GH4169合金动态再结晶的有限元模拟与实验研究

以热模拟实验为基础,建立固溶态GH4169合金的动态再结晶模型,应用DEFORM-3D有限元软件模拟圆柱状试样在不同压缩变形条件下的动态再结晶体积分数分布;结合金相定量分析、电子背散射衍射(Electron backsatter diffraction(EBSD))分析及有限元模拟结果,对比研究变形参数对圆柱状GH4169合金心部微观组织的影响。研究结果表明:升高变形温度及降低应变速率,均可促进圆柱状GH4169合金热模拟压缩试样变形的均匀性;应变速率的降低可加速GH4169合金中小角度晶界向大角度晶界的转变过程;GH4169合金的动态再结晶形核机制为以原始晶界为主的非连续动态再结晶,在试验变形条件下,孪晶界的演化对动态再结晶过程起重要作用;同时,分析实验结果与模拟结果之间的差异及其原因。     

7050铝合金H型截面构件淬火过程仿真模拟研究

采用有限元数值模拟研究7050铝合金H型截面构件淬火过程残余应力大小、分布及规律。研究结果表明:构件截面淬火后残余应力的分布情况为:表层受拉应力,芯部受压应力。构件截面在X方向上的淬火残余应力主要集中在过渡圆角区域、筋顶以及腹板区域。其中构件截面过渡圆角区表面出现最大压应力,为-114MPa;过渡圆角芯部区域出现最大拉应力,为68 MPa。构件截面在Y方向上的淬火残余应力主要出现在过渡圆角区表面、筋外壁及筋芯部位置。其中最大压应力和最大拉应力也分别出现在过渡圆角区表面及芯部,分别为-114 MPa和79 MPa。     

齿轮钢淬火过程多场耦合分析

利用有限元分析软件MSC.Marc,结合热弹塑性模型和编写的用户子程序,对(%)0.21C-1.03Cr- 0.20Mo0.03Nb齿轮钢圆柱体淬火过程的温度、组织和应力场进行了多场耦合分析。结果表明,淬火过程产生的内 应力促进马氏体相变,在马氏体相变的情况下,组织应力强于热应力,使淬火后工件的残余应力呈组织应力分布。 测量值和计算值对比表明,淬火过程应力场数值模拟中,考虑应力与相变的相互作用,使计算结果更为精确。     

中厚板减薄过程残余应力的演变行为

 针对中厚板使用过程中的变形行为，研究了中厚板因减薄引起横向残余应力重新分布规律。基于剥层法理论建立了中厚板减薄过程中残余应力分布模型和挠曲变形模型，应用有限元分析法模拟了厚板减薄过程。对比分析了残余应力分布形式和中厚板挠曲变形程度的计算结果和有限元仿真模拟结果，验证了两种分析方法的可行性，并进一步分析了应力分布状态及厚板减薄方式对薄板减薄过程变形的影响。结果表明，两种分析结果都能反映中厚板减薄变形特征，但有限元仿真模拟方法能够随薄板减薄而改变中厚板约束状态，结果更为准确；中厚板内部原始残余应力分布状态及使用过程减薄方式对其减薄过程变形有重要影响，为中厚板的合理生产设计和使用提供理论依据。     

7050铝合金长轴筋板类锻件淬火残余应力消减工艺研究

采用有限元数值模拟研究冷压工艺对7050铝合金长轴筋板类锻件淬火残余应力的影响.研究结果表明:锻件的残余应力主要是因锻件表面与芯部产生的热胀冷缩不同步而造成的,其本质是温度不均匀而产生的热应力;锻件淬火结束后呈现出表压芯拉的应力情况,其数值范围大致为-150 MPa～150 MPa,其中压应力主要集中在各个筋条最高处,...     

模压法消除7050铝合金H型截面构件淬火残余应力的研究

采用有限元数值模拟研究了冷压工艺对7050铝合金H型截面构件淬火残余应力的影响。通过数值模拟,确定先筋顶圆角同时下压、下压结束后再对构件腹板部分进行冷压是最佳的冷压工艺。优化后的模具使得构件整个截面淬火残余应力得到有效的控制,构件残余应力消减到40 MPa以下。     

金刚石复合片(PDC)表面残余应力的XRD研究

采用X射线应力测定仪测试了金刚石复合片(PDC)表面从中心到边缘5个不同位置的残余应力,结果表明:金刚石层表面残余应力的性质为压应力,最大值在PDC表面中心(达1270MPa);从中心到边缘,应力的大小逐渐降低,靠近边缘处的压应力只有143MPa。为检验测试结果的准确性,对所测规格的PDC作了有限元分析,测试结果与通过有限元分析计算出的应力分布趋势基本吻合。对测试值与有限元分析计算值出现偏差的原因进行了分析并讨论了PDC径向应力分布对PDC性能的影响及改进措施。     

工艺参数对7050铝合金H型截面构件淬火残余应力的影响

采用有限元数值模拟研究不同构件截面形状、淬火介质、淬火转移时间对7050铝合金H型截面构件淬火残余应力的影响。研究结果表明:构件淬火残余应力主要集中在过渡圆角区域,随着构件筋板的厚度增加而增大。构件表面淬火残余应力随着过渡圆角的增大而增大;芯部淬火残余应力随着过渡圆角的增大反而减小。四种淬火介质当中,淬火介质为空气时构件淬火残余应力值最小,其次是20%PAG溶剂,水及NaCl溶液下的构件淬火残余应力相对较高。随着淬火转移时间的增大,构件截面过渡圆角区淬火残余应力值逐渐减小。     

6061铝合金在线淬火实验研究及模拟分析

通过喷水淬火实验获得6061铝合金的冷却曲线,结合数值计算方法获得材料的在线淬火换热系数,运用ABAQUS有限元软件对在线淬火过程进行了动态模拟。结果表明：在喷水淬火初始阶段,换热系数较小,随着淬火温度降低,换热系2数逐渐增大至峰值2kW/m℃,随后又逐渐减小;有限元模拟冷却曲线与实测冷却曲线相吻合;淬火时试样的温度分布符合一维传热特征,轴向应力状态呈＂内压外拉＂,且无论是拉应力还是压应力都在淬火开始不久后出现峰值。     

表面换热系数对铝厚板淬火温度和应力演变影响的数值模拟

淬火过程中表面换热系数是反映界面能量传递和介质冷却能力的重要物理参数。通过对铝厚板淬火的多组模拟实验,研究了表面换热系数对工件冷却速度、内应力演变的影响规律。结果表明,过大的表面换热系数并不能明显提高工件心部的冷却速度．却大大增加了工件的残余应力。铝厚板淬火工艺应用据工件的组织性能要求,合理选择的表面换热系数和冷却方式,尽量减小工件的残余应力。     

坡口形状对Monel400合金厚板焊接残余应力影响的研究

利用visual-mesh软件,建立了两种不同坡口形式下的20 mm厚Monel400合金板对接接头二维有限元网格模型;以SYSWELD软件为平台,利用平均热循环曲线法对两种坡口形式下的多道焊焊接过程进行了数值模拟,得出了两种坡口形式下接头的温度场分布、残余应力分布、残余变形分布等结果。结果表明,对称型X型坡口的等效应力值、横向残余应力值及残余变形量均小于非对称型X型坡口。     

Q960超高强钢多道焊接头残余应力的数值研究

以Q960超高强钢为研究对象,基于有限元软件,建立热—冶金—力学有限元模型,模拟焊接温度场和残余应力分布.计算结果与接头截面熔池形貌和盲孔法测量的表面应力结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性.基于验证模型,讨论和分析了考虑固态相变对Q960超高强钢多道重熔过程中表面及内部应力的分布特征.结果表明:考虑固态相变时,Q960超高强钢单道焊后,焊接接头以拉伸残余应力为主,峰值应力位于热影响区.同时,固态相变效应能够显著降低焊缝中残余应力的大小,以及显著影响横向残余应力的分布.此外,随着焊道数的增加,焊缝中心的横向残余应力呈"阶梯"趋势上升,且在热影响区位置出现局部压应力峰值.     

某飞机旅客观察窗窗框锻件淬火过程仿真模拟研究

采用有限元数值模拟研究了某飞机旅客观察窗窗框锻件淬火过程残余应力大小、分布及规律.研究结果表明:锻件淬火开始时,温度变化较剧烈,淬火0.5 s后,锻件筋顶表面温度下降到134℃以下,锻件心部温度为191～249℃左右,内外温差较大;当淬火时间为2.5 s时,锻件温度进一步下降到32.5～47.4℃以下,淬火时间达到20...     

基于数值模拟的ZM6合金铸造与退火过程残余应力演变研究

利用有限元软件procast和abaqus分别对阶梯型零件进行铸造和退火过程进行热力学仿真模拟,得到阶梯型零件的残余应力的分布情况和变化趋势。结果表明,退火前后,零件残余应力服从,零件表面为压应力,零件内部为拉应力的规律。铸件在退火后,残余应力值降低,且应力值波动幅度减弱。同时,用X射线衍射法对样品零件进行了应力值测量,将实测值与仿真值进行对比分析,两者契合度较高。     

逐层钻孔法测量P110级石油套管淬火残余应力分析

利用逐层钻孔法测试了直接淬火和水淬+空冷+水淬2种冷却工艺下的残余应力,分析了2种工艺下残余应力对裂纹产生和扩展的影响。结果表明:直接淬火工艺下,切向残余拉应力为229~281 MPa,轴向残余拉应力为191~237 MPa;水淬+空冷+水淬工艺下,切向残余应力为压应力,范围为-422~-185 MPa,轴向残余应力为拉应力,范围为90~190 MPa。与直接淬火工艺相比,优化冷却工艺使钢管切向应力变为压应力,轴向残余应力仍为拉应力但数值上减小,随孔深增加,轴向应力减小幅度趋于平缓,进而降低和缓解了钢管内微裂纹产生和扩展趋势。     

P110套管冷矫残余应力模拟分析

残余应力是影响套管抗挤强度的主要因素之一，为了分析矫直对套管残余应力分布的影响，应用有限元分析软件Marc建立了P110套管冷矫模型，通过模拟计算，得到了套管截面环向残余应力分布状况，将模拟结果与实际测量结果进行了对比。模拟的结果表明经过冷矫的套管存在很大的残余应力。     

局部加载拉应力对圆柱薄壳焊接残余应力场分布的影响

采用有限元模拟技术,从理论上论证了通过局部加载减小焊接残余应力技术路线的可行性.比较了焊接过程中拉伸与焊后拉伸降低应力在机理上的不同,研究表明,焊接过程中拉伸远比焊后拉伸效果好.200 MPa外力拉伸时,焊后拉伸残余应力最大值由常规焊条件下的235 MPa降至90 MPa左右,焊接过程中拉伸残余应力最大值可降至30 MPa左右.     

基于激光超声的GH4169模锻气门喷丸表面残余应力检测

作为一种新型超声检测技术,激光超声具有无损伤、高精度及非接触的优势特征,广泛应用于材料表征领域。以GH4169模锻气门喷丸表面残余应力检测为研究对象,开展了实验测试分析。研究结果表明：表面波声速在x与y方向上均超过2 949 m/s,符合残余压应力经喷丸处理产生。经对比可知,该结果具有可靠性。在转动过程中模锻气门易受到影响,越靠近中心处,残余应力稳定性更强,远离情况下,极易发生在边缘处。测试参数与XDR测量结果相比较小,符合本文测试结果。该技术可以拓宽到其他材料表面检测领域,具有很高的市场应用价值。     

22CrMo钢渗碳淬火过程组织与应力变化的数值模拟

 根据描述渗碳过程的数学模型,利用有限差分法,对22CrMo钢圆柱体试样渗碳过程进行了数值模拟,得出渗碳层中碳浓度分布。基于渗碳模拟结果,根据描述淬火过程的数学模型,利用有限元法对试样淬火过程的温度场、组织场及应力场进行了数值模拟,分析了淬火过程中组织和内应力变化,及渗碳过程对淬火过程组织及应力变化的影响。对渗碳淬火后试样的组织进行了金相分析,并测量了表面和内部各点残余应力,计算值和测量值相吻合。     

GH4169高温合金热变形行为及组织演变

在Gleeble-3500D热模拟机上采用单道次等温压缩试验,系统研究了GH4169合金在变形温度为900~1 150℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)、变形量为10%~70%条件下的热变形行为,通过绘制流变应力曲线和显微组织观察,分析了热变形参数对GH4169合金流变应力、峰值应力和发生动态再结晶的影响,并建立了GH4169合金的本构关系模型。