微旋转结构法测量Al薄膜的残余应力

薄膜的残余应力是影响MEMS器件工作可靠性和稳定性的重要因素,微旋转结构法能够简单有效地测量薄膜的残余应力.文中采用MEMS工艺制作Al薄膜微旋转结构,根据微旋转结构法对m薄膜的残余应力进行了测量和计算.实验结果表明,溅射Al膜的残余应力为张应力,大小在80～110 GPa之间.对Al薄膜悬梁进行静电驱动,其驱动电压为31 ～34 V,与根据Al膜残余应力的测量值所计算出的驱动电压基本吻合.     

Inconel 718微铣削加工表面残余应力有限元仿真

刃口圆弧半径和每齿进给量显著影响微铣削镍基高温合金残余应力,因此进行了基于ABAQUS的Inconel 718微铣削三维仿真研究.基于J-C本构方程模拟材料应力应变关系,得到相同单元在S11和S22两个方向的残余应力值,进而研究每齿进给量对表面残余应力的影响规律.进行Inconel 718微铣削实验,通过X射线衍射法测量不同每齿进给量切削过程中工件进给和垂直进给两个方向上的残余应力.进给方向的表面残余应力实测值与仿真结果最大误差为21.1%,平均误差为8.9%;垂直进给方向的表面残余应力实测值与仿真结果最大误差为31.0%,平均误差为12.3%,验证了Inconel 718微铣削加工三维有限元仿真模型的准确性.     

喷丸残余应力场特征值规律的研究

本文研究了喷丸制度对经不同热处理的40C_r钢试样表面层残余应力场的影响。给出了残余应力场特征值(表面残余应力值、、最大残余压应力值、对应于残余应力及点到试样表面的距离Z_1和Z_2)与靶材力学性能参量、弹丸直径、喷丸压强及覆盖率之间的关系式。最后讨论了靶材力学参量和喷丸参数对残余应力场影响的力学机制。     

大锻件热处理残余应力及其对微孔隙周围氢聚集的影响

采用有限元软件DEFORM对大型Cr5支承辊锻件在热处理过程中的组织转变和残余应力进行了模拟分析,结果表明在热处理结束后锻件内部存在着较大的残余应力,沿锻件的径向残余应力的应力幅值和应力方向发生了剧烈的变化。在已知锻件残余应力的基础上,根据应力条件下氢扩散的上坡效应,研究了锻件内不同位置和不同形态微孔隙周围的氢聚集现象,分析结果证明了热处理残余应力对白点萌生的重要影响,为进一步研究大锻件内部白点的萌生扩展机理提供了基础。     

基于有限元的铝合金预拉伸板振动时效仿真分析

为消除铝合金预拉伸板中的残余应力,采用弹塑性有限元法对振动时效消除残余应力进行数值模拟.研究振动时效工艺参数对残余应力消除的影响,结果表明只有铝合金预拉伸板产生一定的塑性变形振动时效才能有效消除残余应力;对于共振时效,激振产生的较大振幅能更有效消除残余应力;激振时间对激振效果影响不大.     

残余压应力场中疲劳短裂纹扩展速率的预测

通过对Newman中心孔裂纹闭合模型加以改进,引入经有限元分析计算得到的残余应力再分布曲线,建立了用于单边圆缺口短裂纹闭合力及扩展速率预测的改进模型。为了验证模型的合理性,对40Cr调质态板状试样的缺口部位进行喷丸,测定裂纹扩展时的残余应力再分布,实测短裂纹的闭合力及扩展速率。结果表明,模型计算与实验测定符合较好。残余压应力提高了裂纹闭合力,减小了最大应力强度因子,从而降低了有效应力强度因子幅值,使裂纹扩展速率下降。     

超声微锻造辅助激光熔丝增材制造数值模拟研究

激光熔丝增材制造技术能大大提高制造效率,但制件存在复杂的残余应力,导致制件内部缺陷多.为了解决这些问题,将超声微锻造与滚压相结合对制件表面进行高频率击打,使金属表层产生塑性变形,将原有的拉应力转变成压应力.以TC4为研究对象,利用ANSYS对激光熔丝过程进行热-结构耦合数值模拟,并施加超声滚压微锻造,分析微锻造前后应力场的变化情况.研究结果表明:激光熔丝熔覆层应力分布更加均匀,拉应力减小,甚至转化为压应力,有效地抑制制件内部缺陷的形成.     

长纤维局部增强铝合金中的宏观残余应力

采用钻孔法测定了长纤维局部增强的铝合金试样中增强区与非增强区之间的宏观残余应力,利用有限元法对此进行了模拟计算.结果表明:增强区与非增强区之间存在着明显的宏观残余应力,但分布很不均匀.在增强区和非增强区大部分区域,残余应力并不大,而宏观边界附近的非增强区以及增强区的局部存在高残余拉应力微区.在50%纤维局部增强的试样中...     

预制表面缺陷对钢滚动接触疲劳性能的影响

10Cr4Ni4Mo4V是在Cr4Mo4V的基础上研制的航空发动机轴承材料。为研究表面损伤对这两种材料疲劳性能的影响,通过含预制表面缺陷和无表面缺陷的滚动接触疲劳实验,研究了表面洛氏缺陷及其边缘突起对这两种材料接触疲劳性能的影响。通过扫描电镜分析了含表面缺陷试样疲劳发展过程及失效形貌,用X射线应力测定仪测量了试样实验前后残余应力随表面至芯部距离的分布。结果表明,表面缺陷以及缺陷边缘的突起均使材料疲劳性能劣化,10Cr4Ni4Mo4V的接触疲劳性能优于Cr4Mo4V。     

激光诱导残余应力的试验

对激光诱导残余应力的机理进行了分析研究.用波长1.06μm、脉宽23 ns、功率密度108~109W/cm2的脉冲激光冲击外形尺寸为30 mm×30 mm×5.5 mm的LY12CZ试样,研究了激光能量密度和冲击次数对残余应力分布的影响,并将激光诱导的残余应力与传统的机械喷丸形成的残余应力进行比较.结果表明:残余压应力随着激光能量密度的加大而加大,残余压应力层的深度随着冲击次数的增加而增加,激光诱导的残余压应力层的深度是传统机械喷丸形成的3~4倍.     

缺口滚压后组织强化的分离与模拟

采用了薄板轨制工艺,将薄板在不同的轨制力下轧制,从而使残余应力趋于零,对获得不同压下量且仅有组织变化的试样,分离了残余应力和组织强化的作用,通过不同变形量和滚压试样硬度和晶粒度对比,可模拟滚压分层组织,为单独研究组织强化对疲劳性能的作用提供了条件．     

材料残余应力对硬度测试影响程度的分析

测试了材料在残余应力下的硬度,分析了残余应力影响下的弹塑性本构关系,并进行了有限元计算,实验结果和计算结果吻合程度较高,说明有限元分析正确,在此基础上,定性定量地分析了残余应力对于硬度的影响,建立了硬度与残余应力之间关系的拟合函数公式。研究结果表明:残余拉应力对硬度影响明显,而残余压应力对硬度影响较小;载荷大小和残余拉、压应力程度影响压痕周围弹塑性变形从而产生隆起量或下沉量,引起压痕深度、接触面积的变化,影响硬度测量值。     

影响大型H型钢开坯过程残余应力的研究

利用Deform-3D有限元模拟软件对H型钢开坯过程进行数值仿真模拟。分析得到了不同开坯温度、初始晶粒尺寸和不同轧制速度下的H型钢断面残余应力变化规律。通过模拟结果发现大型H型钢在开坯过程中产生的残余应力主要来源于变形不均。轧制过程中腹板部位变形量大,翼缘仅在轧制表面产生变形,H型钢变形的不均匀性使得其轧后存在很大残余应力。高温开坯轧制较低温开坯轧制轧后残余应力低,增大坯料晶粒尺寸会降低腹板残余应力,但整体残余应力会增加。提高箱型孔轧制速度尺角部位和翼缘边部残余应力明显减小。     

表面残余应力对轴类零件热变形的影响

精密机械热变形计算中，通常只考虑温度在零件中的分布状况对零件变形所产生的影响。以车削零件为研究对象，论述了传统方法的局限性，指出残余应力在零件热变形中所起的作用．在计算轴类零件热变形时考虑了残余应力的影响因素，建立了新的热变形数学模型．对残余应力在长期时效处理后消失时零件变形的规律进行了初步研究，最后通过算例，对残余应力引起的零件变形进行了计算，验证了残余应力对零件变形的影响是不容忽视的。     

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．     

焊缝层数对特厚度管板焊接残余应力与变形影响的有限元分析

基于ABAQUS软件,建立了顺序耦合的焊接残余应力与变形有限元计算程序,对大型环氧乙烷（EO）反应器国产化中采用的390 mm厚20MnMoNb特厚板拼焊反应器管板的焊接过程进行了残余应力与变形计算,并讨论采用不同焊缝层数对管板焊后残余应力与变形的影响.焊接采用双U形坡口,通过翻转管板进行两面坡口的交替焊接,为防止管板发生过度变形,焊接时始终在管板两端压有重量为4.5 MN配重.计算结果表明：焊后管板发生了一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大残余拉应力,在焊缝内部为较大的残余压应力;由于配重对变形的限制导致先焊面的应力大于后焊面;增加焊缝层数,使变形增加,残余应力降低,但并不显著.对如此大型特厚板约束焊,增加焊缝层数不是降低其焊接残余应力的有效手段.     

自增强残余应力松弛的试验研究

针对高压聚乙烯反应管的正常服役条件 ,对 2 5Cr2MoV钢制自增强厚壁圆筒在循环压力和均匀温度场单独和综合作用下的残余应力松弛进行模拟试验 ,建立了自增强残余应力松弛量的工程算式 .研究表明 ,在高压聚乙烯反应管开停工的循环载荷和 34 0℃时的均匀温度场作用下 ,2 0年内管内壁自增强残余应力衰减量与初始残余应力值的比率在 5 3%以下 .     

汽车驱动桥壳焊接变形及焊接残余应力有限元仿真分析

汽车驱动桥壳焊接过程中复杂的温度场与焊接残余应力分布使桥壳产生了较大的焊接变形，利用CATIA建立桥壳三维模型， 使用Simufact Welding软件对其焊接温度场和焊接残余应力及焊接变形进行模拟分析，研究了装夹条件对桥壳焊接变形及焊接残余应力的影响.结果表明:桥壳焊接变形以桥壳两端向焊缝方向收缩翘曲变形为主，最大值为11.63mm，桥壳焊缝的焊接残余应力以桥壳轴向方向的拉应力为主.在桥壳焊接冷却阶段，延长夹具对桥壳的约束控制时间(600s)可以有效地减少桥壳的焊接变形及焊接残余应力，与桥壳焊接的全自由冷却(保持夹具对桥壳的冷却控制时间30s)相比，桥壳焊接变形减小了20%~26%.