MSC.Marc有限元分析软件在焊接残余应力和变形模拟中的应用

焊接是工程制造领域广泛使用的一种高效构件成型制造技术,但焊接过程中因焊接局部加热而形成的残余应力和变形是在工程制造中不希望出现的。焊接数值模拟能较为准确预测焊接构件中的焊接残余应力和变形的分布情况,可用以指导制造过程中焊接工艺参数的优化和焊接顺序的选择,为降低试验成本和缩短产品制造周期提供了一种可行的方法。对MSC.Marc软件焊接模拟热源模型、材料模型以及其在焊接残余应力和变形模拟中的应用情况作了介绍。     

马氏体相变对P91钢焊接残余应力的影响

基于仿真模拟软件SYSWELD,建立了P91钢材料属性数据库,设计开发了考虑马氏体相变的“热-冶金-力学”耦合计算方法,采用热循环曲线法对P91钢平板对接接头残余应力场进行数值模拟仿真分析。参照原始焊接工艺方案进行上下0.5mm/s焊接速度的调整,并进行残余应力仿真计算。结果表明,马氏体相变能抵消焊缝热收缩时产生的拉应力。后道焊缝焊接过程中施加的热载荷对前道焊缝应力变化和平板角变形有着显著的影响。考虑后道焊缝焊接过程中施加的热载荷对前道焊缝组织变化的影响时,焊接接头整体的拉应力大幅度下降,热影响区的拉应力上升,角变形起缓和作用。焊接速度越大,Von Mises残余应力和横向残余应力越大,纵向残余压应力越小。     

A514钢和D500钢在激光电弧复合焊下接头显微组织与力学性能研究

通过激光电弧复合焊,采用X射线衍射法测量其残余应力;然后取样、对试样进行镶嵌,用砂纸对试样进行研磨、磨光、抛光、腐蚀、拍摄金相;最后对试样的硬度进行测量.实验结果表明,在本课题研究范围内,同种钢A514接头的残余应力峰值小于异种钢A514-D500的残余应力,残余应力的分布规律与硬度的分布规律较为一致.     

等离子喷涂NiCrAl/Cr2O3-8%TiO2涂层残余应力模拟分析

建立了模拟涂层残余应力的数学模型,对等离子喷涂不同厚度NiCrAl/Cr2O3-8%TiO2涂层的残余应力进行了模拟,模拟结果表明:由于涂层与基体的热膨胀系数不匹配等原因,在界面等区域存在严重的应力集中,涂层内部的残余应力水平,随涂层厚度增加而增加,涂层中的径向、轴向、切向应力均为压应力,径向应力是最主要的应力。     

残余应力应变释放系数修正公式的应用

为了探讨了残余应力应变释放系数修正公式的应用及其可靠性,通过用有限元分析软件建立分析模型。首先推导出材料的应变释放系数随形状改变比能参量S变化的塑性修正公式,然后用此公式进行高应力状态下残余应力的模拟修正,以确定修正公式在实际应用中的可靠性。经过对单向应力和复杂应力状态下的残余应力进行塑性修正,用反算应力法得到修正应力,修正应力和施加应力之间的偏差较未修正前的应力引起的偏差大幅减少,修正应力非常接近真实的施加应力值。结果表明,用推导出来的残余应力应变释放系数修正公式计算残余应力具有精度高、修正效果较好的特点。     

压痕应变法在钢板板形缺陷诊断中的应用

应用压痕应变法对改进前后两次轧制工艺条件下未矫、初矫、复矫的车桥用钢残余应力分布情况进行了研究,结果表明:钢板表面残余应力的大小和分布与板形缺陷存在直接联系,当表面残余应力绝对值或者正反面残余应力的差值较大时,钢板容易在加工过程中出现瓢曲等板形缺陷。通过分析研究,B工艺在A工艺基础上对冷却参数进行了有针对性的调整后,B工艺生产的钢板表面残余应力大小和分布有了极大的改善,同时应用这一技术,对两种工艺条件下的矫直工艺进行了评价,并指导矫直工艺进行有针对性的优化。     

预处理方式对工件表面残余应力的影响研究

预处理方法对表面残余应力测试结果有着重要影响。采用不同目数的手工砂纸、机械布砂轮、机械砂轮、电解抛光等表面处理方式对同一材料表面不同区域进行了处理,利用X射线法测试了各区域残余应力。结果表明,打磨过的试样随着腐蚀深度的增加,表面残余应力由压应力不断向零逼近,并在达到250微米深度时变化幅度明显减小,转化为正应力,在达到300微米时,其残余应力接近原始残余应力值。各种预处理方式引入的表面附加应力差异较大。因此,针对表面残余应力测试,相对最为合理的预处理方式是45度交叉布砂轮打磨之后,再采用电解腐蚀去除加工应力层。     

NiTi薄膜残余应力测试方法的探讨

介绍了适用薄膜残余应力测量的弯曲法和X射线掠射法,重点介绍了一种新型测量薄膜残余应力的方法—纳米压痕法,并采用非球形压头纳米压痕法测量了NiTi薄膜的残余应力,对薄膜残余应力的测量进行了有益的探讨和尝试,结果表明纳米压痕技术可作为定性测量薄膜残余应力的有效手段。     

汽车悬挂扭力杆预扭强化的分析与计算

基于双线性材料假设对扭力杆的强化过程进行了分析 ,得出了其残余应力分布函数 ,并针对具体实例进行了计算     

基于液相烧结扩散连接技术的材料成型综合实验设计

基于扩散连接存在的问题和工业中各种材料加工技术融合的趋势,提出了将粉末冶金工艺与扩散连接相结合,利用金属陶瓷粉末冶金过程中致密化收缩过程产生内生压力,在不加中间层的情况下实现了金属陶瓷与钢的扩散连接,不仅工艺简单而且适用于难以施加压力的场合。实验研究了包括扩散连接温度与时间、母材间隙、母材化学成分对接头形成的影响,接头界面的微观组织、成分分布、力学性能和残余应力状态的表征等。培养了材料成型及控制工程类专业本科生综合运用知识和系统研究科学问题的能力。     

Fuzzy Comprehensive Assessment Method to Determine Tectonic Stress Patterns

The tectonic stress patterns were determined by a fuzzy comprehensive assessment method. Data of in-situ survey and fault information were utilized in the method. First, by making pressure and tension in the directions of along-river, cross-river, shear clockwise, and shear counterclockwise , 26 types of tectonic stress patterns were presented. And the stress vector of each pattern was obtained with FE software by taking unit displacement as boundary load. Then, by taking the 26 types of tectonic stress patterns as index set and 3 main stresses as factor set and choosing various operators, comparison of directions of computational stress vector and survey stress vector was made and the most possible tectonic stress pattern was obtained. Taking the 26 types of tectonic stress patterns as index set and strike angle as factor set, comparison of relationships between formation of fault and tectonic stress was made,and the tectonic stress patterns were assessed with known fault information. By summarizing the above assessment results, the most impossible tectonic stress pattern was obtained . Finally an engineering case was quoted to validate that the method is more feasible and reliable than traditional empirical method.     

GFRP布与钢筋混凝土梁界面之间应力行为

为了解玻璃纤维(GFRP)布与钢筋混凝土梁界面之间的粘结性能,进行了7根GFRP布加固的钢筋混凝土梁与2根对比梁的试验研究.试验的变化参数为GFRP布层数、粘结长度及配筋率.试验结果表明,GFRP布加固的钢筋混凝土梁极限荷载显著提高,但是发生剥离破坏的试验梁极限荷载有所降低,粘结长度是影响加固梁剥离破坏的主要因素.根据试验结果提出了GFRP布与钢筋混凝土梁界面粘结剪应力的试验分析方法并分析了界面间粘结剪应力的分布.同时,提出了GFRP布加固的钢筋混凝土梁剥离正应力与粘结剪应力的理论分析方法.最后,给出了GFRP布加固钢筋混凝土梁剥离荷载的计算方法.为验证理论分析方法的正确性,计算了试验梁界面间的粘结剪应力、剥离正应力及剥离荷载.计算结果表明,所提出的理论分析方法与试验值吻合较好.     

振动时效机理及其在消除应力方面的应用

振动时效是继热时效后发展起来的一种新的时效方法,它是在周期性外力作用下促使工件振动,达到调整、均化残余应力,稳定构件加工尺寸和精度等目的的一种工艺.主要介绍了振动时效机理,通过试验说明振动时效在消除应力方面与传统热时效的显著区别.     

氮化物硬质薄膜残余应力的研究进展

文章讨论了几种薄膜残余应力测试方法的优缺点,介绍了氮化物薄膜应力沿层深分布趋势的最新研究,偏压和N2分压工艺对薄膜应力的影响及几种调节薄膜残余应力的有效方法．脉冲偏压增大,薄膜残余应力显著增加：N2分压增大,薄膜残余应力显著增加．采用独立变化脉冲偏压或变化N2分压工艺制备的薄膜,其残余应力沿层深分布趋势明显均匀,薄膜残余应力可得到有效调整．     

Critical cyclic stress ratio of undisturbed saturated soft clay in the yangtze estuary under complex stress conditions

There exists a critical cyclic stress ratio when sand or clay is subjected to cyclic loading. It is an index distinguishing stable state or failure state. The soil static and dynamic universal triaxial and torsional shear apparatus developed by Dalian University of Technology in China was employed to perform different types of tests on saturated soft marine clay in the Yangtze estuary. Undisturbed samples were subjected to undrained cyclic vertical and torsional coupling shear and cyclic torsional shear after three-directional anisotropic consolidation with different initial consolidation parameters. The effects of initial orientation angle of major principal stress, initial ratio of deviatoric stress, initial coefficient of intermediate principal stress and stress mode of cyclic shear on the critical cyclic stress ratio were investigated. It is found that the critical cyclic stress ratio decreases significantly with increasing initial orientation angle of major principal stress and initial ratio of deviatoric stress. Compared with the effects of the initial orientation angle of major principal stress and initial ratio of deviatoric stress, the effect of initial coefficient of intermediate principal stress is less evident. Under the same consolidation condition, the critical cyclic stress ratio from the cyclic coupling shear test is lower than that from the cyclic torsional shear test, indicating that the stress mode of cyclic shear has an obvious effect on the critical cyclic stress ratio. The main reason is that the continuous rotation in principal stress directions during cyclic coupling shear damages the original structure of soil more than the cyclic torsional shear does.     

改进的新老混凝土粘结约束收缩计算模型研究

引入增量法,提出了改进的新老混凝土粘结约束收缩力学模型。根据相关的实验结果论证该约束收缩力学模型的有效性。最后利用改进的模型对新浇筑自密实混凝土截面上的应力分布情况以及粘结面上的约束剪力进行计算,并对结果进行分析。分析表明,自密实混凝土比普通混凝土因收缩而产生的应力更大,尤其在早龄期;收缩应力不仅会在很大程度上受到自由收缩的影响,而且与混凝土的基本物理力学性能有关。     

H型钢梁埋弧自动焊变形控制分析

随着国民经济的发展，H型钢梁的应用范围不断扩大。为解决H型钢梁焊后易变形，分析和探讨了不同方法矫形功能以及消除焊缝残余应力的能力。试验结果表明，随焊连续碾压矫形法能有效地减小全焊接H型钢梁焊后应力和变形，焊缝表面无缺陷，平整光滑。     

Optimization design and residual thermal stress analysis of PDC functionally graded materials

INTRODUCTION Polycrystalline diamond compacts (PDC), con-sisting of a polycrystalline diamond (PCD) layer on a WC-Co substrate, and having high hardness and abrasive resistance, are used in a variety of drilling and machining applications (Farhad, 2001; Sadi and Muzaffer, 2001). However, due to differences of thermal and mechanical properties in diamond and WC-Co substrate, residual thermal stresses develop in regions near the interfaces during fabrication. The diamond coating exhib…     

不锈钢基体激光熔覆Ni60A的残余应力研究

选择激光功率、扫描速度、送粉量为影响因素,用正交试验方法研究了不锈钢基体激光熔覆Ni60A的残余应力;结果表明:影响残余应力的关键因素为扫描速度,其次是激光功率,最后为送粉量;扫描速度180 mm/min、激光功率1.5 kW、送粉量3 g/s产生最小残余应力;此时熔覆材料Ni60A与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织均匀,无微裂纹等明显缺陷。研究结果为叶轮和螺杆的激光熔覆再制造提供了实验依据。