蛇形热轧中轧制参数对7075铝合金厚板变形分布的影响

介绍了蛇形轧制的实现方式。运用数值模拟方法,在Deform 3D上分析单道次轧制过程中蛇形轧制和对称轧制7075铝合金厚板的流动速度及应力应变分布情况,分析异速比、上下轧辊错位量和压下量对蛇形轧制变形区内轧板等效应变和剪切应变的影响规律。结果表明：蛇形轧制中,由于下辊速度快,轧板下层金属流动比上层快,蛇形轧制中轧板下层等效变形大于上层,且随着异速比的增大,上下层金属变形差距增大;对称轧制中厚板心部的剪切应变几乎为0,蛇形轧制中由于有“搓轧区”的存在,厚板心部的剪切应变远大于对称轧制的,且随着异速比的增加和错位量的增加,轧板心部的剪切变形增大。这种附加的剪切变形有利于使变形向厚板心部渗透,从而改善厚板高向变形的不均匀性。     

积分法在铝合金厚板残余应力计算中的应用

运用积分法建立剥除层中残余应力与试样变形间的关系,通过离散的变形应变反求残余应力函数.利用层削法测试物理模型,推导和完善了残余应力解析方法,并结合不同实验手段,描述了沿厚板深度分布的残余应力曲线.结果表明:在积分法中,分别选用3次和4次多项式近似厚板淬火和预拉伸应力分布,其结果比较吻合实际;同时,由于力学测试方法的局限性,需将表层应力数据标定和对板内应力的预测相结合,以提高残余应力的测量水平.     

热钢板无损检测缺陷定位精度分析与修正方法

为了研究超声波在均匀温度场以及非均匀温度场作用下的金属材料中的传播规律,提高缺陷检测精度,利用多物理场耦合的方法,建立均匀温度场和非均匀温度场作用下的碳钢中超声检测有限元模型,预测了均匀高温和不均匀温度场下金属材料中缺陷超声检测的探测位置,仿真结果与已有的实验结果基本吻合,然后对仿真的缺陷位置进行数据回归拟合,建立了特定温度场作用下超声缺陷检测位置修正经验公式。研究表明：均匀温度场中金属材料温度的升高、非均匀温度场中固体上下表面温度差的增大以及缺陷与探测器之间距离的增大,都会导致缺陷定位误差的增大。利用回归拟合的缺陷位置修正经验公式,能够显著提高超声缺陷检测的定位精度。     

中子谱仪样品台几何误差建模和灵敏度分析

介绍了中子衍射残余应力测试谱仪样品台的结构和基于标准探针的定位测量方法;利用多体运动学和齐次变换矩阵建立了基于标准探针定位测量方法的样品台定位误差模型;最后分别对模型中涉及的42个误差分量进行了定位误差的灵敏度分析。分析结果对中子衍射残余应力测试谱仪样品台的精度设计具有参考作用。     

轮廓法测试残余应力中的数据处理

使用轮廓法测量铝合金T形构件淬火残余应力,重点研究了测量误差的数据处理。采用包络处理、左右轮廓平均、Gauss混合模型拟合以及节点插值处理后,得到最终轮廓值,并将其作为边界条件反向加载到应力重构有限元模型中,得到待测面应力场。使用X射线衍射法对待测面边界处应力进行修正。将测量结果和有限元模拟淬火结果进行对比,利用统计学方法分析对比结果。结果表明：轮廓法和X射线衍射法结合可以很准确地描述T形构件淬火残余应力场。T形构件淬火残余应力最大拉应力出现在筋条和腹板交界处,靠近腹板一侧。     

多坐标数控机床通用运动学模型的建立

研究并建立了多坐标数控机床的通用运动学模型,该模型可适应不同的机床结构形式,而且考虑了机床结构误差的影响,为多坐标数控加工运动指令生成的通用化和机床误差补偿奠定了基础。     

铝合金薄壁件加工变形的力学模型构建与分析

航空铝合金薄壁构件加工变形与应力场分布有着直接关联.本文结合构件加工后的应力场分布特征,建立薄壁构件的应力-变形力学模型,分析其表面应力和初始应力分布对变形影响的机制,确定应力分布特征与变形特征的对应关系,完成对薄壁件变形解析函数的建立和变形不确定度计算.具体表现为:通过喷砂表面处理对铣削加工后薄壁构件的表面应力进行调节,以获得不同程度的应力-变形场分布,再借助层削法、XRD表面应力测试和三坐标形状测量试验,对不同工艺条件下构件加工变形实验值与函数解析值进行比较分析.结果显示:薄壁构件变形挠度与理论计算值偏差为3~12μm,偏差处于变形不确定度范围内,解析函数准确性得到验证.同时,力学模型与函数的分析表明,在已知此类航空铝合金薄壁构件几何形状、加工表面应力和毛坯初始应力场分布的条件下,可运用变形解析函数对构件加工变形程度进行预测性计算和分析,实现其工程应用价值.     

微屈服强度对残余应力松弛的影响

引入预应力系数概念,研究了循环载荷作用下7075高强铝合金试样表层屈服强度梯度对残余应力松弛的影响。结果表明,在不同的强化工艺下,试样的表层屈服强度与残余应力分布状态相差较大,二者对应力松弛的影响程度也不同;表层压应力与表面强化对抗疲劳特性与抑制表面微观裂纹萌生有利,可作为工程设计的参考。     

胀形对2219铝合金环形件淬火残余应力的影响

利用ABAQUS有限元软件对2219铝合金环形件淬火过程及后续胀形过程中径向截面上残余应力的分布进行数值模拟,研究了胀形量对淬火残余应力消减率的影响。结果表明:淬火后环件的径向应力在上下端面呈压应力,在-106 MPa左右,在芯部应力值较小;周向应力和轴向应力均呈外部压应力、芯部拉应力的应力分布状态。胀形对环件的径向应力、周向应力和轴向应力均有显著的消减效果。胀形量在0.25%~4.00%范围内增加时,环形件的残余应力减小,周向应力和轴向应力的消减率都增大并趋于定值,且周向应力消减率的增大速度比轴向应力消减率的增大速度快。当胀形量<3%时,周向应力的消减率大于轴向应力的消减率,当胀形量>3%时,周向应力的消减率略小于轴向应力的消减率;当胀形量>2%时,周向应力和轴向应力的平均消减率>80%,环件的淬火残余应力得到很好的消减。     

铝合金喷丸工艺参数-表面特征值的函数关系与应用

目的 探究喷丸强化工艺后铝合金材料表面性能的变化规律,得到材料表层应力和变形与喷丸工艺参数间的对应关系。方法 采用Box-Benhnken实验设计法（BBD）,以喷丸压力、丸粒大小、喷射距离三因素为自变量,以表面残余应力与弹坑变形量为响应,设计了3因素3水平喷丸实验方案,并运用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA建立多弹丸撞击铝合金靶材的有限元模型,依据实验方案获得表面应力值与弹坑处变形量。然后,使用Design-Expert软件对数值进行拟合,得到多元回归二次方程,运用响应面分析法（RSM）进行分析,讨论各因素之间的交互作用,同时,根据回归方程的方差分析结果,确定模型的拟合程度。最后,以7075-T651铝合金为靶材,进行喷丸验证实验,结合XRD应力测试与弹坑剖面光学显微观察,得到应力值和变形量,以检验模型的准确性。结果 应力函数模型和变形函数模型的校正决定系数Adjusted R2分别为90.13%、91.68%,应力计算值和实验值结果偏差小于5.5%;剖面晶粒变形显示靶材变形层与计算值吻合较好,表明函数模型具有较高的准确性。结论 该函数模型能够快速准确地由材料表面应力或变形推导出喷丸工艺参数配置,这为喷丸表面应力和硬度强化提供多样性参考。