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。     

中子应力谱仪样品承重台回转支承载荷分析

针对中子应力谱仪样品承重台(简称“中子谱仪样品台”)旋转运动机构用三排圆柱滚子回转支承的特殊结构和受载情况,基于Hertz理论,实现了力学分析模型的建立和求解,在此基础上通过有限元法分析了中子谱仪样品台极限工况下滚子与滚道之间的接触特性,然后分析了轴向载荷、径向载荷、滚子数量对回转支承刚度的影响。研究结果表明：在中子谱仪样品台极限工况下,上排滚子与滚道的接触区域等效应力最大,为76.98MPa,外圈滚道的最大等效应力为14.82MPa,内圈滚道最大等效应力为11.26MPa;刚度分别随轴向载荷、径向载荷和滚子数目的增大而增大,且均成非线性关系,当轴向载荷增至1200kN、径向载荷增至300kN时,轴向刚度和径向刚度增长趋势明显减慢,当上排与下排滚子数量增至170时,轴向刚度的增大趋势明显加快。研究结果为中子谱仪样品台旋转运动机构的设计提供了参考。     

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。     

7050铝合金T形锻件淬火应力评估

针对生产应用中内部应力测试的难度以及成本远高于表面应力测试的现状,开展了7050铝合金T形锻件淬火残余应力的有限元仿真模拟和试验研究,掌握了7050铝合金T形锻件淬火残余应力的分布规律。结合有限元仿真和试验研究,建立构件内部拉应力最大值与表面应力、锻件几何参数等关联的回归方程,采用简化的低次方程来描述构件内部应力特征值。在生产现场,通过对构件进行表面应力测试,结合构件的基本参数建立预测模型,实现构件内部应力特征值的快速评估。结果表明:7050铝合金T形锻件心部最大拉应力对应其筋条区长向最大拉应力,该拉应力受筋条高度、宽度以及翼板厚度的影响。     

铝合金喷丸应力-变形的仿真分析与实验

目的 揭示喷丸处理对7075-T651铝合金材料表面应力场和形貌改变的作用机制。方法 首先利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件分别建立单颗弹丸和多颗弹丸撞击铝合金靶材的有限元模型,并在符合实验外场边界条件的前提下,获得材料表面200 μm深度的内应力分布和不同撞击次数后的表面变形情况。然后通过实验所测结果修正模型丸粒撞击参数,包括网格划分密度、丸粒撞击次数、接触速度等,并结合仿真计算结果阐述喷丸表面应力分布和变形强化层的形成机理。结果 计算与实验结果对比表明,喷丸仿真模型的计算结果与实验吻合较好。一方面,表面逐层应力分布规律与喷丸实际接近,表面应力最大偏差小于25 MPa,这说明模型中设置的喷丸强度正确。另一方面,6次弹丸撞击造成的强化层变形率小于6%,并逐步趋于稳定,这与实验中采用多次喷丸表面覆盖导致的材料硬化现象一致,从而间接说明靶材模型单元与参数设置的准确性。结论 分析认为,喷丸建模方法能够快速准确地计算出材料表面应力-变形状况,为揭示喷丸工艺对材料表面的强化规律发挥积极作用。     

基于应力不确定性最小化法的7075铝合金板内部残余应力检测

采用裂纹柔度法测试残余应力时,柔度甬数的计算和插值函数阶数的选择对计算结果的精确性有较大影响.采用有限元法计算得到测试试样的裂纹柔度函数,考虑应力计算不确定度的两个主要来源:应变测量数据的随机误差和模型误差;基于应力总不确定度的最小化目标,确定最优的插值函数阶数,进而计算得到7075铝合金淬火板内部残余应力的分布.结果表明:分别采用11阶和9阶勒让德多项式能较好地拟合铝合金板材内部轧向和横向残余应力的分布,不确定度的均方根值分别为2.9015MPa和4.7558 MPa.轧向或横向残余应力都呈明显的外压内托的分布规律,且在板厚度的中面出现局部的残余拉应力的最小值.     

基于单片机控制的高温圆筒焊接专机的研制

介绍了高温圆筒焊接专机的总体结构、研制过程、单片机控制方法在该专机中的应用、研制过程中的难点和解决办法,以及该专机的实际使用效果.     

基于响应面法的异形截面环件轧制宏观成形缺陷的分析与优化

缺肉是异形截面环件在轧制过程中容易产生的成形缺陷问题,缺肉程度与异形截面环件几何参数的关联关系十分复杂。建立2219铝合金不对称异形截面环件轧制的数值模型,分析了异形截面环件槽型深度和槽型角度对环件成形质量的影响,通过分析缺肉缺陷的形成机理,提出采用优化毛坯尺寸参数的方式来抑制缺陷。基于响应面法,以槽型深度、槽型角度和毛坯角度为设计变量,以缺肉系数为设计目标,建立了表征缺肉系数的响应面模型,并对该模型进行了回归检验。结果表明,槽型深度越大、槽型角度越小,越容易产生成形缺陷。利用建立的响应面模型对目标槽型深度为45 mm、槽型角度为70°的环件的毛坯角度进行了优化,结果显示优化后的毛坯较好地抑制了缺肉缺陷。     

高阶椭圆锥齿轮齿形设计与加工

根据齿轮空间啮合原理,分析了范成法生成高阶椭圆锥齿轮齿廓过程中,范成刀具的空间走刀位置;建立了高阶椭圆锥齿轮齿廓的数学模型,推导出了高阶椭圆锥齿轮的齿面方程,得到了高阶椭圆锥齿轮副的虚拟实体及装配模型;探讨了采用五轴联动数控机床加工高阶椭圆锥齿轮的方法,通过高阶椭圆锥齿轮的加工与啮合试验,对高阶椭圆锥齿轮理论传动比与实际传动比进行了对比分析,验证了范成法生成高阶椭圆锥齿轮齿廓模型的正确性,以及采用五轴数控机床加工高阶椭圆锥齿轮的可行性。     

基于FRANC-3D的7075铝合金裂纹扩展仿真分析

研究了7075合金在使用过程中的裂纹失效问题,利用三维裂纹扩展软件FRANC3D对该材料构件进行计算仿真,通过改变边界条件以及初始裂纹位置,得到不同条件下的仿真结果。通过对仿真结果进行处理,验证了FRANC-3D软件的可靠性。