45钢中厚板矫直过程温度场有限元模拟及残余应力分析

运用有限元软件ABAQUS建立了中厚板矫直过程三维热力耦合温度模型,通过对45钢中厚板的模拟仿真计算和分析,得出初始温度520℃的20 mm板和初始温度605℃的55 mm板矫直过程纵向、横向和厚度方向的温度分布和变化,并分析了20 mm板初始温度420～620℃、55 mm板初始温度505～705℃原始曲率0.07～0.20时钢板矫直初始温度和原始曲率对矫直后钢板残余应力的影响。计算结果表明,矫直前温度越低,原始曲率越大矫直后残余应力越大;520℃20 mm板矫直后温度为505.4℃,矫直力为2 161.69 kN,605℃55 mm板矫直后温度589.3℃,矫直力4 565.49 kN,其实测值分别为507℃,2 272.93 kN和591℃,4 397.94 kN。说明计算值误差较小。     

退火温度对铜/铝异步冷轧复合带组织与拉伸性能的影响

采用异步冷轧复合工艺制备铜/铝复合带,研究轧后退火温度和拉伸应变速率对复合界面组织和力学性能的影响.利用扫描电镜观察界面显微组织和拉伸断口形貌,并通过线扫描分析界面元素分布,进行不同应变速率的拉伸实验研究复合带的力学性能.结果表明,较高的退火温度可促进界面扩散层的生长,在350℃时形成三层结构;退火温度的提高使复合带抗拉强度减小而延伸率增大,应变速率的提高使抗拉强度和延伸率均增大,但在退火温度超过350℃后增幅减小;退火温度和应变速率越大,复合带拉伸断口的开裂程度越大,复合界面的过渡作用越弱.     

单轴拉伸作用下岩石裂隙起裂扩展的数值模拟

地下采矿工程开挖对天然岩石是一种卸荷行为,卸荷后的岩石容易受到拉应力作用,造成岩石内部原生裂隙的扩张贯通,从而极大影响工程岩体稳定性。为研究拉伸作用下岩石内部裂隙的萌生演化规律,采用扩展有限单元法,对含不同裂隙倾角的岩石进行了模拟研究。结果表明:拉伸应力下岩石裂隙起裂主要受Ⅰ型应力强度因子控制,裂隙倾角越大,起裂越困难,相应的起裂角也越大;裂隙扩展时的扩展角保持不变,扩展方向与最大拉应力方向保持垂直。     

氮对节镍奥氏体不锈钢高温变形的影响

通过热，力模拟实验机。进行氮含量不同的两种铸坯试样高温拉伸试验。绘制两种试样在不同温度下热变形的应力应变曲线、热变形屈服应力和峰值应力与变形温度的关系曲线、断面收缩率与变形温度的关系曲线；制备金相试样，观察热变形区域的组织变化。试验结果表明：氮含量高的试样容易发生动态回复，当温度高于1200℃，在较小的变形量下就可以通过动态回复使材料软化,降低晶界应力集中,从而获得很好的高温塑性，以便于材料热变形；而氮含量低的试样不容易发生动态回复,当温度高于1050℃,在足够的变形量下才能发生动态再结晶，降低晶界的应力集中。在拉伸试验中表现出相对较差的高温塑性。同时,氮含量高的试样奥氏体晶粒尺寸细小,而氮含量低的试样奥氏体晶粒尺寸较大。     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲（3PB）缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.      

不同粒径胶结类岩石材料损伤模型研究

为研究岩石损伤特性与矿物颗粒之间的关系,对三种不同粒径石英砂组成的类岩石材料进行单轴压缩试验,分析类岩石材料力学特性;基于等价应变原理,建立不同粒径类岩石材料损伤本构方程,分析各粒径类岩石材料破裂过程损伤演化特性。研究结果表明:理论损伤本构方程和试验结果基本吻合。在0.1~1 mm粒径范围内,类岩石材料的单轴抗压强度、峰值变形比能与其内部粒径大小组成具有一定的关系:粒径越大,单轴抗压强度和峰值变形比能越小;试样在单轴压缩过程中,粒径越大,峰值应力前损伤值越大,峰值应力后粒径越小,损伤值增长越快,破坏越突然。     

形变对低碳钢过冷奥氏体相变温度的影响

本文采用数字电压表-数字打印机作记录装置的热分析法,研究了形变工艺参数:加热温度(950～1200℃)、轧制温度 (800～1200℃)、形变量 (至50％)、冷却速度 (0.85～45℃/s) 对低碳钢(含C0.135%、Si0.226%、Mn0.61%) 过冷奥氏体相变温度 (Ar_3和Ar_1) 的影响.证明形变使Ar_3温度升高.加热温度越低、轧制温度越低、形变量越大,Ar_3温度就越高.加热温度在1000～1100℃间、轧制温度在1000℃以下、形变量在10～30％间对Ar_3温度影响显著.其中尤以形变量的影响最为突出.冷却速度越大,形变的影响也越大.在试验的条件下,形变能使Ar_3温度提高20～50℃.形变对于低碳钢的Ar_1温度产生复杂的影响.形变既可以促进也可以抑制珠光体的转变.     

粉末微注射成形脱模过程的有限元模拟

本文选取圆柱状微结构的截面作为研究对象,分析了粉末微注射成形脱模过程中脱模阻力的构成。在保压压力为10 MPa,脱模温度分别为60℃、80℃、100℃和140℃条件下,利用有限元方法模拟了微结构在脱模过程中处于不同位置时的应力分布状态及变化趋势。结果表明:在脱模刚开始时,微结构受到的应力最大,最容易造成微结构破坏。在脱模温度低于临界平衡温度(T_(cr))时,脱模温度越低,微结构受到的应力越大,微结构距离生坯几何中心越远,其承受的应力越大,越容易造成微结构的破坏;在脱模温度高于T_(cr)时,在整个脱模过程中,生坯中的各个微结构处于相同的应力状态。     

低温条件下边坡岩石动态力学特性实验研究

我国多年冻结区和季节性冻结区面积广泛,在这些地区进行工程建设和矿产资源开采必须考虑特殊的地质和气候条件,其中寒区边坡的稳定性问题值得研究.以位于西藏自治区的玉龙铜矿为例,矿区平均海拔约4000 m,最冷月日平均最低气温约-20℃,冻结期长,边坡稳定性受冻融作用显著,冻结岩层给爆破开挖带来诸多困难,制约了矿山生产效率.为研究低温条件下边坡岩石的动态力学特性,从西藏玉龙铜矿边坡钻取了大理岩试样,借助含低温控制系统的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统,对常温干燥、常温饱水和低温冻结三种状态的岩样进行了动态拉压力学实验,以探究温度、含水量对岩石动态力学性质的影响.试验结果表明:(1)受低温水冰相变和岩石基质冷缩的共同影响,-20℃冻结岩样的平均单轴动态压缩、拉伸强度较常温下有所增大.其中,岩石基质的冷缩现象是造成冻结岩石强度显著提高的主要原因.四种应变率下,压缩应力分别增大1.30、1.62、1.41、1.43倍,拉伸应力分别增大1.36、1.28、1.22和1.29倍;(2)受孔隙水软化影响,饱水岩样动态强度小于干燥岩样,因此同一应变率下的实验数据满足规律,即冻结岩样强度最高,干燥次之,...     

pH值对高温高压水中304L不锈钢应力腐蚀开裂的影响

在高温高压水环境中,采用慢应变速率拉伸试验方法,研究了不同pH值对304L不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响规律,并通过扫描电镜对试样断口形貌进行观察与分析.结果表明:在300℃时,304L不锈钢在弱酸性和弱碱性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较大,且酸性越强,敏感性越大.在中性溶液中,304L不锈钢的强度和塑性损失较小,应力腐蚀敏感性较小,断口分析与之吻合.     

BT25钛合金高温变形行为

对BT25钛合金在温度为950~1 100 ℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的高温变形行为进行了研究,分析了热力学参数对流变应力和微观组织的影响,并以Arrhenius方程为基础,构建了本构方程,最后进行了验证.结果表明:BT25合金在相同温度和应变速率下变形,变形量越大,动态再结晶越充分并细化了晶粒.相同变形量,变形温度越低,应变速率越高,动态再结晶晶粒尺寸越细小;流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的升高而减小;BT25合金在α+β两相区（950~1 010 ℃）Q=763.51 kJ/mol,β相区（1 040~1 100 ℃）Q=231.36 kJ/mol.      

典型汽车板的动态力学特性分析

采用高速拉伸试验机,对车身常用板材DC06、HC340LA、HC420/780DP 3种汽车用钢,实施了不同应变速率(0. 003 s-1、20 s-1、50 s-1、100 s-1、200 s-1、400 s-1、700 s-1)条件下的高速拉伸实验,得到相应的应力-应变曲线,并对其进行了动态力学特性分析。结果表明:3种汽车钢均表现出应变速率敏感特性,材料在动态载荷作用下存在应变速率强化效应,屈服强度和抗拉强度均大于准静态条件下的相关指标。同时在高应变速率下,材料呈现出增塑特征,强度级别越低的材料,应变速率敏感性越大,并且屈服强度的应变速率敏感性要高于抗拉强度。     

热-机载荷下形状记忆合金梁变形特性的研究

基于梁的大变形理论,结合形状记忆合金材料的应力-应变关系和临界相变应力与温度的关系,研究了热-机载荷作用下拉压不对称系数对形状记忆合金梁弯曲变形的影响。建立了形状记忆合金梁在弯曲变形过程中的横截面应力分布表达式,推导得出了形状记忆合金梁在弯曲变形过程中的非线性控制方程并进行求解。结果表明:拉压不对称系数越大,温度越高,材料越不易发生相变;在初始阶段和相变阶段前期,材料非线性和几何非线性对形状记忆合金梁挠度的影响较小,相变阶段后期,材料非线性和几何非线性对形状记忆合金梁挠度的影响较大;拉压不对称系数越大中性轴位移量越大,温度的变化对中性轴最大位移量没有影响;温度越高,拉压不对称系数越大,达到同一曲率值所需的弯矩越大,温度和拉压不对称系数对曲率均有较大影响;拉压不对称系数对受压侧影响较大,温度的变化对拉压两侧均影响较大。     

碳素钢温拉加工对其应力松弛值的影响

为了查明温拉加工对碳素钢(铁素体+片状珠光体组织)在室温下的应力松弛值△P/△P_o(△P是松弛载荷,P_o是初始载荷)的影响,研究了加工温度(20～320℃范围)、变形量和组织的影响效果。被研究钢的化学成分和抗拉强度如下:经过正火→自A_1点以下淬火→回火处理后具有铁素体+珠光体组织的A钢和B钢在20～320℃拉伸(变形率1～4％),在等于σ_s应力80％的初期载     

TC17钛合金的热压缩变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟机上对TC17钛合金进行热压缩实验,研究TC17钛合金棒材在变形温度为810℃～930℃、应变速率为10-2s-1～101s-1以及变形程度为20%～60%条件下的流变行为;利用金相显微镜分析TC17钛合金棒材在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:当应变速率与变形温度固定时,不同变形量对于TC17钛合金的流动应力曲线影响较小;当变形量与变形速率固定时,变形温度越高时,流变应力值越低,应力-应变曲线越稳定;当变形温度与变形量固定时,峰值应力随应变速率的减小而降低。变形中的软化机制主要以动态回复和动态再结晶为主。     

等温锻造模具用TZM合金高温力学性能研究

采用粉末冶金法制备了TZM合金。研究了TZM合金的高温拉伸性能、高温断裂韧性以及高温持久性能。结果表明,当试验温度不低于1 100℃时,随着试验温度的提高,TZM合金拉伸强度降低,塑性增加,断裂机制为韧性断裂;试验温度为1 100℃时,随着加载应力的增加,TZM合金持久寿命逐渐降低;同样试验温度下,TZM合金高温断裂韧性良好。TZM合金较现有国产等温锻造模具材料的高温性能良好,可用作1 100℃甚至更高温度下的等温锻造模具材料。     

细晶W-Cu合金的高温拉伸力学行为与组织演变

研究了平均晶粒度在0.5μm以下细晶W-40Cu和W-50Cu合金在200~800℃范围内的高温拉伸力学行为,并结合SEM断口形貌分析了材料在高温状态下的断裂形式及其组织变化规律。结果表明:W-Cu合金拉伸强度随温度升高而迅速降低,其延伸率在室温至400℃温度区间时变化不大;当温度大于400℃时,合金延伸率迅速上升。拉伸断口特征表明:在室温条件下,细晶W-Cu合金的断裂主要包括W晶粒的沿晶断裂与Cu相的延性撕裂;温度在400℃时,Cu相开始软化,但合金材料受铜的"中温脆性"影响而使得材料的断裂延伸率变化不大;当温度达到800℃时,材料的断裂方式主要受Cu相的影响而表现出很好的延性断裂。     

碳含量对淬火碳钢温变形流变行为的影响

目前关于变形温度、应变速率等因素对流变应力的影响有大量的研究报道,而对温变形条件下碳含量的增加对流变应力的影响规律还缺乏系统研究.基于此开展起始组织为马氏体的不同淬火碳钢温变形流变行为研究.结果表明,在较低温度和较高应变速率(600℃,0.1～1s-1)下,流变应力随碳含量的增加而增大;在较高温度和较低应变速率下(700℃,0.01～0.001 s-1),流变应力在高碳范围内呈下降趋势.碳的质量分数低于0.78％时,淬火碳钢温变形激活能随碳含量的增加而降低;碳的质量分数高于0.78％时,淬火碳钢温变形激活能随碳含量的增加而增加.在相同变形条件下,能量耗散效率最大值随着碳含量的增加呈增大趋势.     

微合金元素Al对热塑性的影响

<正>Al可以AlN的形式析出,AlN、VN、Nb(CN)和TiN最容易析出的温度分别为815℃、885℃、950℃和接近因相线温度,析出温度越低析出物的颗粒越细小,对钢的热塑性影响越大。AlN沿奥氏体晶界析出,在应力的作用下析出物附近会形成微裂纹,导致晶界脆化。添加微合金元素Ti争夺钢中的N形成TiN,使Al仍处于固溶状     

加工工艺对TC8钛合金组织和拉伸性能的影响

测试了TC8合金在不同轧制温度和热处理工艺下的室温及500℃下的拉伸性能,观察了合金的显微组织。结果表明,合金的拉伸性能主要与轧制的变形量和热处理的冷却速度有关,空冷可以获得较佳的强度与塑性的结合;变形量越大,所获的合金室温拉伸性能越高,而变形量在70％以上可以获得较好的高温（500℃）拉伸性能。