LY12，B95п．ч和7050铝合金预拉伸厚板内部残余应力分布特征评估与分析

采用改进剥层应变法对LY12，B95п．ч和7050三种典型航空用铝合金预拉伸板内部残余应力进行了测量，并对测量结果进行了分析和比较，得到了三种预拉伸铝合金板内部残余应力分布大小和特征。本测量结果可用于定量分析残余应力引起的航空结构件加工变形。     

铝合金厚板淬火残余应力的研究进展

结合作者近期的研究工作分析了铝合金厚板淬火残余应力的形成机理及分布;介绍了采用有限元技术开展铝合金厚板淬火残余应力数值模拟的研究进展;根据实验和数值模拟结果,提出了一种可较好解释铝合金厚板淬火残余应力形成机理与分布的局部平衡的"应力与应变波动"模型;分析了该领域存在的主要研究困难,指出了其研究方向.     

铝合金厚板残余应力测试方法有效性分析

通过分析试件应力分布的均匀性,对裂纹柔度法和层削法测试结果的有效性进行了评价。结果表明:深层应力测试方法能有效描述应力分布均匀的试件内应力的真实分布;对于应力分布均匀性差的试件,测试结果反映的是综合应力,不能有效描述内应力的真实分布,内应力分布的准确描述需要结合有限元仿真、表面测试和深层应力测试进行综合评价。     

铝合金厚板拉伸过程横向残余应力消减分析

运用Marc有限元软件对厚板预拉伸过程进行模拟分析,获得厚板沿厚度纵、横两个方向应力分布.结合仿真和实验,阐述了拉伸过程中横向应力削减现象,同时,将横向与纵向应力削减效果进行分析,论述了厚板横向残余应力演变的机理.分析认为,高强度残余应力使材料处在高弹性势能状态,在外力触发下有利于破坏晶粒横向平衡,从而改变了晶粒间原有应力平衡状态,实现横向应力逐层削弱.     

7050和7075铝合金板材的淬火残余应力

铝合金板材的残余应力主要产生于淬火过程中,而残余应力是导致航空航天用铝合金板材机加工变形的主要原因。采用X射线衍射法、超声波法和盲孔法分别对7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力进行了测试,并对3种方法的测试结果进行了对比和分析;采用超声波法对7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力进行了测试。结果表明:超声波法测得的7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力分布规律与X射线衍射法和盲孔法测得的具有较好的一致性,板材近表层处的残余应力随着测试深度的增加而减小;7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力随着辊速和喷水量的增大而增大。     

7050铝合金激光冲击强化形貌光学表征与表面残余应力分布的研究

本研究涉及7050铝合金激光冲击强化形貌的定量光学表征和表面残余应力分布的测定。研究表明，随着激光脉冲能量的增加，冲击凹陷深度与冲击区表面粗糙度均有所增加；冲击区径向残余应力的分布与横截面凹陷深度的分布相似。冲击区径向残余应力分布与激光冲击产生的弹一塑性波分布有关；弹一塑性波产生的塑性变形越大，残余应力也越大。较大的激光脉冲能量可产生中心对称的塑性变形和相应的残余应力分布。     

预拉伸条件下铝合金筒体焊接残余应力和变形的数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,分别对施加及不施加拉伸应力的铝合金筒体环焊缝对接焊接过程中的应力场及变形进行了模拟分析。计算结果表明:预拉伸焊接可以有效减小铝合金薄板的焊后残余应力和变形。当预拉伸应力为材料屈服强度的90%时,焊缝残余应力较无预拉伸的降低近52%,同时,铝合金筒体焊接残余变形也大幅减小。     

X射线法测量淬火铝合金厚板表面残余应力

采用无损X射线衍射技术测试了7075铝合金厚板淬火后表面残余应力水平与分布,得到了淬火铝合金厚板表面残余应力的分布区间和一般规律,分析了准直管对测试结果的影响,并与中心钻孔法得到的结果做了比较。结果表明,两种方法都能有效并正确测量构件的表面残余应力,但中心钻孔法不适合用于应力梯度大的场合,而X射线法在无应力或原始应力水平很低的场合效果欠佳。淬火铝板表面残余应力的测试结果呈正态分布,且淬火过程中边缘局部有应力释放,释放值可达40%,且此区域大小约为铝板的一个厚度。     

7050铝合金结构件热处理与冷成形过程残余应力演化规律的数值模拟

基于Hansel-Spittel黏塑性流变应力模型以及应力-应变曲线构建7050铝合金在不同温度区间的材料本构方程.采用有限元仿真技术,首先分析试块级试样淬火与冷压缩过程的残余应力变化,模拟的分布规律与试块的超声测试分析结果一致.在此基础上,研究带筋条结构的铝合金结构件淬火热处理与冷变形工艺残余应力演化规律,并对结构件开展了超声残余应力测试和机加工变形验证.结果表明:淬火后残余应力呈外压内拉分布.不同的冷变形工艺对结构件淬火残余应力的消减程度有较大差异.对于冷压缩工艺,当变形量超过2％后,辐板压缩对辐板心部的应力状态改善较好,而筋条压缩只改善筋条局部位置的应力状态.3％压下量的冷拉伸工艺对整体的应力状态改变较大,可同时有效改善筋条部位和辐板部位残余应力的均匀性.经冷拉后,铝合金结构件机加工变形程度可得到明显改善.     

振动时效在铝合金厚板应力消减中的局限与应用

运用振动时效对材料应力消减的作用,结合铝合金厚板残余应力消减后的分布及效果,认为振动时效对厚板结构残余应力消减作用有限。而运用位错理论和最小能量法分析,发现振动时效对材料因内部微结构差异而形成应力集中区域的应力松弛释放有所贡献,在一定激振频率和时效时间条件下,完全可以造成材料局部的微屈服,减小了微结构间残余应力水平,从而对板内应力的均匀化过程起到一定效果。借助实验对厚板振动时效前后表面应力强度和板形尺寸稳定性对比发现,振动时效对稳定板形和消减大梯度表面残余应力具有显著作用。     

7022铝合金FSJ拼连板材残余应力和变形分析

利用有限元方法对7022铝合金板材FSJ连接过程进行模拟,分别获得连接区的残余应力和变形规律,并通过实验验证模拟结果的正确性。通过模拟得出残余拉应力主要集中在连接区,连接区中间位置处在最大拉应力区,连接区两端和其他部位均是残余压应力;垂直于连接区方向上前进侧的变形也大于返回侧的变形,平行于连接区方向钥匙眼端比起始端翘起得高,整个变形如马鞍形状。     

铝合金氩弧焊与搅拌摩擦焊残余应力对比分析

铝合金材料由于其重量轻、耐腐蚀等优点被广泛应用于石油海洋工程中。铝合金的焊接及焊接接头的性能,备受关注。不同的焊接方法和焊接工艺产生的焊接残余应力对接头的疲劳寿命影响极大。以氩弧焊和搅拌摩擦焊工艺,选用不同的铝合金材料,采用小盲孔法测试焊接残余应力。比较了两种焊接方法、工艺所产生的接头焊接残余应力值,为今后铝合金焊接接头中,疲劳性能的计算提供初步的数据。试验结果表明,在铝合金的氩弧焊和搅拌摩擦焊对接接头中,残余应力的最大值均出现在焊缝中心到热影响区的范围内,随着与焊缝中心距离的增加,残余应力的数值逐渐减小。     

滚筒强化对2D70铝合金厚板表面应力以及组织和性能的影响

2D70铝合金是应用广泛的中强度铝合金,为了消除材料经机加工后在表面形成的残余拉应力,本工作研究了滚筒强化工艺对2D70铝合金厚板表面残余应力、表面形貌、高低频光滑疲劳性能及疲劳裂纹源的影响.结果表明,滚筒强化处理在2D70试样表面造成了残余压应力,但是同时也对试样表面造成某种程度的损伤,对最终材料高、低频光滑试样的疲劳性能影响不大,滚筒强化处理改变了疲劳裂纹的起源.     

圆钢管加工方法诱导的残余应力分布检测与分析

为了研究圆钢管加工方法诱导的纵向残余应力分布规律,该文采用盲孔法对截面规格为 φ325×8的5组15个不同强度、不同加工方法的圆钢管试件进行了测量。基于测量数据,得到了试件截面残余应力分布和拉、压残余应力的数值大小,研究了埋弧焊、高频焊和热轧三种不同加工方法对残余应力分布的影响。试验结果表明,埋弧焊对圆钢管截面纵向残余应力的影响强于高频焊,高强度焊接圆钢管的残余应力分布比较均匀,且焊缝区最大残余拉应力分布在焊缝两侧各40 mm区域内;普通强度钢管截面的最大纵向残余压应力为0.35σ_y,而Q690高强钢焊接圆钢管截面的最大纵向残余压应力为0.21σ_y,同中点截面的纵向残余应力峰值相比,起焊点和落焊点截面处的纵向残余应力峰值偏小。不同于焊接圆钢管,热轧无缝圆钢管同一截面内外表面的最大纵向残余应力数值大小相同,符号相反,其最大值为0.15σ_y。