大型构件去除成形中零残余应力控制

现代航空工业的快速发展,对飞机高速、高机动性能、高负载和服役寿命提出了越来越高的要求,因此,需要在不断地提高飞机结构强度和效率的前提下降低其自身结构重量。为此,新一代飞机普遍采用毛坯直接铣削加工成具有复杂型腔、筋条和凸台的大型整体结构件,比如:整体壁板、后尾梁缘条、隔框等大型复杂结构件,进而对其加工制造质量提出了更加严格的要求。以加工制造过程中残余应力的传递和控制为主线,针对整体薄壁构件表面质量控制要求,以高速切削已加工表面残余应力的传递作为主线,建立高速切削已加工表面在力、热耦合作用下的残余应力预测模型,并分析已加工表面完整性与构件疲劳裂纹萌生的关联机制,从而有效指导切削加工过程表面残余应力的调整控制。针对大型整体薄壁构件切削加工形状精度控制要求,研究大型整体薄壁构件高速铣削加工过程中体残余应力的释放和重分布规律,发现厚板毛坯初始体残余应力的非均匀释放和重分布对构件切削加工形状精度的影响,提出对称分层铣削工艺方法实施切削变形控制。针对大尺寸柔性件形状检测评价和偏差溯源的难题,通过建立梁缘条切削变形与后缘组件装配变形的模式匹配关系,实现大型薄壁构件切削加工形状精度的准确评价和切削变形偏差源诊断,指导梁缘条切削加工形状精度补偿策略。     

盲孔法测定焊接残余应力适宜测试时间研究

研究了盲孔法测定残余应力时应变值与测试时间的关系,结果表明对于１６Ｍｎ、１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ等材料制成的焊接构件在测试焊接残余应力时,为保证应变值的测试精度,停钻之后到测取应变仪读数的时间一般不应少于４０ｍｉｎ建议全面研究测试时间对盲孔法测试精度的影响     

振动时效对焊接构件材料性能的影响

1 消除残余应力的振动时效方法 构件被焊接时,在焊缝处的残余应力有时会高达材料的屈服极限。残余拉应力的存在能降低构件的工作强度;影响构件尺寸的精度;加速构件的疲劳破坏;使材质局部变脆,往往是裂纹发生和构件破坏的根源。因此残余应力的存在对构件来说无疑是一种潜在的危险。 多年来人们采用了各种方法进行消除残余应力处理。近年来用振动处理消除残余应力的方法──振动时效得到普遍重视。它是将激振器安放在结构或构件上,用共振频率对构件施加一定时间的激振,即可降低残余应力的(20-80)%,使残余应力得到消除或均化。该方法简便,经济,…     

斜裂纹分支应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的光弹法测定

一、前言在工程问题中,构件和缺陷(或裂纹)的几何形状,往往都是比较复杂的,要确定复杂形状构件中裂纹尖端的应力强度因子,在理论上有时是很困难的,甚至不大可能,这就不得不求助于一些近似的方法,如有限单元法和光弹性法。用光弹法测定裂纹尖端的应力强度因子k_1,从许多具有理论解的简单试样的试验结果看来,已经验证了光弹法的可靠性,並可达到工程上所要求的精度范围(10％以内)。从目前我们所接触到的国内外资料来看,对应力强度因子k_1的研究方面是比较成熟的,     

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.      

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.     

基于深度学习技术的金属构件残余应力场反演

金属构件中残余应力会对材料结构的力学性质及稳定性产生重要的影响,因此准确高效地确定构件残余应力分布至关重要。传统用于确定残余应力的方法主要有实验法,有限元仿真和反演方法,然而这些方法成本高昂,计算效率低无法满足实际工程的需要。为了解决上述问题,本文发展了一种基于深度学习技术的高效残余应力反演方法。该方法使用人工神经网络技术代替了有限元模型修正的过程,仅通过试件表面有限测点即可获得整个表面的残余应力分布。与传统有限元模型修正法相比,该方法显著地提高了反演效率,并通过一个方形开孔弹塑性仿真模拟对其效率和准确性进行了验证。     

金属材料微塑性变形的研究

本文讨论了微塑性变形对金属零构件力学行为的意义。对20Cr、40Cr及60Si2Mn等钢试样的实验研究表明,微塑性变形抗力既受到显微组织结构的影响,又受到残余应力的影响。微塑性变形与试样中的残余应力之间有着密切的关系。由此观点出发,提出了对负残余应变现象的解释。对于不同应力水平下循环加载时微塑性变形的变化情况也进行了测试,并将此结果与疲劳过程中残余应力松弛的规律进行了比较与分析。     

盲孔法测曲面残余应力时释放系数的数值模拟

盲孔法是一种测试表层残余应力的高精度机械方法,但现行盲孔法标准的分析和研究都是基于大平板试样,对于待测部位像角焊缝或管表面等非平面的情况,表面形状会对残余应力测试造成多大的影响是文中研究的重点.在材料参数固定的情况下,形状因素直接影响应变释放系数a、b的变化.文中首先基于弹性力学,对比分析平面、凹凸球面模型的几何钻孔截面,发现三者的应力释放差异是由于应变片至孔边的距离D_h不同造成;随后通过ANSYS有限元模拟不同曲率的凹、凸球面模型的钻孔过程,以量化应力释放差异,该模拟结果与D_h随孔深变化的规律一致.另外,基于球面的a、b系数变化结果,提出了适用于包括柱面等所有曲面的a、b系数计算方案.     

冷弯薄壁C形钢的残余应力模拟

残余应力的存在会影响冷弯薄壁C形钢构件的整体稳定性。通过对冷弯残余应力的实测结果和分布规律进行分析,建立了接近实际的冷弯C形钢残余应力计算模型,创建能够描述残余应力分布和大小的初应力文件,通过ANSYS将该文件读入有限元构件计算出冷弯残余应力。计算结果与实测结果吻合良好,证明初始应力文件法模拟冷弯C形钢的残余应力是可行的。     

飞机受损件打磨表面形状对激光喷丸残余应力的影响

为研究飞机受损件经打磨后表面形状对残余应力分布的影响,文中对飞机受损件腐蚀损伤区域打磨后的表面形状进行分类,并对表面形状进行函数表征,采用ABAQUS软件完成了不同表面形状及曲面曲率下激光喷丸的有限元模拟.模拟结果表明,激光喷丸后,材料表面最大残余压应力由大到小的表面形状依次为双凹面、凹圆弧面、凸凹面、平面、凸圆弧面、双凸面,表面形状对残余压应力层深度影响较小.随着曲面曲率的增加,双凹面、凹圆弧面、凸凹面表面最大残余压应力逐渐增大,而双凸面、凸圆弧面表面最大残余压应力逐渐减小,曲面曲率对残余压应力层深度影响较小.     

复杂变形构件应变的散斑-全息干涉测量法

一个合理的构件,应该是重量轻且经久耐用,这与构件的几何参数与表面形状有关。由此引起的一个重要问题是,必须确定在荷载作用下构件的应力集中区及其应力水平。解决这一问题的方法是多种的,本文采用的方法是,做出若干不同方案的构件模型,综合应用散斑照相法、全息干涉法和电阻应变法测量变形的位移分量。这样做的好处在于能获得应力集中处的有关信息和构件不同部位的变形程度。与传统的试验台试验和复杂构件的数值分析比较,     

空洞缺陷形状对杉木圆盘电阻与应力波断层成像效果的影响

无损检测技术能对木材空洞缺陷进行快速且准确的检测,现存的各种检测技术都有一定的优缺点,因此有必要对它们进行试验和对比。以福建杉木圆盘为对象,研究不同面积、不同轮廓形状的空洞缺陷对电阻和应力波断层成像技术的影响,比较两种检测技术的缺陷图像与实际缺陷图像的差异。结果表明:①电阻和应力波检测技术均能直观显示木材内部缺陷,其检测精度会受到空洞缺陷面积、轮廓形状以及截面积比率影响; ②当空洞实际面积与被测木材截面积比率从4.90%上升到44.05%时,电阻成像系统显示的缺陷图像面积与实际缺陷面积相对误差从34.03%下降到11.69%,应力波成像系统显示缺陷图像面积与实际缺陷面积相对误差从46.41%下降到14.88%; ③缺陷轮廓形状对两种成像均有一定影响。对于电阻成像,近圆形的空洞成像精度低于狭长形的空洞缺陷,在电阻成像中,除了扇形和圆形缺陷外,其余的空洞缺陷形状均不能被明显地检测出,但是应力波成像中,狭长形的扇形缺陷能够比较清晰地被系统显示。研究表明:电阻断层成像法对于空洞缺陷的检测比应力波断层成像法灵敏,且图像检测精度也比应力波断层成像法高; 而对于缺陷轮廓的识别能力,应力波断层成像法要优于电阻断层成像法。     

用超声冲击法消除锚拉板区域的焊接应力

针对大跨径钢结构斜拉桥锚拉板区域焊缝较密、连接钢板较厚、焊接残余应力较高且分布不明确等问题^［1］,对重庆江津观音岩长江大桥索梁锚固区域部分进行足尺比例试件的焊接应力测试,并对其焊缝进行超声波冲击试验,研究超声波冲击法对锚拉板区域各焊缝应力的影响情况.测试和试验研究结果表明,锚拉板区域各焊缝存在着相当大的焊接残余应力,超声波冲击法能有效地减小和消除该区域的焊缝残余拉应力,改善其应力的状态,确保构件连接的受力.超声波冲击方法是一种解决钢结构桥梁中的局部区域焊接应力过大问题的有效方法.     

不同损伤机制下高周疲劳寿命估算方法

分析原有场强法预测精度存在偏差的原因,在场强理论的基础上,重新定义疲劳损伤区域和权函数。新的损伤区域考虑了载荷幅值、缺口形状等因素的影响,能相对完整地考虑缺口局部材料对损伤的作用;权函数考虑了峰值点周围应力幅值、距离以及方向对损伤贡献程度的影响。通过对不同材料、不同结构形状缺口件的应力应变场分析,结果显示,改进的场强算法预测精度明显高于原有场强法,并显著地降低了有限元分析的网格要求。以改进的场强方法对比名义应力法和局部应力应变法,结果显示,其预测精度高于两种疲劳寿命方法,能较好地预测构件疲劳寿命。     

焊接结构的金属磁记忆检测

应用金属磁记忆检测方法,对焊接构件的法向和切向残余磁场强度进行了检测和分析.结果表明,法向残余磁场强度过零点处切向残余磁场强度最大,该方法可以检测焊接结构的残余应力分布.并通过对硬度的测定及其与抗拉强度的换算,得到硬度、抗拉强度与法向残余磁场强度的关系,即硬度高的地方,抗拉强度大,残余磁场强度梯度也大.研究认为可以通过对铁磁构件法向残余磁场强度的检测,得出硬度和抗拉强度的分布情况.     

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.     

BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素

为研究BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素,建立了能考虑初始几何缺陷和残余应力的非线性屈曲分析有限元模型,研究了残余应力、翼缘宽厚比、长细比等因素对构件稳定性的影响.研究发现,残余应力对长细比位于20～70的构件稳定系数有显著影响,翼缘宽厚比对构件稳定性有较大影响.随着翼缘宽厚比增加,构件屈曲模式由整体...     

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．     

焊接π形截面残余应力试验及分布模型

为研究焰切边焊接π形截面钢构件残余应力分布形式及大小,采用分割法对5个不同尺寸的Q345Bπ形截面构件进行试验研究.通过测得的截面各板件残余应力,分析了板件宽厚比对残余应力分布的影响及各板件残余应力的自平衡性.研究结果表明:π形截面构件翼缘、腹板残余压应力与板件宽厚比有直接关系;焊缝附近残余拉应力与板件厚度有关,与板件宽厚比相关性不明显;π形截面3块板件的残余应力分别满足自平衡性.提出了适用于不同尺寸的π形截面构件残余应力分布模型及计算公式,可为π形截面构件的进一步研究与应用提供参考依据.