焊接过程三维应力变形数值模拟研究进展

焊接非平衡加热、冷却过程导致产生焊接应力与变形，严重影响焊接过程及结构的服役行为，是焊接结构生产制造过程中必须解决的关键技术问题之一。作者对目前国内外焊接过程中焊接应力与变形的数值模拟研究及工程应用进行了分析。结合研究小组的研究工作，对大型复杂结构焊接过程中三维焊接应力变形数值模拟存在的困难、需要解决的主要技术问题进行了评述，并介绍了几个工程应用实例。     

板坯结晶器铜板锥度的研究

以实测结晶器铜板温度计算的热流量作边界条件,采用有限元方法,建立结晶器内凝固传热方程,对凝固传热方程进行了离散化,利用ANSYS商业软件进行求解,得到凝固坯壳的应力、应变情况,探讨影响结晶器锥度的因素。     

退火条件对FeCuNbSiB非晶带材应力阻抗效应的影响

研究了退火条件对非晶FeCuNbSiB带材应力阻抗性能的影响。结果表明,当退火温度为300℃时,FeCuNbSiB非晶带材开始慢慢晶化,当温度上升到500℃时,带材内部结构已由非晶态完全转变成晶态。当退火温度低于300℃时,退火能够消除部分应力,使阻抗变化的灵敏度提高;但当退火温度高于300℃时,随着退火温度的升高,应力阻抗效应减弱。退火时间超过1h,延长退火时间,对带材的应力阻抗性能影响不大。非晶FeCuNbSiB带材经100℃×2h的退火处理后,应力为2.7MPa时,应力阻抗变化可达26%。     

7175铝合金时效“双峰”应力腐蚀敏感性的研究

采用力学性能试验与透射电镜分析相结合的方法，探讨了７１７５铝合金在长期时效过程中力学性能及微观组织变化的特征，结果表明，合金的硬度及强度存在两个峰值，尽管两个时效峰强度有相差不大，但对应第二时效峰后（１４０℃）材料的应力腐蚀敏感性较低，对应第一峰时效后基体组织中存在高密度度ＧＰ区；而对应第二峰时效后基体组织除ＧＰ区外存在η相（ＭｇＺｎ２）。     

钻铤丝扣的小角度超声纵波检测

钻铤是钻探时施加钻压和防斜用的，是钻柱的重要组成部分。钻探过程中钻铤丝扣部分承受着扎力、压力和扭力等应力作用。若井下情况复杂，地层变化剧烈，引起严重的跳钻和卡钻等，钻铤丝扣受力更剧烈，其根部易产生横向裂纹。故加强钻铤丝扣的检查，保证其完好是顺利钻井的关键。笔者采用小角度超声纵波法检测钻铤丝扣，取得满意效果。     

淬火过程应力/应变场有限元模拟关键技术研究

针对淬火过程应力/应变场的特点,给出了淬火过程弹性区、塑性区的应力应变关系。根据淬火过程热物性参数及组织转变的特点,给出了处于弹性区和塑性区的单元应变增量表达式,及热应变、相变应变、相变塑性等初应变的计算方法。给出了热弹塑性问题有限元变分方程、变分方程右端列向量的计算方法及适用于淬火过程的迭代收敛准则。编写了淬火过程有限元模拟程序,并用该程序模拟了圆柱试样的淬火过程,将模拟所得结果与实验结果相比较可以看出,模拟结果与实验结果吻合较好。     

碳化物对高铬铸铁高应力磨料磨损的影响

对不同载荷作用下的高铬铸铁在耐磨实验机上进行了磨料磨损试验;对在不同的碳化物时基体的保护作用与碳化物的剥离进行了相关的分析.结果表明载荷在一定值以下磨损较为缓慢,当载荷超过一定值时,磨损急剧加剧,随着载荷的增加尺寸较小的碳化物首先剥离基体,当载荷继续增大时,尺寸较大的碳化物也剥离基体并有碎裂现象.这要求高铬铸铁中的碳化物不仅要分布均匀,碳化物的尺寸也要合适.     

外缘内曲翻边毛坯尺寸的计算

通过对外缘内曲翻边应力应变状态的分析,导出了预测变形区的变形和对毛坯尺寸进行修正的解析式,经与有限元数值模拟和实验结果对比,证实该公式有较高的精度,可以用于确定毛坯尺寸。     

线切割加工对模具寿命及表面质量的影响

阐述了线切割加工(WEDM)对模具寿命和表面质量的影响,并在此基础上提出了相应的改进措施,以利于提高模具使用寿命,避免模具的早期失效。     

微Sn元素对灰铸铁残余应力的影响

研究了锡元素在微合金灰铸铁中的行为，揭示了其影响铸件残余应力的机理。实验结果表明，含锡微合金灰铸铁不仅可以使铸件力学性能最佳，稳定在HT250水平以上，满足缸体生产的要求，而且通过配合采取其他工艺措施，还可以降低铸件残余应力，与HT250灰铸铁相比，降幅可达24．6％。