应力分析设计方法中若干问题的讨论

对应力分析设计法中的一些概念和有争议的问题进行了讨论。在介绍了各种类型应力特点的基础上，强调了应力分解与应力分类的不同，概括了应力分解和分类的正确方法。指出应力分解仅涉及如何将应力分解成均布应力，等效的线性分布应力和非线性应力分量，至于怎样将分解出的应力进行分类，完全是由应力所在位置和产生应力的外因决定的。同时也对峰值应力的分布类型、有无自限性和应力分解及分类中需要注意的问题给出了作者的观点。     

陶瓷材料磨削表面残余应力的产生机理

在磨削加工过程中产生表面残余应力,其产生机理是磨粒刃作用引起的挤压应力和切削应力及热应力的综合作用效应。挤压应力产生残余压应力;切削引起的残余应力存在拉、压应力两种可能,但比挤压应力要小得多;热应力产生残余拉应力。     

抛丸对A5083铝合金焊接接头残余应力的影响

对A5083铝合金焊接接头进行抛丸处理,测试抛丸前后焊接接头的表面残余应力以及沿深度方向的残余应力。研究结果表明,经抛丸处理后,接头的应力平均值均呈下降趋势,抛丸前应力平均值绝大多数为正数,表示接头应力为拉应力状态,抛丸后接头应力为负数,表示接头应力变为压应力状态,残余应力处于压应力状态有利于抑制裂纹萌生,改善结构的疲劳性能。抛丸对铝合金焊接接头残余应力的影响在600μm左右,抛丸对焊接接头的改善应力大小为180 MPa左右。     

多基础不均匀沉降球罐的应力分析

采用有限元计算方法,对一出现多个基础不均匀沉降的在役液化石油气球罐进行了应力计算,并对球罐的应力进行了分析和评定,根据计算结果得到了多基础不均匀沉降球罐的应力分布规律,分析了基础不均匀沉降对球罐应力的影响。结果表明,基础的不均匀沉降对球壳应力影响较小,但对支柱的应力影响较大;由于多个基础的不均匀沉降,各支柱上产生了大小不同的附加应力,各支柱应力分布很不均匀,部分支柱应力超标;附加应力的大小与支柱基础的沉降差有关;加载时,各支柱上的载荷和应力重新分配,外载产生的应力和自重产生的附加应力叠加,叠加后,原来承受拉应力的支柱上应力减小,原来承受压应力的支柱上应力增大。     

起重机自重应力对安全评估中应力测试实验结果的影响

应力测试是起重机安全评估中必须进行的一项检测。目前在安全评估工作中常采用应变电测法来采集起重机工作过程中的应力时程数据,由于该方法只能采集到结构由于载荷变化产生的应力,而无法采集到结构因自重产生的应力,导致应力测试无法获取结构的完整应力。利用起重机金属结构自重应力在总应力中占有的权重,分析其对应力测试实验结果的影响大小,试验结果表明在危险截面自重应力大小占总应力大小可达60%,此时不考虑自重应力进行结构安全性的判定是不全面的。可考虑利用仿真技术获取自重应力^[1,2],从而使得安全评估应力测试实验结论更加准确。     

单剪螺栓连接复合材料叠层板螺栓孔周边应力场分布

基于螺栓连接三维实体模型,研究螺栓-孔间隙、挤压面摩擦因数等因素对挤压面上的应力分布的影响。研究发现螺栓连接叠层板每层中在纤维方向上释向应力和周向应力达到最大值,单层板铺层方向是径向应力和周向应力的主要承载方向。螺栓-孔间隙对孔周应力的分布产生较大的影响,径向应力分布具有相似性,间隙越大,径向应力水平越高,最大周向应力反而有所减小,而且间隙的存在使得径向应力的分布发生改变,最大径向应力向外加载荷方向靠近;螺栓-孔接触面的粗糙程度对孔周应力的分布也产生较大的影响。随着摩擦因数的增大,最大径向应力随之减小;最大周向应力随着摩擦因数的增大而减小。     

滚动轴承疲劳定寿中应力-寿命系数的研究及应用

基于Ioannides-Harris理论,考虑滚动轴承的可靠度-寿命系数和应力-寿命系数,对滚动轴承寿命进行预测。重点讨论应力-寿命系数在完全弹性流体动力润滑条件下,赫兹应力、摩擦切应力、颗粒污染引起的应力、残余应力及材料疲劳极限应力对轴承寿命的影响,并介绍应力-寿命系数的计算方法。     

机械销轴强度计算

经过计算简支梁的弯曲正应力和剪应力,以及弯剪组合后的复合应力,推导出复合应力的一般表达式.分析在不同的跨度和直径条件下,销轴中复合应力最大点的位置,并计算出复合应力的最大值,建立复合应力最大值与跨度、直径之间的关系.比较了弯曲正应力、剪应力对复合应力的影响,进而给出了工程中实用的复合应力计算方法.     

应力比和残余应力对Ti-6Al-4V高周疲劳断裂模式的影响

对钛合金Ti-6Al-4V进行室温空气环境下的高周疲劳试验,研究消应力和未消应力试样在多个应力比下的疲劳强度,分析和检测表面残余应力在不同应力比和载荷水平下随循环次数而松弛情况,探讨表面残余应力随循环次数而松弛的规律以及残余应力和应力比对Ti-6Al-4V疲劳强度影响的机理。结果表明,随着应力比的提高,残余压应力对Ti-6Al-4V疲劳强度的提升影响逐步减小并消失;与消除残余应力后疲劳破坏源于表面相比,表面残余压应力使得低应力比下疲劳源于内部;当应力比R=-1.0时,疲劳循环导致表面残余压应力松弛且保持稳定,其产生的表面裂纹闭合是疲劳强度提高的主要机制;当R=-0.6~0.1时,未见疲劳循环导致表面残余应力松弛,由于表面层的平均应力减小使得疲劳破坏主要为内部缺陷和局部应力集中控制。     

考虑铣削残余应力的压弯成形仿真计算方法

针对铣削加工引起的残余应力影响工件压弯成形过程中弹塑性应力分布并最终影响成形工件形状精度的问题,提出考虑铣削残余应力的压弯成形仿真计算方法。首先基于弹塑性理论推导了压弯成形应力计算公式,然后建立了考虑铣削残余应力的压弯成形有限元模型,研究了铣削残余应力对压弯成形应力应变分布及回弹的影响规律,采用数值方法建立了考虑铣削残余应力的压弯成形应力计算公式。结果表明:该有限元模型可以用于研究压弯成形应力应变变化规律,低速铣削产生的残余压应力对压弯成形卸载前的应力分布和压弯卸载后上下表面的切向应变影响最大,高速铣削引起的铣削残余应力使得试件压弯卸载后弯曲角度最小,变形程度最大。     

等离子喷涂NiCrAl涂层残余应力模拟分析

建立了模拟涂层残余应力的数学模型,对等离子喷涂不同厚度NiCrAl涂层的残余应力进行了模拟,结果表明:由于涂层与基体的热膨胀系数不匹配等原因,在界面等区域存在严重的应力集中;涂层内部的残余应力水平,随涂层厚度增加而增加;涂层中的轴向应力、径向应力和切向应力主要为拉应力,径向应力是最主要的应力.     

阀体应力分类与强度评定的讨论

根据压力容器分析设计标准和应力分类准则,结合阀体的应力分布特点,对阀体的应力分类和强度评定问题进行讨论。按照应力分类思想对阀体应力进行分解和分类,对各类应力及其组合的当量应力给予不同的限制,从综合安全性和经济性角度,为阀体结构及壁厚进一步优化给出依据。     

平面应力对圆锯片稳定性的影响

圆锯片在锯切过程中受到离心力、热应力和适张应力等平面应力的作用。锯片平面应力形成的切向压应力是造成锯片失稳的主要原因,而切向拉应力则可以提高锯片的刚度和稳定性。离心力在切向和径向上都是拉应力,不会对锯片稳定性产生不良影响。热应力的径向应力为拉应力,但靠近锯片外缘的切向压应力会造成锯片失稳。而锯片环形辊压形成的适张应力则可以提高锯片的横向刚度和锯片的稳定性。     

转向架焊接构架强度模型及其对寿命预测的影响

为了对转向架焊接构架疲劳分析模型的合理性进行了探讨,以构架箱体梁为研究对象,针对主焊缝的不同处理方法建立了名义应力模型、结构应力模型和缺口应力模型。通过三种应力模型下应力特点、疲劳评估、累积损伤和参数影响的比较,结果表明:名义应力模型和结构应力模型下的应力大小和方向相似度较高,名义应力模型忽略焊缝的做法具有一定合理性,但前提是以焊趾前端应变片测试位置为应力取值点。缺口应力模型的特点在于能够较真实的描述焊缝局部的应力状态和循环特性;其优势也体现在能够同时对焊趾和焊根进行疲劳评估,因为计算结果显示箱体梁疲劳破坏也可能源于焊根处。由于结构应力模型对焊缝参数的变化并不敏感,进行焊缝参数优化时只能选择缺口应力模型。     

304不锈钢薄壁焊管表面残余拉应力的测定及消除

利用X射线应力测定仪采用不同的条件分别测定了304不锈钢薄壁焊管的表面轴向和切向残余应力,并研究了950℃保温30min水冷热处理前后其表面残余应力的变化。结果表明:采用铬靶Kβ辐射、2mm准直管测得的残余应力数据稳定且绝对误差小;热处理前薄壁焊管表面存在较大的残余拉应力,且焊管表面切向残余应力大于轴向残余应力;热处理后,表面拉应力变为压应力。     

弹流应力用于齿轮强度设计的研究

研究用弹流应力取代Hertz应力进行齿轮强度设计。给出了基于弹流应力拟合公式的齿轮接触强度设计公式,研究了各种因素对设计结果的影响,并和基于Hertz应力的设计结果进行了对比。结果表明,和Hertz应力一样,弹流应力也完全可以作为齿轮强度设计的依据;基于弹流中心应力拟合公式的设计结果和基于Hertz应力公式的设计结果非常接近,但在高速工况时,由于弹流二次应力峰远大于中心应力,应将弹流二次峰应力作为接触强度设计依据。     

机械应力消除法对焊接残余应力的影响

大直径全焊接阀体球阀制造的最后一道工序是焊接,由于采用橡胶圈密封,为防止密封圈的损坏,导致密封性能降低,焊后不能采用焊后热处理消除焊接残余应力。为了控制阀体焊接残余应力,选择机械应力消除法,建立阀体机械应力消除法的加载压力与时间的关系曲线,采用有限元分析和试验相结合的方法,研究机械应力消除法对焊接残余应力的影响。机械应力消除法前后采用盲孔法测量阀体外表面的残余应力。结果表明,采用二维轴对称有限元法可以模拟机械应力消除法过程,机械应力消除法可以降低阀体外表面轴向应力和环向应力的峰值,使残余应力分布更加均匀,可以作为焊后热处理的替代工艺。     

TiN涂层陶瓷刀具膜-基界面应力的试验研究

利用X射线衍射(XRD)应力分析仪测试了TiN薄膜涂层与Si3N4陶瓷刀具基体的界面残余应力状况,分析了成膜过程中应力形成的原因及对膜—基结合强度的影响。结果表明,TiN薄膜的残余应力为压应力,本征应力为张应力,应力的大小及分布对涂层刀具的硬度和膜—基结合强度有明显影响。     

流体应力方向、运动方程、广义应力公式综述

目前流体力学教材上,关于流体中应力分量的定义、微元六面体上应力分量方向的假设方法各不相同,与此相对应,用应力表示的流体运动微分方程及广义应力公式也必须采取不同形式。若上述对应关系搞错势必得出错误结果。这种问题可能被忽视,为解决此问题,对流体中应力分量的定义、应力方向假设方法、用应力表示的流体运动微分方程及广义应力公式进行了分析和归纳总结,用具体例子加以说明。并给出如何根据应力计算结果的正负判断应力方向的方法。     

聚醚醚酮的室温单轴棘轮行为

在室温下对聚醚醚酮(PEEK)进行一系列非对称应力控制的单轴循环棘轮变形试验,研究了应力水平、加载历史、应力速率和峰值应力保持时间对PEEK棘轮行为的影响规律。结果表明：PEEK在非对称应力循环加载下产生了明显的棘轮行为,棘轮应变包含可恢复的黏弹性应变和不可恢复的黏塑性应变;棘轮应变和棘轮应变速率均随着应力水平的增加而增大;PEEK的棘轮行为具有明显的加载历史效应,高平均应力的加载历史会抑制后续低平均应力循环过程中棘轮变形的发生,低平均应力的加载历史对后续高平均应力循环过程中的棘轮变形影响不大;PEEK的棘轮行为具有明显的时间相关特性,应力速率越低、峰值应力保持时间越长,棘轮应变越大。