爆炸强化护环残余应力分佈的测量与分析

爆炸强化护环的工艺,在我国不少重机厂中采用过。至今,在某些厂还是生产小容量护环的主要工艺。生产实践表明,用这种强化工艺生产的护环,其中存在残余应力过高是一个普遍问题,而且应力分布是不均匀的。从护环端部切取应力环的检验方法不一定能测出护环中切向残余应力的最大值。该方法对轴向残余应力更是无能为力。实际上,在爆炸强化的护环中,残余应力的分布是比较复杂的,不但存在着三向残余应力,而且轴向残余应力σ_x和切向残余应力σ_t沿轴向是变化的。这样,就常出现甲、乙双方检查结     

矩形厚板的三维耦合超声振动及其等效电路

1 三维耦合超声频振动设矩形厚板的x,y,z三个坐标轴分别沿着厚板的三个几何对称轴,l_x,l_y,l_z为其三个轴向长度。根据弹性力学原理,厚板内任一点的轴向应力σ_x,σ_y,σ_z和轴向应ε_x,ε_y,ε_z之间的关系为σ_x=     

全异步轧制的应力状态及轧制力

本文分析了全异步轧制时变形区的应力状态。其应力状态是,在用全异步带张的拉直法冷轧薄带材时为轧制压力p、拉应力σ_x以及由于异步值而产生的切应力τ。此切应力不仅有清除同步轧制时“摩擦峰”的作用,而且还对轧件的塑性变形起切变作用。故其塑性方程式为:(σ_x p)~2 4τ~2=4K~2。据此,我们推导出了全异步轧制时的轧制力公式,并用此公式计算的轧制力值同全异步轧制的实验数据进行了比较。     

插销缺口附近局部应力的有限元分析

本文采用轴对称弹塑性非均质材料的有限元程序,分析了插销缺口局部区域的应力状态和塑性变形行为。计算结果表明,缺口处的应力集中系数在弹性范围保持不变;在塑性范围,应力集中系数随外加载荷的增加而下降。当焊缝强度较低时,塑性变形区主要在焊缝中扩大;当焊缝强度增加时,焊缝中的应力增加,塑性变形区减小。插销缺口横截面上轴向应力σ_x与外加载荷σ_N在弹性范围有如下关系: σ_x=1.8σ_N/(2πr)~(1/2) 最后,在插销试验结果应用于工程实际方面,本文应用线弹性断裂力学进行了新的尝试。     

厚壁型钢冷弯应力分析

以厚壁矩形钢管为研究对象,在冷作硬化实验的基础上,对厚壁型钢的塑性弯曲应力沿板厚方向的分布进行解析分析,对其冷弯回弹应力进行数值模拟,将弯曲应力和回弹应力叠加计算冷弯厚壁型钢沿板厚方向的残余应力分布。结果表明,变形外区拉应力由钢板外表面向中性层递减,变化幅度较大;变形内区压应力变化幅度较小;残余应力沿板厚方向近似线性分布;切向残余应力较大,最大值出现在板带的中性层附近。研究结果与相关文献给出的测量结果基本一致。     

石油膨胀套管的力学性能及膨胀后的残余应力

针对选用的X52石油膨胀套管,通过不同的热处理工艺进一步改善其膨胀性能,研究了膨胀加工前后材料性能的变化规律.对于经扩径膨胀率达20%的管材,使用应力释放法测量了膨胀前后内外壁及焊缝熔合区、热影响区的轴向和环向残余应力.结果表明:经扩径膨胀后,管外壁的轴向和环向残余应力均为残余压应力,焊缝熔合区和热影响区的残余应力由拉应力向压应力转化,其中轴向残余应力变化幅度较大;管内壁膨胀后轴向与环向的残余应力均为残余拉应力.另外,对于不同膨胀率下力学性能与残余应力之间的关系中呈现的异常现象也进行了分析.     

双相不锈钢管道焊接残余应力参数的数值模拟

焊接残余应力一直为人们所关注，其大小和分布与焊接热源、接头形式和材料性能等多种因素有关，作者利用热弹塑性理论为基础的有限元数值模拟技术，对SAF2205双相不锈铜管道接头环焊缝残余应力进行有限元数值模拟，得到了管道内外表面残余应力的分布规律，即，在管道的焊缝及近缝区，内表面轴向残余应力是拉伸应力，外表面轴向残余应力是压缩应力，而内外表面环向残余应力都是拉应力；研究了不同的焊接线能量、管内径与壁厚比值R1／d和多层焊对焊接残余应力的影响，结果表明，残余应力受焊接能量变化的影响不大，外表面残余应力和内表面轴向残余应力部随着壁厚增大而增大，多层焊的残余应力有不同程度降低。     

二向应力状态最大主应力方向的最简判别法

在二向应力状态中,已知任一单元体上的正应力(σ_x、σ_Y)和剪应力(τ_x、τ_Y),求两主应力的大小及方向。根据解析法提供的公式是较方便的,但主应力之方位角α_o及α_o+90°须指明哪一个角度是σ_(max)的方位角?哪一个角度是σ_(min)的方位角?这在许多材料力学教材中,都没有说消楚。这里,建议采用本文所介绍的一种简单易懂,一学就会的     

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。     

基于ALE流固耦合作用的管道车静止于不同流量管流时壁面应力的分布

采用数值模拟和试验验证相结合的方法对管道车静止于管道水流时管道内部流体域与管道车固体域之间的流固耦合作用对管道车壁面应力的特性进行了研究。结果表明:管道车料筒壁面剪切应力的方向与沿管道水流的方向一致,且最大值出现在料筒中后段的两组支脚之间;在该试验的四种流量工况下,管道车料筒壁面主应力的周向分量σ_c的最大值为35 653,主应力的轴向分量σ_a的最大值为33 144,主应力的径向分量σ_r的最大值为32 470,即σ_cσ_aσ_r,且从管道车的后端到前端依次为先增大后减小再增大再减小的"M"型分布。管流的流量越大,单位管流流量对管道车壁面切应力和主应力的影响也越大;同时管流流量的增加对管道车料筒主应力的周向分量影响最大,轴向次之,对料筒壁面切应力的影响最小。     

柱面零件喷丸强化残余应力场的数值模拟

为研究柱面零件喷丸强化残余应力场的分布规律,应用ABAQUS软件模拟了单粒球形弹丸冲击柱面曲线轮廓零件靶体过程。接触碰撞数值模拟采用动态接触对惩罚函数法,计算方法采用中心差分时间显式算法,模型加载模式采用弹丸速度加载,模拟获得了喷丸强化残余应力场和位移场的分布规律。柱面靶体喷丸时,靶体表面产生的周向残余压应力和轴向残余压应力不等,且表面周向残余压应力略小于表面轴向残余压应力;靶体上产生的最大周向残余压应力和最大轴向残余压应力出现在距靶体表面相同深度位置,但最大周向残余压应力略小于最大轴向残余压应力,而周向残余压应力层深度略大于轴向残余压应力层深度。     

用局部逐层去除法测量厚壁圆筒的内部残余应力

采用局部逐层去除法对厚壁圆筒热处理后的残余应力进行测量,拟合得到了圆筒轴向和环向残余应力的分布规律。结果表明,局部逐层去除法能有效地得到厚壁圆筒热处理后内部残余应力的大小及分布;厚壁圆筒热处理后的轴向残余应力在焊缝区域为压应力,内、外表面距离焊缝较远的区域为拉应力,且拉应力的最高值出现在厚壁圆筒接头的外表面热影响区附近,内部为压应力;厚壁圆筒热处理后环向残余应力在焊缝区域为拉应力,峰值出现在圆筒内部靠近内表面一侧,焊缝周围的母材区域为压应力。经过焊后热处理,厚壁圆筒的残余应力总体水平相对较低,环向残余应力和轴向残余应力均降至100MPa以下。     

AZ31镁合金热轧开坯变形行为的有限元模拟

采用二维弹塑性大变形热力耦合有限元法(FEM),对半连续铸造AZ31镁合金热轧开坯过程第一道次进行模拟,分析变形区内轧件的应力场、应变场的分布及整个热轧过程中的温度场的变化规律.实验结果表明:在轧件变形区内,等效应力沿轧制方向逐渐增大,在中性面附近达到最大值54.1 MPa,随后又逐渐减小;靠近轧件表层σ_x为压应力,靠近心部为拉应力,在变形区σ_y主要为压应力,由表面到中心σ_y逐渐减小;等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值0.253;在整个轧制过程中,轧件内部节点的温度变化缓慢,而表面节点的温度变化剧烈,轧制完成后,表面温度从500℃降低到467℃,中部温度从500℃升高到503.1℃,心部温度从500℃升高到502.2℃.     

基于ANSYS/LS-DYNA的V150油套管热矫直残余应力

基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立V150油套管热矫直的三维有限元模型,研究矫直后环向和轴向残余应力的分布规律,并利用X线衍射法测最了矫直管内表面环向残余应力.结果表明:环向和轴向残余应力呈螺旋状分布,螺旋接触带与管体轴向成58°的夹角,与矫直辊倾角互余,相邻的2个螺旋接触带之间的距离约为350 mm,基本等于矫直管的螺距(349 mm);环向残余应力具有外拉内压规律,轴向残余应力外表面以拉应力为主,内表面拉压应力并存,压应力极大值出现在壁厚中部;矫直管内表面环向残余应力的实测值为-189～-489MPa,模拟数值为-130～-480MPa,两者吻合良好,表明建立的矫直模型是可靠的.     

装配/残余应力对聚碳酸酯刮擦行为影响的数值研究

聚碳酸酯材料在制备、运输和服役的过程中,不可避免会受到表面刮擦的作用,同时,制造和使用过程中产生的残余应力和装配应力通常会对材料的使用性能产生影响.因此,有必要研究装配应力和残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为的影响.将残余刮擦深度、沟槽肩高和刮擦切向力作为聚碳酸酯材料刮擦性能的表征指标,采用有限元数值模拟的方法,系统地研究了不同水平的装配应力和残余应力对聚碳酸酯材料刮擦行为的影响.结果表明,压应力可降低聚碳酸酯表面的残余刮擦深度、沟槽肩高和刮擦切向力.研究表明,可以通过在聚碳酸酯材料表面引入装配/残余压应力来提高其耐刮擦性能.     

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.     

圆锯片基体辊压适张残余应力试验与仿真研究

为了指导制锯企业开展辊压适张工艺优化，研究辊压适张后圆锯片基体的残余应力分布状态。利用有限元仿真分析圆锯片基体辊压适张后残余应力分布，并应用X射线衍射法检测残余应力，对比辊压适张残余应力检测试验结果和有限元仿真结果，得出辊压后圆锯片基体残余应力的分布特性。研究结果表明，辊压后圆锯片基体径向残余应力沿半径方向呈“低-高-低”的分布趋势，切向残余应力沿半径方向呈“外正内负”的分布规律，辊压适张仿真模型能够反映辊压带内外两侧真实的应力分布状况。     

用数据优化分析方法确定焊缝中心残余应力

利用焊接残余应力沿ｙ轴（焊缝）方向分量σｙ关于坐标ｘ的挖函数,由有限个测点数组,经过数字曲线拟合,求出焊缝中心部位（Ｘ＝０）的残余应力σｙ０,从而克服了磁测法较大探头面积对焊缝中心部位检测的困难。     

不同应力路径下卸围压流变试验分析及模型辨识

以大岗山水电站坝基的辉绿岩为研究对象,进行σ1恒定卸围压和σ1-σ3恒定卸围压流变试验,分析2种不同应力路径下辉绿岩的流变变形特征.引入屈服接近度指标来评价卸围压流变过程中不同三向应力状态下岩样临近屈服破坏的程度,并以此作为试验曲线中等速蠕变和加速蠕变的区分标准.最后对Burgers模型进行参数变异处理.研究结果表明:在2种方式下和在卸围压过程中,岩样的横向变形都表现为侧向膨胀,但轴向变形规律并不相同:σ1恒定时轴向变形一直轴向压缩,而σ1-σ3恒定时先是有微小增大再逐渐转变为轴向压缩.这说明随着围压的不断卸载,岩体变形逐渐由弹性向塑性转变并最终破裂,线弹性理论已不再适用.加速蠕变阶段的串联黏滞系数出现了非线性交化,以此来描述加速蠕变.参数变异的Burgers模型可以描述岩体的减速、等速和加速蠕变阶段,拟合结果与试验结果吻合较好.     

用数据优化分析方法确定焊缝中心残余应力

利用焊接残余应力沿y轴 (焊缝 )方向分量σy 关于坐标x的近似函数 ,由有限个测点数组 ,经过数字曲线拟合 ,求出焊缝中心部位 (x =0 )的残余应力σy0 ,从而克服了磁测法较大探头接触面积对焊缝中心部位检测的困难