基于等效热-力载荷的20Cr2Ni4预应力车削残余应力模拟及实验

为快速准确预测20Cr₂Ni₄合金钢预应力车削表面残余应力的分布,基于等效热-力载荷建立三维有限元仿真模型,通过切削热-力模型确定等效热-力载荷的分布形状和强度,将切削过程等效为接触正应力、接触剪应力和热流通量在已加工表面的循环作用.模拟的残余应力分布趋势与测量结果基本吻合.基于上述模型研究了切削速度、进给量和预应力大小对残余应力分布的影响.结果表明,切削速度对残余应力分布影响不明显,减小进给量能使表面残余拉应力和最大残余压应力减弱,增加预应力能够有效地减小表面残余拉应力和增大最大残余压应力.      

钢管相贯线焊接残余应力的有限元计算

根据某体育场罩棚钢结构节点类型,建立钢管相贯线焊接的三维有限元模型,并根据实际情况确定计算时所需的边界条件.通过计算得到焊接温度场和等效残余应力分布规律,结果表明:焊缝位置温度梯度最大;焊缝的等效残余应力很大,可以超过材料的屈服极限;沿焊缝周向,等效残余应力保持在屈服极限附近,焊接引弧点附近等效残余应力有波动;沿焊缝径...     

残余应力对排液蒸发器强度影响的有限元分析

某排液蒸发器管箱隔板与筒体焊接处产生了焊接变形,其凹陷处最大值为5 mm,影响结构的安全运行.焊接应力与变形是焊接过程的必然产物,计算和分析比较困难.采用固有应变分析法,计算出隔板和筒体的固有应变体积,然后获得简体的焊接残余应力.在此基础上只考虑焊接残余应力、设计应力以及焊接残余应力与工作应力叠加3种工况计算出变形区域的等效应变,并转化为等效残余应力.利用有限元方法对蒸发器的强度进行分析,计算结果可用于指导其实际运行.     

钎焊降温速率对板翅结构钎焊残余应力和等效热变形的影响规律

为了研究不同钎焊降温速率对板翅结构内部的钎焊残余应力和等效弹性热应变的影响规律.建立了板翅结构的三维热应力分析模型,采用热-结构耦合的方法,模拟分析了不同钎焊降温速率下,钎焊残余应力和等效弹性热应变的变化情况.研究结果表明:板翅结构内部的钎焊残余应力随着钎焊降温速率的减小而减小;不同钎焊降温速率下,板翅结构内部的钎焊残...     

薄壁轴向微沟槽铜管高速旋压成形的数值模拟

利用有限元分析软件MSC.Marc建立了简化的1/4旋转对称模型,对薄壁轴向微沟槽铜管的钢球高速旋压成形过程进行模拟,并对成形特征和等效应力应变、残余应力的分布规律进行分析.结果表明:成形过程中,金属回弹效应会导致齿根部出现凹口缺陷;等效应力应变及三向应力应变沿轴向呈层状分布,沟槽管外壁面应力超过材料应力极限导致铜屑产生,且易出现断管现象;沟槽底部的等效应力应变和残余应力大于齿顶与外壁面的应力;过大的残余应力容易造成材料脆化,进而产生裂纹等缺陷.     

铝锂合金薄板自动钻铆残余应力特性

利用主应力法推导了铆接壁板所受压力的力学公式,将壁板等效为厚壁圆筒,根据空间轴对称问题求解方法,得出铆接孔孔壁处径向和周向残余应力的表达式,理论分析结果可以合理解释镦头高度和钉孔直径对孔壁处残余应力的影响规律:随着镦头高度和钉孔直径的变化,孔壁各处径向残余应力的变化并不明显,而周向残余应力的变化十分显著;镦头高度和孔径尺寸的增加使周向残余压应力的绝对值下降,甚至出现残余压应力转变为残余拉应力的情况.对于孔壁处残余应力沿板厚方向的分布,采用有限元方法进行分析.结果表明,上、下壁板间应力存在突变,下壁板孔壁处残余应力呈"C"型分布.得出铝锂合金材料在自动钻铆过程中相关工艺参数的合理取值.     

薄壁轴向微沟槽铜管高速旋压成形数值模拟

本文利用有限元分析软件MARC对薄壁轴向微沟槽铜管钢球高速旋压成形过程进行模拟,建立了简化的1/4旋转对称模型,并采用了更新拉格朗日算法和全局网格重划分技术,成功解决了模拟过程中的网格穿透和收敛问题.对薄壁微沟槽铜管的成形特征和残余应力、等效应力应变的分布规律进行了分析.结果表明,成形过程中,金属会出现回弹效应并由此产生凹口等缺陷;等效应力应变及三向应力应变沿轴向呈层状分布,表层应力超过材料应力极限导致铜屑产生,且易出现断管现象;沟槽底部的等效应力应变和残余应力大于齿顶与外表面.过大的残余应力容易造成材料脆化,进而产生粗糙形貌.该研究对优化成形工艺参数,抑制缺陷产生有着重要意义.     

利用等效应力磁场测平面残余应力

基于等效应力磁场理论，给出了平面应力状态下，材料沿（垂直于） 焊缝方向磁导率与两个主应力之间的函数关系，从而可以独立地测量任意点的残余应力．实验结果证明了方法的正确性     

淬火低碳钢硬度、残余应力和微观组织间的关系研究

为探索硬度法测量残余应力技术,本文基于金属材料硬度与残余应力、微观组织的相关性,针对45钢φ150×150mm淬火试件,采用剥层法测试试样内部硬度、残余应力,观察微观金相,建立硬度和残余应力间的定量关系,并从微观角度分析了三者间的相关性机理。研究结果表明,残余应力大小和马氏体转变充分程度有关,马氏体转变越充分,残余应力压应力值越高; 硬度和相的种类有关,马氏体相的硬度最高,混合组织硬度相比之下有所下降,内部珠光体＋铁素体硬度维持在HRC20左右基本不变;等效残余应力和硬度变化量之间符合良好的幂函数关系,这为硬度评价残余应力技术的实现提供了一个参考研究途径。     

利用等效和磁场测平面残余应力

基于等效应力磁场理论，给产面应力状态下，材料沿（垂直于）焊缝方向磁导率与两个主应力之间的函数关系，从而可以独立地测量任意点的残余应力，实验结果了方法的正确性。     

基于有限测点的铝合金板残余应力场重构研究

应力函数法可基于有限测点的实测结果重构出构件的全场残余应力,但其应力函数往往难以确定,且不易通过同一应力函数同时重构出多个残余应力分量的分布. 针对上述不足,发展了一种利用通用应力函数同时重构多个残余应力分量场的方法. 该方法构造双元傅里叶函数作为艾瑞应力函数,使用判定系数确定模型阶数,并根据实测散点值优化确定应力函数中的未知参数. 最后利用模拟三点弯实验的残余应力场验证了该方法的准确性,并将其应用于真实铝合金板的残余应力场重构. 结果表明,该方法能同时重构多个应力分量,且重构残余应力场具有较高的精度.      

Influence of Residual Stress on the Elastic-plastic Response to Indentation

The indentation method is useful in determining the residual stress according to the elastic-plastic properties of materials. So the effect of the residual stress on the elastic-plastic indentation properties of materials was studied by using the finite element method to find better indentation parameters which are strongly induced by the residual stress. The results show that load-depth curve, plastic pile-up, indentation shape, indentation contact stress and indentation residual stress are affected by different residual stress, and these parameters can be used to deduce the residual stress. Also, a special indentation equipment was developed to analyze the elastic-plastic properties of materials with different residual stress, and the experimental results show a good agreement with the FEM results. For practical application, the elastic-plastic indentation properties of materials with unknown residual stress could be obtained by the developed equipment to deduce the residual stress comprehensively.     

爆炸消减钢桥面顶板-纵肋焊接残余应力的模拟分析

焊接残余应力会严重影响正交异性钢桥面的疲劳强度和使用寿命.爆炸处理方法已在冶金设备、压力容器及海上采油设施等大型焊接结构的残余应力消减中得到了应用,提出了焊接-爆炸处理全过程数值模拟流程,分析了顶板-纵肋焊接连接残余应力变化过程,考察了爆炸处理对钢桥面板顶板-纵肋焊接残余应力的消减效果.首先,采用热-结构间接耦合分析方...     

利用激光光测弹性法分析复合材料硬化成形条件对残留应力影响的评价

本研究应用激光光测弹性法,探讨了复合材料硬化成形条件(硬化温度、冷却时间、硬化时间对基体与增强纤维间界面近旁所发生残留应力的影响、并应用图像处理的方法、以提高测试结果的精度。测试结果表明,冷却时间和硬化时间对复合材料界面应力变化没有明显的影响;而硬化温度对复合材料界面应力变化有明显影响。     

高强度Q460钢焊接截面高温作用后残余应力

为了得到高温作用对高强度Q460钢焊接截面残余应力的影响,采用电炉对高强度Q460钢焊接H形和箱形截面构件进行升温后自然降温.采用切条法测试构件降温后残余应力的分布作为对比,测试了未升温试件的残余应力.试验得到了高温后焊接H形和箱形截面残余应力数值和不同温度后残余应力降低系数.采用有限元软件ANSYS分析了残余应力的降低对高温下Q460钢柱承载力的影响.研究表明:高温作用对焊接残余应力影响较大,升温温度越高,残余应力降低越大.残余应力的降低对高温下Q460钢柱的承载力产生明显影响,与不考虑残余应力变化相比,钢柱的承载力设计值可提高10%左右.     

利用扫描电子声显微镜研究残余应力分布

对材料中由塑性形变引起的表面及亚表面残余应力进行测定是材料科学及工程应用关注的重要问题之一。一种将扫描电子显微镜和声学技术相结合而研制成的扫描电子声显微镜技术（SEAM）可用于残余应力的定征,由此得到的电子声图象显示了在金属中由韦氏硬度压痕引起的残余应力的横向分布,并且利用扫描电子显微镜独特的分怪成象能力,揭示了残余应力的深度分布状况。此外,还讨论了扫描电子声技术定征残余应力的机理及实验条件对电子声信号的影响。     

焊接工艺参数对锚拉管焊接残余应力的影响

为了实现不同焊接工艺参数下残余应力的预测,进一步优化相应的焊接工艺,采用数值模拟与试验对比方法研究锚拉管焊接残余应力.利用有限元软件ANSYS模拟T形焊接试件残余应力并与实测应力值作对比,验证了数值方法的准确性.在此基础上,对不同的焊接电压、电流和速度等焊接工艺参数下的锚拉管残余应力进行数值模拟和对比分析.结果表明,锚拉管焊接残余应力与焊接电压、电流呈正相关关系,焊接电流对焊根处纵向残余应力峰值影响较大;与焊接速度呈负相关关系,速度越大,沿焊缝方向上的纵向残余应力明显减小,分布更加均匀,当达到5mm/s时,会出现锚拉管未完全焊,应力峰值位置发生偏移的情况;焊接速度可作为主要的控制参数.基于分析结果,提出锚拉管断面纵向残余应力分布简化模型,以便给锚拉管焊接残余应力研究提供参考.     

超载拉伸消除焊接残余应力的计算机模拟

焊接件内部总是存在着较大的残余应力,对焊接件的承载能力和抗腐蚀性能有很大影响,本文采用弹塑性有限元方法对超载拉伸消除焊接残余应力过程进行了数值模拟．对三种拉伸载荷下的宽板和窄板两种模型进行的模拟结果表明：拉伸载荷越大,残余应力消除得越好,但是也不能通过一味地增大拉伸载荷来得到较好的残余应力消除效果,而必须同时考虑材料的塑性储备、构件允许的变形量及构件允许的残余应力等,以防过量变形使构件脆断的危险性增大．     

Initial residual stress experiment and simulation of thin-walled parts for layer removal method

Thin-walled parts have low stiffness characteristic. Initial residual stress of thin-walled blanks is an important influence factor on machining stability. The present work is to verify the feasibility of an initial residual stress measurement of layer removal method. According to initial residual stress experiment for casting ZL205 A aluminum alloy tapered thin-walled blank by a common method,namely hole-drilling method,three finite element models with initial residual stress are established to simulate the layer removal method in ABAQUS and ANSYS software. By analyzing the results of simulation and experiments,the cutting residual stress inlayer removal process has a significant effect on measurement results. Reducing cutting residual stress is helpful to improve accuracy of layer removal method.     

喷丸强化连杆残余应力的测试与分析

为比较滚筒抛丸机喷丸和悬挂式抛丸机喷丸在连杆表面产生的残余压应力的大小，用钻孔贴应变片法对喷丸强化连杆的表面残余应力进行了测试．结果表明：喷丸强化能够有效地在连杆表面产生残余压应力，且悬挂式抛丸机喷丸在连杆表面产生的残余压应力大于滚筒抛丸机喷丸引起的残余压应力．文中对测试误差来源也进行了探讨．