喷丸强化件表象疲劳极限优化研究

测定了经不同规范喷丸40Cr钢试样的三点弯曲表象疲劳极限；研究了喷丸后精磨的影响；结合试样表面残余应力场分布及疲劳源所在的位置，分析了其变化规律及机理；探讨了喷丸工艺的优化问题，提出了喷丸残余应力场深度应为奥氏体晶粒平均直径10～15倍的喷丸工艺优化准则；并指出，对重要零件，应在喷丸后进行表面磨削。还提出了应根据材料内部／表面疲劳极限的概念来计算优化喷丸表象疲劳极限的方法。     

喷丸强化提高渗碳齿轮疲劳强度

在拖拉机、农用车变速箱中,渗碳(碳氮共渗)齿轮应用较广。该类齿轮因工作环境复杂,且受冲击载荷作用,其主要的失效形式是磨损和断齿。因此提高渗碳齿轮的疲劳强度和耐磨性具有重要的实际意义。 1.试验材料和方法 齿轮的疲劳强度和耐磨性的优劣可通过比较渐     

喷丸对渗碳齿轮表层组织的影响

本文研究了20CrMoH汽车齿轮用渗碳钢渗碳后喷丸对渗碳层组织和性能的影响。研究结果表明:强化喷丸会使渗碳齿轮表面形成一层塑性变形层,可以有效地提高齿轮表面的耐磨性,并使表层硬度提高、抗扭强度减小,有利于提高齿轮的抗疲劳寿命。     

硬喷丸强化对提高渗碳齿轮疲劳强度的研究

通过对渗碳齿轮试片进行多次对比硬喷丸试验，揭示了硬喷丸强化效果与材料、喷丸工艺参数及热处理间的影响关系，为硬喷丸工艺更好地应用于工业生产提供了较好的方案。     

升降法测定齿轮的弯曲疲劳极限

齿轮弯曲疲劳强度是衡量齿轮性能的重要指标,开展齿轮试验是获得齿轮弯曲强度的有效方法。针对20Cr Mo H渗碳齿轮,采用升降法开展单齿弯曲疲劳强度试验研究,基于脉动加载法和成组试验方案,在电磁谐振疲劳试验机上对齿轮轮齿进行了5个应力级的疲劳强度试验;依据平截面和折截面两种方法计算轮齿齿根应力,分析得到了该齿轮的弯曲疲劳极限;结合轮齿裂纹位置和断口形貌,分析了形成原因,结果表明,折截面法确定的危险截面位置更加符合实际,为进一步研究齿轮的弯曲疲劳强度提供了基本思路。     

喷丸三维残余应力场的有限元模拟

运用大型有限元计算软件ABAQUS建立了模拟喷丸残余应力场的三维有限元模型,预测了在相同喷丸强度下玻璃丸和钢丸两种类型弹丸喷射所产生的残余应力场。模拟过程中,分析了线性减缩积分单元的沙漏参数、材料的应变硬化率、喷丸覆盖率以及初始残余拉应力等因素对304不锈钢靶材残余应力分布的影响。从计算结果可以看出,钢丸喷丸产生的残余压应力层较深,但在高覆盖率时,玻璃喷丸产生的残余压应力的平均值比钢丸喷丸处理后产生的大。在有初始残余拉应力(250 Mpa)存在的情况下,两种类型的喷丸处理均能使304不锈钢靶材表面形成残余压应力层,这说明喷丸工艺可以提高奥氏体不锈钢焊接构件的抗应力腐蚀开裂能力。本研究成果为进一步探讨喷丸强化不锈钢焊接头抗应力腐蚀性能的机理奠定了基础。     

前混合水射流多弹丸喷丸模型及残余应力场的数值模拟

针对前混合水射流的液固湍动特性与喷丸过程多重非线性耦合作用行为,提供一种射流喷丸强化残余应力场的有限元分析法。采用液固两相流动理论与计算流体动力学方法分析喷嘴内流特性,建立射流多弹丸喷丸模型;基于弹丸速度冲击载荷加载制度,利用多线性各向同性强化弹塑性模型,应用动态接触对称罚函数法,运用ABAQUS软件模拟不同弹丸数量作用下射流喷丸在45钢材料表层产生的残余应力场,获得残余应力场的分布规律及残余应力沿深度的变化规律;得出射流喷嘴内流呈均质流流型,不同弹丸数量射流喷丸在材料表层产生的径向残余应力沿深度的变化规律相同,但在材料表面产生的径向残余压应力值受喷丸模型影响较大,对弹丸分三层排列、相邻弹丸之间径向和周向中心距离均为弹丸半径的多弹丸喷丸模型,数值模拟获得的表面径向残余压应力值与射流喷丸试验数据基本吻合。     

渗碳齿轮材料的选择及硬化技术

讨论了齿轮类零件材料应具备的性能,着重分析研究了渗碳齿轮材料的选择与热处理技术.     

钛合金缺口试样非对称循环疲劳极限的估算

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、R－S－N曲线方程和等寿命曲线方程，给出钛合金缺口试样的疲劳极限估算公式、R－S－N曲线方程和等寿命曲线方程及用其方程绘制的R－S－N曲线和等寿命图。     

钛合金光滑试样非对称循环疲劳极限的估算

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、R-S-N曲线方程和等寿命曲线方程,得出钛合金光滑试样的疲劳极限估算公式、R-S-N曲线方程和等寿命曲线方程及用其方程绘制的R-S-N曲线和等寿命图。     

分阶式双渐开线齿轮的光弹试验与弯曲强度试验研究

采用冻结切片三维光弹试验方法,对双渐开线齿轮的弯曲应力进行研究,试验结果与有限元计算相吻合;在高频疲劳强度试验机上完成软、硬齿面轮齿的弯曲疲劳强度试验,结果表明轮齿的断裂位于齿根处30°与40°之间,当齿厚变位系数为0.08时,双渐开线齿轮的弯曲强度大约提高了16%。     

EFFECT OF MEAN STRESS ON FATIGUE PERFORMANCE OF WELDED JOINTS TREATED BY UPT

The fatigue contrast tests of unload longitudinal direction corner joints as original welded and treated by ultrasonic peening of Q235B in various stress ratio are directed. The improvements of fatigue performance of unload longitudinal direction corner joints resulted by ultrasonic peening are studied. The effect pattern of stress ratio on fatigue performance of welded joints that are treated by ultrasonic peening is studied. As tests results indicate that: ① In the condition of stress ratio R=-1, the fatigue strength of specimen treated by ultrasonic peening is increased by 165% of that of the original welded specimen. And the fatigue life of specimen treated by ultrasonic peening is as much as 75-210 times of that of the latter. When R=0.1, the fatigue strength is increased by 87% and the fatigue life is extended by 21-29 times. When R=-0.5, the fatigue strength is increased by 123% and the fatigue life is extended by 42-59 times. When R=0.45, the fatigue strength is increased by 51% and the fatigue     

金属材料工程力学行为学及其微细观过程理论

分析了金属零部件在实际服役条件下力学行为（工程学结构）的研究现状,建议建立以微细观过程理论为指导思想的金属材料工程力学行为学,从晶粒范畴内产生的微观过程、在周围晶粒范围及中介区域内产生的细观过程,及其最后形成的有工程意义的宏观效应出发,综合地研究工程力学行为发生和发展的全过程,以形成更符合实际的物理力学模型及定量化理论。建立上述科学,有利于克服力学和材料科学分学科研究带来的局限性。根据多年来在钢材理解断裂和冷脆行为,金属疲劳裂缝萌生和疲劳极限,以及铝合金超塑性方面的研究,阐明建立上述科学的必要性与可能性。     

焊接残余应力对超声波冲击处理焊接接头疲劳性能的影响

采用含高值焊接残余应力的非承载纵向角接接头进行了Q235B钢焊态与超声波冲击态的疲劳对比试验,研究了焊接残余应力对超声冲击处理焊接接接头疲劳性能的影响规律。结果表明:焊接残余应力对超声波冲击处理后焊接接头疲劳性能的影响较小。使用不含高值焊接残余应力的小试件来评估超声波冲击处理对相同接头形式及板厚的大型焊接结构疲劳性能的改善程度可能是偏于安全的。     

疲劳裂纹残余应力与应力强度因子研究

聚碳酸酯紧凑拉伸试件的疲劳试验和光弹性试验表明，尽管是低应力疲劳问题，但随着裂纹的扩展在裂尖附近出现残余应力场。给出了与循环周次相对应的卸载残余应力场，从而揭示出闭合效应的存在并提出其度量准则。试验表明，闭合效应使得应力强度因子降低，因此原有应力强度因子理论计算式不再适用，对此提出了一种简便有效的修正方案。     

疲劳损伤钢件延寿机理及效果

在恒应变ε=±0.5%和ε=±0.8%控制下,对淬火和600℃回火的40Cr钢试样进行疲劳循环加载,求得存活率为90%时的寿命Nf,将另一组试样疲劳加载到少于Nf的不同周次,在保护介质下550℃加热2小时(称为修复退火)后,测残余疲劳寿命。当损伤主要是微观结构变化时,退火效果随损伤周次增加而提高。其原因是存在试样中的应变能在修复退火中作为附加的驱动力,促使微观组织向均匀和稳态转变,延缓了碳化物界面裂纹的形成。但当损伤促使微观裂纹形成时,退火不能使其愈合,修复效果降低,所以有一个最佳的修复退火时机。此时进行修复退火,使疲劳总寿命提高2倍。但对高周次疲劳损伤,进行修复退火不能愈合裂纹和延长寿命。对它进行中温热静等压(hotisostaticpressure,HIP)处理,可提高总寿命2.4倍。中温热静等压使试样表面硬度、残余压应力都增加,可减缓微裂纹的萌生和扩展。试样的电阻率变化能够检测微观结构疲劳损伤程度和修复效果。     

相变应力及其改善焊接接头的疲劳强度

基于钢铁材料相变体积膨胀的原理,自行研制成功专用低相变点焊条,在自然冷却条件下焊缝金属依靠相变应力可以获得残余压缩应力。利用所研制的低相变点焊条和普通E5015焊条分别对几种典型的接头进行焊接,疲劳试验证明：在2×106循环次数下,前者的焊接接头疲劳强度比后者提高11%～58%。同时还证明焊接接头的应力集中和拘束度越大,疲劳强度的改善效果越加明显。本方法为改善焊接接头的疲劳强度提供了一条新的途径。     

疲劳裂纹扩展速率测试及表征的一点讨论

在没有分析真实应力-应变状态并得到证实的情况下，文献[1，2]认为在所拟合得到的折线裂纹扩展速率中，第1阶段的直线属于平面应变区，第2阶段的直线属于平面应力区，这一观点值得商榷。