轴类镀层结构材料力学性能声学表征方法研究

针对轴类镀层结构材料力学性能无损表征方法开展理论和实验研究,对于表面工程的质量检测与评价具有重要意义。利用自主开发的超声显微测量系统与PVDF线聚焦探头,对不同厚度的轴类镀层材料进行散焦测量。针对轴类试件表面波传播路径与散焦距离的非线性关系,分析了线聚焦探头几何尺寸与散焦距离和试件轴径间的匹配关系,优化检测参数,并在V(f,z)分析法的基础上,采用相位相关分析法获得轴类镀层材料的实验频散曲线。结合镀层材料声波传播特性,采用基于模拟退火的粒子群优化算法(PS-B-SA)将理论频散曲线与实验频散曲线相拟合,反演轴类镀层结构材料的声学参数,进而表征镀层材料的弹性常数。多个不同厚度轴类镀层结构材料弹性常数及镀层厚度的反演结果与实际值相吻合,表明该测量方法可靠、结果准确。该研究成果为轴类镀层结构力学性能无损检测提供了技术手段,也为工程材料表面工程加工性能的评价提供了新方法。     

三维刚塑性有限元法中摩擦边界条件的处理方法

介绍了三维刚塑性有限元法中摩擦边界条件中处理方法，给出了相应的计算公式。     

筒形件正旋旋压力有限元计算及分析

采用三维刚塑性有限元法计算了筒形件正旋时的旋压力，并对各工艺参数对旋压力的影响进行了系统研究。     

基于气体基压电复合材料的线聚焦空耦超声传感器研制与应用

空气耦合式超声检测技术因具有非接触、无损伤等特点,被广泛应用于材料的非接触检测。本文从晶硅太阳能电池的实际检测需求出发,设计并制作了一种气体基线聚焦空气耦合（空耦）式超声传感器,与传统的聚合物基空气耦合（空耦）式超声传感器相比,气体基线聚焦空耦传感器利用了3D打印技术将聚合物基框架改进为镂空结构,进一步降低了压电复合材料的声阻抗。所研制的传感器中心频率约为150 kHz,聚焦半径为20 mm,孔径为28 mm。对传感器进行了激励接收性能测试,并采用空耦超声Lamb波检测技术,对含有裂纹缺陷的单晶硅太阳能电池片进行非接触式检测,通过分析接收信号的幅值信息并利用相关系数法,完成了对裂纹缺陷的检出和定位,实现了气体基线聚焦空耦传感器在缺陷检测中的应用。     

纤维增强复合板中声弹Lamb波的波结构分析

基于线性三维弹性理论和"增量变形力学"理论,采用勒让德正交多项式展开法,推导了在水平和垂直方向施加初应力时,沿纤维增强复合板的非主对称轴方向传播的声弹Lamb波的波动方程,并对波动方程进行数值求解。为了验证方法的准确性,将该文方法求解的各向同性材料的相速度频散曲线与Disperse^?软件的计算结果进行比较,两者吻合良好。以单层单向纤维增强复合材料板为例,计算了无初应力状态下的波结构应力曲线,并与应力自由边界初始条件的一致性进行了比较。研究了水平和垂直方向初应力效应对Lamb波频散曲线的影响。针对声弹效应较为敏感的Lamb波A0模态,着重分析了初应力效应对波结构位移分布曲线的影响。     

BT20钛合金筒形件旋压组织和择优取向研究

为了研究强旋工艺中钛合金材料变形组织和织构演化规律,进行了BT20钛合金筒形件反旋工艺实验,采用光学和X射线衍射方法分别对表面微观组织和晶体取向演化过程进行了分析.研究表明:旋压件外表面组织因反复拉压和剪切作用变得复杂和不均匀;多道次大变形旋压变形可以改善组织不均匀性,在轴截面上形成较均匀的轴向纤维组织;旋压过程中因径向压缩变形导致基面{0002}趋于与筒表面相切排列.在内表面,基面择优程度随内层实际变形量增大而稳定增强.在外表面,基面择优程度在一定变形量内迅速增强,随后有所减弱.     

筒形件反旋工艺塑性流动刚塑性有限元分析

建立了筒形件反旋工艺平面变形刚塑性有限元分析的力学模型，比较了把反旋工艺视为正挤和本文力学模型条件下的速度场，有限元分析结果与反旋实际条件相符。     

临界变形粗晶形成机理的探讨

本文研究了高温合金临界变形粗晶形成的机理。认为临界变形粗晶的形成是原始晶粒的直接长大,而不是“再结晶晶核数目少”或其它复合机制。临界变形区晶粒长大的最初驱动力是晶界两侧的畸变能差。     

基于横波直探头的管道缺陷周向导波检测技术

围绕厚壁管道的检测问题,基于横波直探头激励周向导波检测管道典型缺陷,通过改变横波直探头的布置方向激励出不同的周向导波模态,克服了柱面纵向导波对于轴向缺陷不敏感的问题,有效提升了检测效率.将横波直探头沿管道轴向方向进行移动,可实现管道周向的扫描检测,表明横波直探头用于检测管道缺陷时指向性良好,为管道轴向缺陷无损检测提供了方法.     

Isothermal precision forging of Ti-6.5Al-3.5Mo- 1.5Zr-0.3 Si alloy impeller with twisted blades

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si （TC11） alloy impeller is an important part in the airspace engine that serves under severe working conditions, and it requires excellent mechanical properties and high dimensional precision. However, the integral titanium alloy impeller is difficult to precisely forge because of its complex shape and poor formability. In order to develop optimum forging process of this kind of complex parts, the deformation characteristics of TC 11 alloy under isothermal compressing conditions were studied. Furthermore, an alternative material, namely pure lead, was selected to model the forming process of the impeller and investigate metal flow during forging. Based on the research, local loading method was determined to forge the TC 11 alloy impeller precisely under isothermal condition. The dimensional accuracy, mechanical properties and microscopic structure of the forged product satisfy operating requirements.