弹簧钢淬火残余应力模拟

对AISI 5160H弹簧钢圆柱试样在不同温度的25％水溶性聚(亚烷基)二醇UCONHT淬火液和Arco521淬火油中淬火产生的残余应力及畸变进行了对比性研究。试棒的直径分φ20．56mm(0．81 inches)和φ13．45mm(0．53 inches)两种。先用INC-PHATRAN代码计算出试样随时间变化的传热系数,并用ABAQUSA际准有限元软件估算热处理过程中的残余应力和畸变。在试样中心放置热电偶,测出冷却曲线,根据所测的冷却曲线,用INC-PHATRAN解决了伴随相变时的逆向热传导问题。试验了这两种淬火介质,力图将热处理畸变和开裂减少到最少,并得出了颇有价值的结论。     

平板对接焊残余应力的三维有限元模拟与实验研究

针对平板对接焊焊接时的热应力特征,通过对焊接过程中加热与冷却温度场的正确描述,并采用合理的热源模式,应用有限元软件ANSYS对其温度场和应力场进行了耦合模拟分析.分析中考虑了钢材热物理参数和力学参数随温度变化的非线性,得到了焊后残余应力的大小与分布规律.设计了等厚和不等厚两组焊接试件,采用盲孔法对其残余应力进行了实测,实测结果与数值模拟结果吻合良好,证明了有限元数值模拟方法的正确.     

7075铝合金预拉伸板淬火后残余应力的有限元模拟

运用有限元软件MSC.MARC对7075铝合金板材淬火过程进行模拟.在获得淬火残余应力的基础上,假设钳口夹持区域为理想刚端,根据材料力学、金属塑性变形等基本原理,利用有限元数值模拟计算方法,建立起该状态下的预拉伸模型.模拟了不同预拉伸量和不同拉伸速度对削减毛坯淬火残余应力的影响以及计算了钳口夹持区域的锯切量.结果表明:拉伸量为3%时,残余应力消除量约为96%,锯切量为21.6%,完全符合航空铝合金厚板生产工艺的规定.     

预测长圆柱体淬火残余应力的有限元方法

利用伴随相变的热弹塑性本构方程及热传导方程，推导了计算热处理过程瞬态温度场和内应力的有限元列式。利用一组不同温度水平下的高温拉伸实验来确定本构方程中的材料参数及其随温度的变化。依据上述理论及数据预报了１Ｃｒ１３钢圆柱体在淬火过程中的瞬时内应力和残余应力分布。残余应力计算值与实验测定值比较，结果令人满意。     

预测长圆柱体淬火残余应力的有限元方法

利用伴随机变的热弹塑性本构方程及热传导方程，推导了计算热处理过程瞬态温度场和内应力的有限元列式。利用一组不同温度水平下的高温拉伸实验来确定构方程中的材料参数及其随温度的变化。依据上述理论及数据预报１Ｃｒ１３钢圆柱体在淬火过程中的瞬时内应力和残余应力分布。残余应力计算值与实验测定值比较，结果令人满意。     

直齿圆柱齿轮雾化气体淬火过程的传热模拟及实验研究

基于传热学理论,利用MATLAB软件对齿轮雾化气体淬火过程表面综合换热系数进行了计算。利用ANSYS有限元软件建立了直齿圆柱齿轮模型并加载了边界条件,对齿轮雾化气体淬火过程的瞬态温度场进行模拟,得到了不同时刻的温度分布和节点温度变化曲线。对模拟结果和实验结果做了对比,温度场的模拟和实验结果吻合良好,表明所采用的数值计算方法是正确可行的。     

用有限元方法分析无缝钢管的淬火残余应力

利用有限元分析软件MSC.M arc模拟无缝钢管淬火过程,分析了淬火残余应力的分布情况,得到了残余应力按照温度梯度沿半径方向分层分布的规律。研究了在改变加热温度和冷却速度的情况下,淬火残余应力的变化规律,达到减小淬火过程中产生的残余应力,提高无缝钢管的机械性能,寻求最优淬火条件的目的。     

雾化气体淬火压力边界条件计算及实验研究

雾化气体淬火时试件外表面所受的压力是计算其应力场的重要边界条件,也是影响试件淬火后变形和开裂的因素之一。本文应用计算流体动力学CFD的方法建立雾化气体淬火的三维非稳态模型。基于边界条件实验结果,对工件在不同进口速度工况下淬火过程中的压力场和试件的压力边界进行了数值模拟,并将试件上表面的压力模拟结果与边界条件实验结果进行了对比分析。结果表明,试件外表面的压力数值模拟计算与实验结果较吻合。     

航空铝合金构件淬火残余应力的数值模拟

可固溶强化的铝合金在通过剧烈淬火获得高强度的过程中 ,会产生很大的淬火残余应力 ,并容易引起淬火变形与裂纹。本文将有限元方法用于预测航空铝合金构件淬火残余应力的产生与分布规律 ,首先针对铝合金试样的淬火过程建立数学模型 ,进行数值模拟 ,其次将分析方法用于预测某 70 75铝合金飞机隔框的淬火残余应力分布规律。并采用裂纹柔度法进行了实验测定 ,实验结果与模拟结果对比具有很好的一致性。     

航空铝合金构件淬火残余应力的数值模拟

可固溶强化的铝合金在通过剧烈淬火获得高强度的过程中，会产生很大的淬火残余应力，并容易引起淬火变形与裂纹。本文将有限元方法用于预测航空铝合金构件淬火残余应力的产生与分布规律，首先针对铝合金试样的淬火过程建立数学模型，进行数值模拟，其次将分析方法用于预测某7075铝合金飞机隔框的淬火残余应力分布规律。并采用裂纹柔度法进行了实验测定，实验结果与模拟结果对比具有很好的一致性。     

铝合金点焊残余应力的有限元模拟分析

通过建立铝合金电阻点焊过程的有限元分析模型,模拟了电阻点焊过程温度场的变化情况.揭示了铝合金点焊过程中的熔核产生、形成及长大过程.对在热栽荷和电极压力作用下焊点残余应力的分布情况分别进行分析,并使用X射线衍射法测量了不同电极压力及持压时闻下焊点的残余应力大小,比较表明,计算结果与试验结果相符,证实了铝合金点焊残余应力的有限元模拟的正确性和适用性.     

雾化气体淬火过程换热系数的计算及实验研究

研究了用反传热方法计算雾化气体淬火过程试件表面综合换热系数的基本原理和算法,利用Matlab编写了试件表面综合换热系数的反求程序。然后,通过反求程序对不同工艺参数下淬火过程试件表面的综合换热系数进行了计算。运用Matlab模拟了不同工况下淬火试件的温度场,实测了试件淬火过程的温度变化,并对试件的温度计算值和实测值进行了对比。结果表明,所述的方法对雾化气体淬火试件表面综合换热系数的数值计算是准确有效的。     

铝合金厚板淬火-预拉伸残余应力的有限元仿真

利用MSC.Marc非线性有限元软件建立了一个淬火-预拉伸模型,并利用该模型对7075铝合金厚板进行了仿真研究。仿真结果表明,对于7075铝合金的最佳拉伸量为2.0%～2.5%,预拉伸后板内残余应力降低幅度可达90%以上,且残余应力分布形式由淬火态的"M"型演变为预拉伸后的"W"型;随着拉伸量的增加铝板内塑性变形合格的区域逐渐增加,可利用预拉伸中的等效应力分布状态确定锯切区。若提供适当的残余应力测试结果,利用有限元仿真模型可有效地揭示铝合金厚板淬火-预拉伸内部残余应力的演变规律。     

多体列车车轴淬火温度场模拟和残余应力研究

建立了35CrMo车轴淬火工艺的温度场模拟有限元模型,分析了其在盐水淬火、PAG溶液淬火、油淬、空冷方式下的表层和内部温度场分布规律;然后采用X射线衍射法对35CrMo车轴表层和内部进行了残余应力测试。测试结果表明:仿真数据和实测数据吻合较好,且表面残余应力结果符合欧洲标准,验证了仿真模型的正确性。     

套管修复焊接残余应力三维有限元模拟

套管修复是一种重要的在役焊接修复技术,然而在操作过程中由于内压和温度场的影响会不可避免地产生焊接残余应力,对应力腐蚀开裂造成很大的影响。本文采用有限元法对套管修复产生的焊接残余应力进行研究,编写了套管修复纵向双工焊接和环向焊接的移动热源子程序,与套管内压进行耦合计算,得到了套管温度场及应力场分布规律。结果表明,环焊缝焊接接头处产生的环形应力最大,轴向应力次之,径向应力最小。内管上纵焊缝区域的残余应力很小,对内管强度不产生影响。在套管纵焊缝和环焊缝的T型接头处的应力水平较高,已经达到材料屈服强度,成为最薄弱环节,应该引起足够的重视。     

淬火过程应力/应变场有限元模拟关键技术研究

针对淬火过程应力/应变场的特点,给出了淬火过程弹性区、塑性区的应力应变关系。根据淬火过程热物性参数及组织转变的特点,给出了处于弹性区和塑性区的单元应变增量表达式,及热应变、相变应变、相变塑性等初应变的计算方法。给出了热弹塑性问题有限元变分方程、变分方程右端列向量的计算方法及适用于淬火过程的迭代收敛准则。编写了淬火过程有限元模拟程序,并用该程序模拟了圆柱试样的淬火过程,将模拟所得结果与实验结果相比较可以看出,模拟结果与实验结果吻合较好。     

雾化气体淬火过程温度场及应力场的数值模拟

从45钢在高压氮气中淬火的实验出发,利用ANSYS有限元软件对工件雾化气体淬火过程进行数值模拟,建立二维瞬态模型,模拟了工件的温度场和应力场的分布。模拟结果和实验进行对比,温度场的数值模拟计算和实验结果较吻合。     

全淬透圆柱件淬火应力的有限元模拟及实验验证

利用温度场、组织场和应力场相互耦合的数学模型对直径60 mm的40CrNiMo水淬圆棒的淬火应力进行研究。结果表明,有限元模拟的淬火应力及其分布与XRD测量结果相符,论证了所运用的温度场、组织场和应力场相互耦合的数学模型(包括建立的相变塑性函数)的正确性。通过计算机模拟分离了淬火马氏体钢中的热应力和组织应力,揭示了不同直径淬透圆棒试样的应力分布规律及其起因以及不同淬火介质对淬火应力的影响规律。     

厚板对接焊残余应力的三维有限元模拟与验证

采用ABAQUS有限元软件对35 mm厚板埋弧焊过程进行温度场和残余应力场的数值模拟;同时采用X射线衍射法对厚板焊接接头两个截面处进行表面残余应力测试,并将模拟结果与试验结果进行比较验证。结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合,验证了该数值模型的有效性;同时获得了沿厚度方向残余应力的分布规律。