利用FEM修正法测量Ti6Al4V管件表面残余应力

为精确测量车削加工钛合金薄壁管件引起的表面残余应力,综合考虑测量精度、可操作性以及节约材料等因素,运用有限元法(FEM)分析确定零件合适的轴向长度,结果表明:当管件的轴向长度与外径比值λ≥1.11时,其边缘效应对于测量结果的影响可以忽略不计.为对零件剥层后新表面应力值变化进行补偿,运用FEM修正法对X射线法测得的剥层后表面应力值进行修正,测量结果表明:Ti6Al4V管件车削加工引起的表面残余应力在轴向和切向上均呈压应力状态,切向应力高于轴向应力,深度为60μm时,两个方向的残余应力都已基本趋于0.表明该修正方法计算简单,其修正精度明显高于传统修正方法,可以广泛运用于实际表面加工残余应力的测量过程.     

用盲孔法测量Ф158.8mm钻铤内螺纹端残余应力

采用盲孔法测量直径为158.8mm的2个不同生产厂家的钻铤内螺纹端的轴向和径向残余应力,得到残余应力沿钻铤内螺纹端轴向和径向的分布模式,并对不同方向上残余应力的分布进行分析.为提高钻铤的使用性能,降低钻铤失效的概率,建议测定成品钻铤的残余应力;油田在制定订货补充条件时,应该对残余应力提出相应的要求.     

用盲孔法测量φ158.8 mm钻铤内螺纹端残余应力

采用盲孔法测量直径为158.8 mm的2个不同生产厂家的钻铤内螺纹端的轴向和径向残余应力,得到残余应力沿钻铤内螺纹端轴向和径向的分布模式,并对不同方向上残余应力的分布进行分析.为提高钻铤的使用性能,降低钻铤失效的概率,建议测定成品钻铤的残余应力;油田在制定订货补充条件时,应该对残余应力提出相应的要求.     

9Cr18Mo钢圆柱试件淬火过程的数值模拟

采用有限元分析方法,利用ANSYS软件模拟9Cr18Mo钢圆柱形试样淬火冷却过程,得到淬火冷却曲线、残余应力随淬火时间变化曲线、残余应力沿圆柱体轴向分布曲线和试样最终轴向伸长量.分析结果表明,在热应力和组织应力的共同作用下淬火过程中试样应力状态变化复杂,最终的应力状态以组织应力为主.试样表面残余应力和试样轴向伸长的计算结果与测量结果符合的很好.     

残余应力对单轴对称工字梁稳定承载力的影响

对单轴对称工字形悬伸梁、连续梁进行整体稳定试验前,通过截面法测量了截面中的残余应力分布.根据测量结果和简化分布模型,编写了能描述残余应力大小和分布的ANSYS初应力文件,在非线性分析中以此来考虑残余应力对构件整体稳定性的影响.通过比较试验和有限元分析结果发现,考虑残余应力所得的计算结果与试验结果吻合良好,不考虑残余应力所得到的极限荷载与试验值差别较大.试验结果表明:当梁截面中的窄翼缘尺寸较小时,翼缘中残余应力以受拉为主,其端部残余压应力较小,焊接残余应力对单轴对称工字形悬伸梁和连续梁的整体稳定承载力影响很大,主要是提高作用,有限元计算时应该考虑残余应力.对比分析结果表明,文中所用的残余应力分布模型能够模拟试验梁的真实情况.     

硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验

为满足超精密车削加工零件低表面应力的使用性能要求,采用有限元和试验相结合的方法,对硬铝合金进行微米级的超精密车削仿真和试验.分析切削过程的切削力和切削温度,研究已加工表面残余应力产生的原因及残余应力的性质,得到切削深度和切削速度对已加工表面残余应力的影响规律.仿真结果表明:金刚石刀具车削硬铝合金,切削温度低,切削力小,但是单位切削力大.切削力是已加工表面形成残余压应力的主导因素.表层残余应力随着切削深度的增加而变大,随着切削速度的增大反而有减小的趋势.在微米级硬铝合金的超精密切削过程中,切削深度对已加工表面残余应力的影响更为显著.进行微米级的超精密车削试验,采用XRD对表层残余应力进行测量,对有限元仿真结果进行了验证,为硬铝合金超精密车削表面残余应力的控制打下理论基础.     

不锈钢汽车排气管激光焊接残余应力

为了提高不锈钢管的冷加工成形性能,进一步优化相应焊接工艺,在对汽车排气管激光焊接温度场进行数值模拟研究的基础上,分析激光焊接汽车排气管残余应力.在考虑网格的疏密过渡以及材料力学性能参数随温度的变化条件下,分析激光焊接不锈钢管残余应力演变过程及分布特点,即滚轮挤压量越小,平均残余应力越小,但容易出现咬边和未焊透,在局部产生应力集中,更容易在焊接管冷加工时出现开裂;激光焊接线能量减小,轴向残余应力区域变窄,峰值应力增加.将激光焊接残余应力与钨极氩弧焊(TIG)+激光焊的残余应力进行对比实验,结果表明,不锈钢管TIG+激光焊残余应力与激光焊接具有相似的分布,分布区域相对变宽,焊轴向残余应力比激光焊接小,提高了焊接管冷加工成型性能.     

蜂窝薄铝板淬火残余应力研究

文章采用分段二次函数描述薄铝板淬火换热系数,并借助ABAQUS有限元软件进行温度场和应力-位移场模拟,得到换热系数和位移场的关系.基于试验所得翘曲位移反求换热系数,进行温度场和残余应力场模拟,并与用X射线衍射仪测得的残余应力试验结果进行对比,模拟值和试验测量值吻合良好,证明模拟方法可用有效.最后分析了薄铝板淬火残余应力产生机理和翘曲发生原因,得到了淬火残余应力的大小和分布规律.     

ZrTiAlN涂层的残余应力分析

采用有限元法分析Q235 A基ZrTiAlN涂层的残余应力,研究涂层厚度、过渡层对残余应力的影响。结果表明:层-基界面边缘处存在明显应力集中现象;涂层内的切向应力和轴向应力主要表现为拉应力,径向应力则表现为压应力。涂层厚度的变化对层-基界面应力的性质与分布影响很小;但随着涂层厚度的增加,界面处的切向应力增大,径向应力和轴向应力减小。加入过渡层后,涂层内残余应力明显减小,其中含有TiAl/Zr过渡层的涂层的切向应力、轴向应力和径向应力的最大值分别降低33%,25%和14%。     

ER8C高速车轮钢摩擦磨损性能研究

利用GMP-30滚动摩擦磨损试验机研究ER8C高速车轮钢材料的滚动摩擦磨损性能。结果表明,摩擦磨损过程中,ER8C车轮钢在表面形成波磨。经过不同转数磨损后,ER8C车轮钢试样表面都形成残余压应力。随着磨损周次的增加,表面残余压应力是逐渐增加的。不同磨损周次时,试样表面的轴向残余压应力大于其周向残余压应力,且试样表面波谷处的周向和轴向残余应力都大于波峰处的残余应力。     

开槽法测试混凝土工作应力的试验研究

为了解决混凝土结构工作应力测试中存在的困难,通过有限元数值模拟,分析了开槽法释放混凝土工作应力随开槽深度的变化规律,与环孔法进行了比较,得到了工作应力能全部释放的开槽深度.在分析了通过应力释放进行工作应力检测的各种影响因素后,着重就开槽引起的扰动应变展开试验研究,得到了混凝土骨料直径、开槽间距、工作应变大小等与扰动应变间的关系,据此可以估计检测时的扰动应变,进而对检测结果进行修正,试验验证表明:修正后检测结果的误差较小,完全满足工程中的要求.     

加权残数法在岩土力学中的应用

由于加权残数法是解决岩土力学问题的一种行之有效的数值方法,且因其较以有限元法为代表的一类数值方法更为灵活方便,在解决岩土力学问题时具有更多的优势,因此本文在简要地介绍加权残数法的有关概念、方法基础上,给出其在岩土力学领域中的几个应用实例     

一种测量光学玻璃应力的光谱方法

光学玻璃的应力使其出现双折射性质,严重影响成像质量和导致波面形变,因此需要进行精确定量的测量。为了满足高精度玻璃应力测量的需求,文章提出了一种测量应力的新方法:在光谱扫描法测量系统的基础上,加入半波片作为延迟量基准,根据插入被测玻璃前后延迟量的变化,精确、定量地得到被测玻璃的应力。实验测量了1块立方体玻璃不同区域的应力。分析表明,光谱扫描精度为0.25nm时,系统测量误差小于0.4nm。     

应用增量法对菜园坝大桥Y构进行应力分析

在正常应力作用下,混凝土构件应力应变的非线性性质主要是由徐变引起的,工程上很难把弹性应变和徐变变形区分开.在大型混凝土结构中,由于徐变变形非常大,有时甚至相当于弹性变形,而大部分徐变变形是有害的,所以,更好地利用实测数据来分析其影响显得很重要.为了进一步分析收缩徐变对桥梁Y构产生的影响,在结构监控监测中采用阶段增量法来处理数据,通过对比分析得出比较理想的应力应变曲线,从而更客观地反映结构应力状况.实测数据分析表明:应用增量法后,结构的阶段累加应力值与实测值相比,有较大的变化,能够比较真实地反映出结构的实际应力状态,同时说明了此法的实用性.     

板类构件内部残余应力测试技术研究

为了克服现有残余应力测试技术难以测定工程构件内部残余应力的局限性,提出一种被称为裂纹柔度法的残余应力测试新方法.基于线弹性断裂力学原理,在被测物体表面引入一条深度逐渐增加的裂纹,通过测定零件表面的残余应变释放量来计算7055铝合金板材内部残余应力分布规律.研究结果表明,裂纹柔度法与逐层钻孔法及X射线衍射法相比,具有更好的敏感性和精确度,可用于测定板类构件内部残余应力.     

激光全息军用关键部件三维变形及应力测试

三维形变和三维应力测量一直是结构工程领域的重要研究课题。本文基于数字全息原理,设计了数字全息记录测试装置,实现了三维物体变形的测量;基于四个干涉图法和Matlab软件编程,提出并实现了数字相移,省去了压电位移器、位相控制器等硬件,简化了装置;基于数字全息测得的变形量与有限元理论,利用Ansys软件编程,获得变形物体的三维应力的大小及分布,从而实现了数字全息三维应力测试。大量实验表明,此方法实验装置简单、测量精度高,变形测量可容易达到1/10波长,应力测量精度可达到1.535×10^5Pa。     

焊接残余应力梯度测试的试验研究

对压力容器焊缝两侧采用开槽释放残余应力、电测法测量残余应力梯度.测出残余应力沿垂直于焊缝的应力梯度和分布曲线.     

胫骨固定系统的理论研究与作用分析

采用有限元法对胫骨和外固定器组成的系统进行了力学分析，得到了整个系统的应力分布，同时用应变电测法对重要部位进行了测试，且两者接近程度较好，并对外固定器的力学作用进行了分析讨论。     

卸压法治理井壁结构破裂的模拟试验研究

结合深厚表土中井壁破裂治理的实际工程,在数值模拟计算和现场实测成果的结果的基础上,通过物理模拟试验对“卸压法”治理井壁破裂的机理进行了研究。分析了井壁二次破裂的过程、位置和形态,以及卸压槽和卸压特性,得到了卸压法治理井壁破裂的力学机理,为卸压法防治井壁破裂提供了理论依据和工程参数。     

裂纹柔度法在回火高强度结构钢应力分析中的应用

提高高强度结构钢板的残余应力的测试精度,可以更好地评估回火工艺的有效性,使产品更加安全可靠.常用的残余应力测试方法(如钻孔法、X射线衍射法等)只能测定钢板外表面及浅层的残余应力.采用裂纹柔度法分析回火钢板的残余应力,对Q550D钢板不同回火工艺状态下的应力松弛效果进行了测试.结果表明,裂纹柔度法能够测定钢板全厚度范围内残余应力释放过程中产生的应变,从而判断其应力分布情况,而且这种方法比钻孔法及X射线衍射法更加敏感和精确.