发现不同卸荷度下土体的动强度曲线可归一化为唯一的曲线,据此建立了可考虑先期卸荷程度影响的花岗岩残积土动强度表达式。     

残余应力对轴承套圈磨削变形的影响

针对薄壁类轴承套圈的磨削变形问题,从内应力的角度进行了分析和讨论,提出了以调整热处理工艺为主,调整磨削工艺为辅的方法,解决了薄壁类轴承套圈的磨削变形问题。     

支铰钢梁的振动时效与残余应力分析

为消除刘家道口弧形闸门支铰钢梁焊接后的残余应力,通过有限元分析,确定了采用振动时效工艺,并对振动时效的效果进行了分析。结果表明：振动时效方案可有效消除钢梁的残余应力,为同类工程消除残余应力提供了范例和经验。     

消减与均化焊接残余应力的振动时效方法简介

本文着重介绍了振动时效原理和参数表达方式、振动时效的工艺参数选择原则与振动时效的效果之判断方法。并用具体实例说明振动时效的实施步骤及与热时效的效果的比较。     

一种多轴向耦合随机激励下缺口试件振动疲劳寿命预测方法EI北大核心CSCD

提出了一种多轴向耦合随机激励下缺口结构振动疲劳寿命预测的频域分析方法。实施了缺口试件的双轴向随机振动疲劳试验,研究了两个振动轴向上载荷谱之间的相干性和相位差对缺口试件疲劳损伤的影响规律;通过随机振动分析计算得到试件缺口根部各节点的应力功率谱密度矩阵,并假设缺口试件裂纹萌生点为历经von Mises应力最大均方根值的节点;缺口试件疲劳临界点可由疲劳裂纹初始点和修正临界距离理论确定;在疲劳临界点处通过Carpinteri-Spagnoli频域准则计算缺口试件的振动疲劳寿命,并与试验结果进行了对比。结果表明:该多轴缺口疲劳预测方法具有较高的预测精度,绝大部分预测结果都在3倍误差带内。     

注塑压缩成型工艺对聚甲基丙烯酸甲酯-聚碳酸酯复合平板残余应力的影响EI北大核心CSCD

基于光弹法研究了聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)两种材料的二次注射压缩成型中不同工艺参数,包括保压压力、保压时间、熔体温度、模具温度及压缩距离等对PMMA-PC复合平板制件残余应力的影响。结果表明,随保压压力的增大、保压时间的延长,残余应力呈现先减小后增大趋势;增加熔体温度和压缩距离会降低复合平板内的残余应力。模具温度的升高会使复合平板的残余应力逐渐增大,原因在于模内不对称冷却加剧了复合平板内部的残余热应力,当模具温度为70～80℃时,复合平板内残余应力较小且分布均匀。所研究的工艺参数中,模具温度和熔体温度对复合平板的残余应力影响最为显著。     

熔体温度对注射成型热塑性聚氨酯制件残余应力及外形精度的影响EI北大核心CSCD

采用光学双折射法研究注射成型过程中熔体温度对透明热塑性聚氨酯(TPU)弹性体平板制件残余应力的影响规律和作用机理。结果表明,TPU制件在近浇口区域的残余应力大于远浇口区域,整体残余应力随熔体温度上升而下降。通过对平行于熔体流动方向和垂直于熔体流动方向上的制件截面进行双折射测量发现,注射成型TPU制件具有明显的皮-芯结构和零应力层,且随熔体温度升高芯层厚度显著增加。残余应力分析结果表明在制件的芯层以流动残余应力为主,而皮层区域是流动残余应力和热残余应力叠加的结果。此外,制件的翘曲变形与残余应力的分布直接相关,TPU制件尺寸的改变主要是由于流动残余应力释放引起的。     

拉-拉疲劳载荷下钛合金湿喷丸的残余应力松弛及再次喷丸工艺EI北大核心CSCD

采用湿法喷丸强化工艺(wet shot-peening)对TC4钛合金表面进行处理,研究高、低周的拉-拉疲劳过程中合金残余应力松弛规律,探讨再次喷丸工艺(re-shot-peening,RSP)对疲劳寿命的影响。结果表明:在拉应力载荷状态下,残余压应力依然发生松弛现象。疲劳载荷水平对喷丸TC4钛合金残余压应力场(CRSF)的松弛速率、松弛程度和松弛范围具有重要影响。高周疲劳(HCF)过程中残余应力松弛主要发生在近表层0~30μm,松弛速率较慢。低周疲劳(LCF)过程中残余应力松弛发生在0~80μm,范围更大,速率更快。RSP周期对于TC4钛合金的疲劳寿命也具有较大影响。在25%和50%初始喷丸疲劳寿命进行RSP处理会显著提高疲劳寿命,而在75%初始喷丸疲劳寿命处进行RSP处理对于疲劳寿命基本没有影响。此外,RSP的强化效果与疲劳载荷水平相关,对于高周疲劳寿命提高明显。     

残余应力和粗糙度对叶片振动疲劳性能的影响

为了研究叶片表面完整性对其振动疲劳性能的影响,本文模拟分析了某型高温合金叶片在振动疲劳实验过程中的动力学应力响应,获得叶片共振时应力幅值随时间的变化规律,分析了残余应力和粗糙度对叶片振动疲劳寿命和疲劳极限的影响规律.结果表明:叶片共振过程中的应力响应幅值先增大后减小呈周期性变化,属于"拍"现象,满足关系σ=1 046sin(242.83t)sin(5 828t);叶片的振动疲劳极限和疲劳寿命均随残余应力和粗糙度的增大而减小,振动疲劳极限和残余应力之间的关系满足σfat=510.9-0.31-70.93σrest;而疲劳极限和粗糙度之间的关系则满足σfat=9.67R2roughness-70.93Rroughness+713.23.