基于疲劳极限的振动时效激振力的选择

为振动时效激振力的选择提供依据,分析了有残余应力存在的构件在振动时效时的受力类型和特性.通过绘制Goodman受力范围图,确定了振动时效应力幅值与残余应力、屈服强度、对称循环应力作用下材料的疲劳极限之间的关系.当振动时效时机械偏心激振装置的激振力产生的应力振幅σa≤(1-σm/sσ)σ-1时,振动时效不损伤构件,并能取得良好的时效效果.     

球铁齿轮弯曲静强度的试验研究

为了保证齿轮达到一定程度的传动精度,必须限制轮齿的残余变形量,即轮齿允许的残余交形量取决于传动精度和齿轮的使用条件。通过一系列试验,发现轮齿齿根的静弯曲极限应力值σ_(F11ms)与齿轮残余变形量δ和模数m两者之间的比值(δ/m)有这样的关系:σ_(F11ms)=σ_1(δ/m)~k。其中σ_1是每单位模数产生1μm残余变形量时的齿根应力,σ_1值取决于材料的机械性能。K为指数,其值取决于材料的种类和热处理工艺。本文给出球铁齿轮的σ_1和K值。     

滚动轴承内圈滚道表层残余应力分布实验研究

以B7008C/P4滚动轴承内圈滚道为例,将剥层与X射线衍射法相结合,测量了轴承内圈滚道表层残余应力分布状态,并采用有限元法分析了剥层造成的应力释放,修正了残余应力测量值.研究结果表明:当滚道表层剥除厚度为微米级时,残余应力测量值与修正值之间的最大相对误差为3.9%,并且随着剥除厚度的增大,应力释放效果愈加明显.国内外同型号(B7008C/P4)轴承对比分析表明:国外轴承内圈滚道表面残余压应力更大,近表层残余压应力的剧烈变化深度更大,更有利于提高轴承的疲劳寿命.     

论残余压应力对疲劳裂纹萌生的影响

在对称疲劳负荷下,残余压应力对疲劳裂纹萌生是否有影响主要取决于材料的σ_s压/σ_s拉之值。若该值接近于1,则残余压应力对裂纹萌生不起什么抑制作用。反之,若σ_s压/σ_s拉很大,即|σ_(min)/σ_(max)|很难大于|σ_s压/σ_s拉|,则残余压应力对疲劳裂纹的萌生可起明显的抑制作用。     

不同缺口尺寸试样在不同加载速率下缺口前的应力应变分布

用动态有限元法计算了两种不同缺口尺寸的16MnR钢试样(3V,3I),在-110℃和v=1～500mm/min时的不同加载速率下三点弯曲(3PB)时的试样缺口根部应力、应变及应变率的分布.研究结果表明,3PB加载时加载速率对缺口前应力、应变和应变率影响的总体规律与四点弯曲(4PB)加载时相同;3PB加载下直缺口试样(3I)的整体屈服载荷及缺口前的应力、应变和应变率值比V缺口试样(3V)大;3I与3V缺口前的峰值正应力σyymax之差随加载速率v和外加载荷P/Pgy的增加而增大,表明尖锐缺口试样(3I)的应力提高对加载速率和外加载荷更敏感.     

旋转圆盘的安定分析

本文给出了幂强化和弹性－幂强化材料旋转圆盘的应力σｉｊ、残余应力σｒｉｊ、应力 强度σｉ以及残余应力强度σｉｒ的计算结果．两种材料的计算结果具有明显的差别。 文中最后讨论了各向同性强化条件和随动强化条件下两种材料旋转圆盘的安定性。     

PVDF应力传感器的设计、标定及其在混凝土冲击试验中的应用

利用分离式霍普金森杆(SHPB)试验技术对PVDF应力传感器进行了压电系数的动态标定,标定值为27.21 PC/N.在落锤冲击试验机上完成了预埋PVDF应力传感器的混凝土圆柱体试件的轴向冲击试验,并利用PVDF应力传感器信号和试件轴向压缩曲线得到了混凝土在冲击加载条件下的动态应力应变曲线.由于混凝土试件在冲击加载过程中应力分布不均匀,预埋在试件中心的PVDF应力传感器测试的应力结果比用锤头冲击力计算出来的试件平均应力稍大.     

弯拉应力下粉煤灰混凝土的多维碳化及寿命预测模型

首先建立了弯拉应力作用下混凝土的多维碳化测试方法,在此基础上系统研究了粉煤灰混凝土在弯拉应力水平分别为0,0.20,0.35,0.50,0.65,0.80作用下多维碳化深度的依时变化规律.探讨了粉煤灰掺量(0%、10%、20%、40%、60%)、粉煤灰种类(Ⅰ级、Ⅱ级)、水胶比(0.3、0.35、0.4)、胶凝材料用量(458,380 kg/m3)、养护龄期(28,90d)五个重要因素对处于弯曲应力状态下的粉煤灰混凝土多维碳化深度的影响规律.另外,还将不同弯拉应力水平(σs)下的碳化实验结果与同条件下无应力状态下的碳化进行了定量比较,发现弯拉应力水平对碳化存在明显的加速作用,为量化该交互作用提出了应力加速因子(Kσs)概念,研究表明Kσs随σs的增加而变大,符合指数函数Kσs=1 k(σs)c.最后,还初步建立了综合考虑应力、碳化维数、养护龄期、粉煤灰种类及掺量、水胶比和胶结材用量等重要影响因素的多因素碳化寿命预测模型.上述研究以期为准确预测实际混凝土结构在真实状态下碳化寿命提供科学依据.     

三维残余应力及深度分布的X射线分析和计算

针对X射线法在测定铍等轻元素材料内部残余应力及其深度分布时的不足，研究一种分析和计算轻元素材料内部全三维残余应力及其深度分布的新方法，提出了包括考虑平衡条件和表面边界条件的基于线弹性理论的一种模型方程，对分析和计算原理，实验装置和实验作了介绍，编制出相应的计算机数据处理程序，能够对轻元素材料表面及内部任何一点进行全三维残余应力分析和计算，文中最后用铍的实验数据对程序进行了验证，结果表明，正应力分量σ11，σ22随黉度的变化较大，而切应力分量σ12，σ13和σ23及正应力分量σ33均很小。     

热障涂层热不匹配残余应力的分析研究

广泛应用于高温部件的热障涂层,在热载荷作用下各层间所集聚的残余应力是导致其层裂和失效的重要原因。针对热障涂层由于热不匹配产生的残余应力,建立了相应的平面应变模型,研究了温度与涂层厚度对界面残余应力和陶瓷层内最大残余应力分布的影响。结果表明,陶瓷层内的残余应力主要表现为横向压缩应力,且最大值位于距陶瓷层表面1/3厚度处;界面残余应力相对较小,但在自由边界处有应力集中现象;随着温度的升高应力值在增大,陶瓷层厚度增加会改变结构厚度方向上的应力分布,且厚度增加使陶瓷层内残余应力值和界面残余应力值减小。     

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.     

脉冲磁处理法降低工程结构的焊接残余应力

尝试将脉冲磁处理方法应用到常用工程管板连接结构的降低残余应力处理中。首先采用数值模拟与试验测试相结合的方法确定结构上残余应力数值较大的“危险”区域,设计脉冲磁处理的磁化回路,采用数值模拟的方法模拟磁化过程中结构内部的磁场分布,然后选定适当的磁处理工艺对“危险”区域进行降低残余应力处理。磁处理后的测试结果表明脉冲磁处理可降低管板结构焊缝附近区域的残余应力值,残余应力状态得到明显改善。由此预计,磁处理方法可在类似的重要工程结构件上获得成功应用。     

注塑件残余应力的载荷测量法

基于线性迭加原理提出了一种非破坏性的表面残余应力测量方法——载荷测量法,通过以一定的方式在注塑件上施加载荷来检测表面测点的应变,并计算出注塑件的加载应力和残余应力.结果表明:与工程上常用的钻孔法及剥层法相比,载荷测量法具有不破坏被测构件且检测成本较低的优点;在保证被测构件的受力状态处于弹性范围内的基础上,所提出的载荷测量法具有足够的检测精度.     

Effect of Welded Residual Stresses on the Fatigue Life of Structural Components in Two-dimensional State

ＥｆｅｃｔｏｆＷｅｌｄｅｄＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｅｓｏｎｔｈｅＦａｔｉｇｕｅＬｉｆｅｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎＴｗｏ┐ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＳｔａｔｅＦａｎＱｉｎｓｈａｎ（范钦珊），ＣｈｅｎＷｅｎ（陈文），ＺｈａｎｇＢｉｎ（...     

基于断裂力学的数字相关技术残余应力检测方法

提出一种简便的残余应力检测方法,利用数字相关技术检测裂纹扩展过程中试样表面的变形(COD),应用断裂力学理论计算出残余应力分布.通过梁弯曲对试验结果作了验证并与应变测量结果进行了对比,残余应力的检测结果与理论值标准差为1.28MPa.对淬火和焊接残余应力分别作了检测.实际应用表明所提出检测方法具有准确、高效和使用简便的特点.     

等离子熔射成形熔滴薄片沉积的模拟研究

采用等离子熔射成形技术制造的模具和零件,其涂层的性能受残余热应力的影响极大。为此建立了一个二维有限元模型,用于研究单个不锈钢熔滴薄片在碳钢基体上沉积时的温度场及残余热应力。结果显示,尽管在初始的凝固阶段薄片边缘的温度高于薄片中心的温度,但随后这两个位置的温度差却发生逆转。最大残余应力位于薄片与基体界面的边缘,且其大小随基体温度升高而减小,最小残余热应力则位于薄片上表面的边缘。残余热应力在薄片中表现为拉应力,而在基体中则表现为压应力。本研究可为在微观水平上理解等离子熔射成形的温度场和残余热应力分布提供基础。     

层合机敏结构的变形传递和层间应力分析

建立了一种承受弯矩及正应力加载下结构材料与压电陶瓷传感／执行器的应力应变传递关系模型，获得了位移、应力、应变等场量方程。模拟了压电陶瓷作为传感器时结构的变形传递及作为执行器时的应力分布和变形传递，并与实验和有限元分析结果进行了比较。结果显示：模型得出的理论值与试验和有限元结果较为接近；当本体材料两面贴压电陶瓷并加同向电压（即只受纵向载荷作用），本模型与已有的一些模型模拟结果近似，但此模型能同时分析承受弯曲加载的智能结构情况；压电陶瓷作为执行器时，层间正应力和层间剪应力在中间都比较平缓，到接近边缘处有一应力集中，实际制作时应加强此处粘接强度，以防在高应力加载或循环下压电陶瓷剥落。     

一种新的焊接残余应力测量方法

应用数字散斑相关方法对平板板边堆焊焊接头残余应力进行了测量,探讨了该方法测量焊接残余应力的可行性。试验表明,数字散斑相关方法测量焊接残余应力是可行的,其应变测量灵敏度与图象处理系统的象数分辨率有关。采用高分辨率的图象处理系统,可望实现焊接接头残余应力的精确测量。     

盲孔法识别拉(压)弯钢管内力的分析与试验

为了解在役拉(压)弯钢管的内力情况,在盲孔法测量钢结构应力的基础上,提出了拉(压)弯钢管的内力识别方法.采用盲孔法对不同外径、不同荷载下的3组9根钢管试件进行了2种不同方式下的钻孔试验,研究了不同钻孔方式、不同外径、不同表面应力分布情况下的钻孔释放规律.试验结果表明:钻孔加工应变对测量精度影响较大,计算应力时应消除钻孔加工应变的影响;在应力超过f_y/2时需对释放系数进行塑性修正;钢管表面应力的测量精度随钢管直径的增大而提高.盲孔法用于拉(压)弯钢管的表面应力检测和杆件内力识别,无论理论上还是实际操作都是可行的,识别精度满足工程应用要求.     

铍焊件残余应力X射线断层扫描测定法

铍是广泛应用于核能、航空和航天工业的稀有轻金属，作为结构材料，因加工过程而引入的残余应力对其制品的使用将带来不良影响，测定残余应力的大小具有重要的意义。针对传统X射线残余应力检测技术，提出了X射线断层扫描测定法。该方法利用现有仪器，通过改变测定技术和计算方法，可以无损测定铍等轻金属制品表面残余应力及沿层深的分布。采用这一新方法计算了弧形铍焊件焊缝附近表面、距表面0．5mm和1．0mm处的残余应力，同时还计算出铍无应力(103)晶面的面间距d0，结果与根据晶面间距公式计算出的铍（103)晶面的面间距吻合较好。