喷丸对TC4钛合金残余压应力场及疲劳寿命的影响

研究了不同弹丸及喷丸参数对喷丸后TC4钛合金表面形貌、表面塑性变形程度、残余压应力场和疲劳寿命的影响。结果表明:与铸钢弹丸相比,陶瓷弹丸喷丸强化后TC4钛合金表面的起伏程度变化不大,但能有效地覆盖加工刀痕;随喷丸压力增大和喷丸时间延长,试样表面的累积塑性变形先快速增大后趋于饱和;当喷丸压力达到0.25 MPa、铸钢弹丸喷丸时间大于40 s或陶瓷弹丸喷丸时间大于80 s时,最大残余压应力可达到610 MPa,残余压应力场深度超过250μm;两种弹丸喷丸强化后,TC4钛合金的疲劳寿命分别可提高10倍和20倍以上。     

衬套冷挤压强化孔疲劳寿命研究

采用仿真分析方法对衬套挤压强化过程应力分布情况进行研究,对比芯棒拉力及强化后孔径实际值,分析仿真模型的准确性。基于强化后模型的应力情况对试验板进行名义应力法的疲劳寿命预测。对试验板进行疲劳试验得到两个孔位的疲劳寿命值,对断口位置进行分析。结果表明：衬套挤压强化后在孔周产生很高的周向残余应力区,可以有效缓解孔壁应力集中现象,提高孔的疲劳寿命。挤压强化后,孔的挤入端较挤出端更容易产生疲劳裂纹。疲劳寿命预测结果与试验结果有较好的一致性,能够为衬套结构设计进行尺寸合理性验证及疲劳寿命评估。     

TC4开缝衬套冷挤压残余应力分布有限元仿真

开缝衬套冷挤压工艺在孔的周围产生残余压应力,广泛应用于航空结构件疲劳增寿。冷挤压后孔周围的残余应力分布对预测带孔试样的疲劳寿命至关重要。针对开缝衬套冷挤压工艺构造了二维有限元模型,研究了TC4钛合金孔冷挤压后的残余应力分布,并对比了不同相对挤压量下试样中间层上最大残余压应力值,得到了初孔半径为3.175mm的孔的最佳相对挤压量。     

开缝衬套冷挤压强化工艺对7050铝合金孔连接结构疲劳寿命的影响

针对飞机结构件7050铝合金进行开缝衬套冷挤压后孔的疲劳寿命增益研究.从断裂力学角度出发,考虑冷挤压后残余压应力对裂纹扩展驱动力的影响,研究冷挤压后连接孔的疲劳寿命预测模型.     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

研究冷挤压孔附近残余应力强度因子分布的激光散斑一权函数混合法

根据确定裂纹应力强度因子权函数法基本理论的特征,提出实验力学-权函数混合法的构想,为解决更复杂和三维问题等难题提供一种有效的新途径.用激光散斑-权函数混合法研究了冷挤压孔附近残余应力强度因子的变化规律,得到的结果对冷挤压孔加工工艺中控制裂纹长度,提高构件的疲劳寿命和可靠性设计可起到指导性的作用.     

研究冷挤压孔附近残余应力强度因子分布的激光散斑—权函数混合法

根据确定裂纹应力强度因子权函数法基本理论的特征，提出实验力学－权函数混合法的构想，为解决更复杂和三维问题等难提供一种有效的新途径。用激光散斑－权函数混合法研究了冷挤压孔附近残余应力强度因子的变化规律，得到的结果对冷挤压孔加工工艺中控制裂纹长度，提高构件的疲劳寿命和可靠性设计可起到指导性的作用。     

预应力切削加工TC4钛合金表面残余应力的有限元模拟

采用预应力切削方法对TC4钛合金进行加工,建立了预应力切削TC4钛合金的有限元模型,模拟了不同预应力下锯齿状切屑的形成过程及加工表面的残余应力分布情况,然后将模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明:预应力切削可以调整已加工表面的残余应力分布状态和应力值,在弹性变形范围内,预应力越大,加工后表面的残余压应力越大,残余压应力的分布也越深;预应力对锯齿状切屑的形成无明显影响;模拟结果和试验结果具有较好的一致性。     

冷挤压抗疲劳制造技术在钛合金构件中的应用

作为一种简洁高效的抗疲劳制造技术,冷挤压强化技术在飞机装配工艺中得到大量应用,在不增加结构件质量的前提下能使其疲劳寿命提高数倍以上。钛合金材料在飞机结构中的用量持续增加,但由于连接孔的存在,降低了钛合金装配构件的疲劳寿命。对冷挤压技术在钛合金构件中的应用,从冷挤压工艺方法、挤后残余应力、断口形貌以及强化效果等方面加以总结,进而分析了当前研究中存在的主要问题和不足,并对未来冷挤压技术在飞机钛合金结构件中的研究与应用发展方向提出了建议。     

激光冲击TC4钛合金残余应力热松弛数值模拟研究

为了研究高温对激光冲击TC4钛合金残余应力的影响,采用PROCUDO200激光喷丸系统对TC4试样进行强化处理,采用XL-640型应力仪测量了保温550℃前后激光冲击TC4钛合金表层残余应力。采用ABAQUS软件,基于Johnson-Cook本构方程和双曲正弦Arrhenius-type方程,创建了可预测保温前后激光冲击TC4残余应力场的有限元模型。研究表明：在550℃下,随着保温时间的延长,表面残余压应力不断减小;当保温时间超过30 min后,表面残余压应力的减小幅度降低;保温60 min后,激光冲击TC4表面残余应力的测量值和模拟值基本一致,说明该有限元模型能准确预测残余应力热松弛规律,残余应力的热松弛可能与保温期间塑性变形层的热回复过程和动态再结晶有关。     

孔挤压强化对7A85铝合金锻件组织和疲劳性能的影响

采用孔挤压方法对含孔的7A85铝合金锻件进行了强化,对比分析了孔挤压前后试样的疲劳寿命;通过扫描电镜、透射电镜以及X射线应力仪等研究了挤压前后试样的疲劳断口形貌、显微组织变化以及孔表层的残余应力场。结果表明:采用5.3%的挤压过盈量可达到最佳强化效果,其疲劳寿命是挤压强化前的11倍;孔挤压强化后,试样在强化层处产生位错缠结及残余压应力,可有效延缓疲劳裂纹的扩展,从而提高试样的疲劳寿命,压应力层深度约为4.7 mm,最大残余压应力出现在距孔边约1 mm处,其值为-319 MPa。     

孔挤压强化工艺对7A12铝合金组织及疲劳性能影响的研究

研究了孔挤压强化工艺对7A12铝合金锻件的疲劳增益效果,并通过透射电镜、扫描电镜及X 射线衍射仪等设备,研究了疲劳断口的形貌特征、微观组织变化以及孔壁表层的残余应力场分布。研究结果表明,挤压过盈量为5%时,孔挤压疲劳寿命增益效果最好,是未强化的13.5倍;孔挤压后,孔壁强化层内形成了深度＆gt;9 mm 的残余压应力层,强化层内形成的位错胞状结构可以有效延缓疲劳裂纹的扩展速率,从而提高材料的疲劳寿命。     

TC4管状零件内壁加工残余应力计算及其有限元分析

针对残余应力对加工零件使用性能有严重影响以及TC4材料难以用X射线法进行残余应力测量的现状,提出了一种通过测量外壁应变来计算TC4管状零件内壁加工残余应力的方法。为验证该方法的正确性,在有限元软件中对模型内壁进行分层施加预定的随深度变化的残余应力,并用生死单元技术将内层单元逐层“杀死”来模拟实际实验中应力层被腐蚀的过程。根据外层不断变化的应变以及推导出的计算公式来计算内壁随深度变化的残余应力,并将计算得到的残余应力与之前所施加的应力进行对比,可发现该方法求得的残余应力值准确度较高,由此可以得出结论：该方法可用于测量实际零件的残余应力。     

冷胀提高6005铝合金疲劳寿命的机理

针对冷胀对6005铝合金疲劳裂纹产生和扩展的影响,用单边预切口试样研究了含缺陷结构冷胀后的疲劳寿命,分析了不同情况下新裂纹产生的循环数;并用ANSYS软件进行了数值模拟,确定冷胀产生的残余应力场和塑性区及在不同参数下冷胀度对其的影响.结果表明:孔径和冷胀度对最大残余压应力值影响不大,都在材料屈服强度1～1.1倍的限定范围内,而冷胀度对塑性变形区和残余压应力区大小的影响则非常显著.     

TC4钛合金板料激光冲击成形过程的有限元仿真

激光冲击成形集板材成形和材料改性于一体,利用激光诱导高幅冲击波的力效应使板料产生塑性变形,是一种无模、柔性成形新工艺。本文使用商业有限元分析软件ABAQUS进行了钛合金板料激光冲击成形过程的仿真研究,分析了钛合金板料厚度、激光能量、约束孔径、激光光斑间隔四种因素对材料变形量和应力应变的影响。研究表明:随着板料厚度的增加,板料变形范围逐渐减小,变形量先减小后增大;随着激光能量的增大,材料的变形量线性增加;激光约束边界孔径越大,板料变形量越大;适当的光斑间隔并不会对零件成形精度造成较大影响,在满足精度要求的条件下,为提高效率可以考虑采用间隔光斑进行冲击成形。     

激光焊接对TC4钛合金静强度与疲劳性能的影响

采用静拉伸与等幅疲劳试验,对TC4钛合金母材试样和激光焊接(聚焦焊后进行散焦焊接)试样的静强度和疲劳寿命进行了对比研究,得到了两种试样的静强度、中值疲劳寿命S-N曲线和95%可靠度下的安全寿命P-S-N曲线,并获得了两种试样在指定疲劳寿命106次循环下所对应的中值疲劳强度和安全疲劳强度。结果表明:与母材试样相比,激光焊接试样的静强度虽然有所提高,但疲劳寿命或疲劳强度却大幅降低。     

TC4钛合金焊接过程温度场分析与受力模拟

焊接过程中由于温度场作用,导致工件内部存在残余应力,从而使工件产生变形,加工精度受到影响。本文对焊接温度传导过程以及受力情况进行分析,总结了影响焊接质量的相关因素,并以TC4钛合金为例,对其在进行激光—MIG焊接时的温度场变化及应力变化进行数值模拟,为分析焊接时失稳变形以及变形控制方法的研究提供理论参考。