金属薄膜屈服强度的鼓包法表征

本文采用鼓包法研究金属薄膜的屈服强度,对具有圆形自由窗口的镍薄膜一侧施加压力,薄膜受压变形的全场形貌用数字散斑相关法(DSCM)进行测量,并应用板壳理论分析小挠度变形下膜内应力分布情况。结果表明:圆形薄膜受压时首先从边缘开始屈服,从压力-挠度曲线偏离线性关系的临界点得到金属镍膜的屈服强度为467MPa,这和单轴拉伸法测量所得到的屈服强度值吻合较好。     

航空发动机机匣类零件的变形控制研究

航空发动机和燃气轮机已被我国列入十三五重大专项,航空制造业的发展对我国建设强大的国防具有重大意义。机匣类零件作为航空发动机的重要组成部分,起到了包容、承力、连接的重要作用,其加工技术也是航空零部件制造中的一个难点。本文主要研究了航空发动机机匣类零件的加工制造,阐述了机匣类零件的加工难点和易产生的问题,结合了生产科研实践,着重研究并探讨了几种机匣类零件变形控制的方法。     

7B04铝合金超塑性变形行为

针对7B04铝合金开展了变形温度为470~530℃,应变速率为0.0003~0.01s~(-1)的高温超塑性拉伸实验,研究了材料的超塑性变形行为和变形机制。结果表明,7B04铝合金的流动应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐减小,伸长率随之增加;在变形温度为530℃,应变速率为0.0003s~(-1)时,7B04铝合金的伸长率达到最大1105%,超塑性能最佳;应变速率敏感性指数m值均大于0.3,且随变形温度的升高而增加;在500~530℃的变形温度范围内,m值大于0.5,表明7B04铝合金超塑性变形以晶界滑动为主要变形机制;变形激活能Q为190kJ/mol,表明7B04铝合金的超塑性变形主要受晶内扩散控制;7B04铝合金超塑性变形中在晶界附近有液相产生,且适量的液相有利于提高材料的超塑性能。     

反应堆压力容器用SA508Gr.4N钢的热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度为1050~1250℃、应变速率为0.001~0.1s-1、真应变量0.16的条件下,研究和分析SA508Gr.4N钢高温塑性变形及动态再结晶行为。结果表明:SA508Gr.4N钢的高温真应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,属于温度和应变速率敏感材料;在真应力-应变曲线的基础上,建立材料热变形本构方程,较好地表征了材料高温流变特征,其热激活能为383.862kJ/mol;其硬化率-应力(θ-σ)曲线均呈现拐点且-dθ/dσ-σ曲线出现极小值;临界应变随应变速率的增大与变形温度的降低而增加,且临界应变(εc)与峰值应变(εp)之间具有一定相关性,即εc/εp=0.517;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=8.57×10-4 Z0.148。     

低碳钢薄壁焊管液压胀形行为

为了研究焊管液压胀形过程的变形行为,在管材胀形性能测试系统上进行了不同长径比条件下低碳钢(STKM11A)薄壁焊管的胀形实验,获得了焊管的壁厚分布规律、胀形区轮廓形状、极限膨胀率和应变分布规律。结果表明:管材焊缝区的减薄率仅为2.4%~5.5%,等效应变仅为0.05~0.10,变形程度相对母材区较小,主要发生几何位置移动。环向壁厚的最薄点位于以焊缝为中心的对称两侧士30°位置处。随着胀形区长度增大,管材破裂压力、减薄量、极限膨胀率均发生减小,胀形区轮廓逐渐偏离椭圆形,当长径比达到2.0时,已不再适合用椭圆函数描述。此外,胀形区长度增大过程中,管材从双拉向平面应变状态发生转变,在此基础上建立了焊管的成形极限图。     

ZK60和ZK60-1.0Er镁合金热压缩变形和加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对ZK60和ZK60-1.0Er镁合金进行了热压缩实验,分析了合金在温度为160~420℃,应变速率为0.0001~1.0s-1条件下的流变应力变化特征。结果表明:两种镁合金在热压缩过程中的流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,在流变应力达到峰值后随即进入稳态流变;稀土Er的加入使得平均变形激活能珚Q值由183kJ/mol降到153kJ/mol,应力指数n值由6提高到8;发生动态再结晶的临界应力σc值随变形温度升高和应变速率降低而降低,在420℃/1.0s-1高温高应变速率时,稀土Er的加入使得ZK60镁合金发生动态再结晶的临界应力值σc由76MPa降到50MPa。通过动态模型构建热加工图并结合金相组织观察可知:稀土Er的加入缩小了ZK60镁合金的热加工失稳区,增加了热加工安全区的功率耗散效率峰值η_(max),由35%增大到45%,促进了动态再结晶晶粒的形核,但抑制了再结晶晶粒的长大。     

基于掘进机履带架焊接变形的履带动力学特性分析

针对履带架焊接变形对履带行走动力学的影响,应用Ansys有限元方法,模拟履带架的焊接过程,求得履带架的变形量。在此基础上,采用集中质量法建立履带的多自由度动力学模型,根据Bekker理论以履带与地面间的接触力为外部载荷,采用数值分析法求解履带架不同变形量对履带张紧力和振动的影响。仿真结果表明:焊接变形使履带板出现摆角变化,受此影响,履带架的焊接变形对履带行走动力学影响较大,变形越大张紧力越大,在履带板摆角为0.7°时,驱动处的履带张紧力在44 k N至45.6 k N之间变化,波动剧烈。     

分段式结构对风力机塔架振动特性的影响分析

针对分段式结构引起的风力发电塔架失稳问题,利用刚体有限元法建立分段式结构三维动力学模型,提取模态分析的前五阶非零模态的振型,研究在湍流工况下分段式塔架连接处内外法兰的振型特性,通过内外法兰的振型与频谱响应对比,分析分段结构对塔架振动特性的影响。结果表明:分段式的外法兰比内法兰各阶振动位移量小,振动变化幅度小,不易发生共振,外法兰的第1阶振型起主导作用,非线性的扭转变形小,该结果可为塔架在运行过程中避免发生共振及失稳现象提供一定的参考。     

航空发动机薄壁环形零部件加工变形控制

航空发动机的加工制造是一项要求精度极高的工作,在航空发动机的机械加工中涉及众多结构复杂、几何精度要求高的零部件,加之航空发动机所使用的材料硬度较高从而对航空发动机的机械加工带来了极大的挑战,做好航空发动机机械加工制造中的工艺研究和应用对于提高航空发动机的机械加工质量和效率有着极为重要的意义。薄壁环形件是航空发动机的机械加工中的较为常见的一类零部件,薄壁环形零部件在机械加工受壁体较薄的影响导致其刚性较差,在薄壁环形零部件的机械加工过程中受到加工切削力和装夹力的影响使得其极易变形,从而影响零部件的加工质量。本文结合薄壁环形零部件的特点以及薄壁环形零部件机械加工中的变形原因对如何做好薄壁环形零部件机械加工中的变形控制,提高薄壁环形零部件的加工质量,做了分析。     

钛合金双态组织高温拉伸行为的晶体塑性有限元研究

创建一个包含多变体结构特征的双态组织几何模型,提出一种变形协调性的评估方法,采用以率相关滑移为主的晶体塑性有限元本构关系,研究了具有不同组织特征的Ti-6Al-4V合金双态组织的高温拉伸行为。结果表明：在多晶变形过程中,α_p相承载了更多的应变;在变形后的样品中,出现了大致对称分布于拉伸方向两侧的高应变交叉条带;存在于α_p与β_T之间的包围结构特征,可加剧局域应变分配的差异;随着α_p相体积分数的升高应变量降低,整体应变协调性先较快降低而后平稳;随着α_s片层厚度的增加高应变条带特征弱化,整体应变协调系数升高;含双变体α_s片层团簇结构的β_T组织,其应变协调性低于含单变体和三变体的组织。