超声深滚对高强铝合金超声波焊缝组织与性能的影响

采用超声深滚工艺处理了2A12铝合金、2A11铝合金的超声波焊缝,通过扫描电镜和透射电镜观察、纳米硬度测试、残余应力测试、有限元应力分析和拉伸试验等方法,研究了焊缝处理前后的组织结构和力学性能.结果表明:超声深滚处理可以去除焊缝表面的超声波焊接压痕,降低焊缝表面的应力集中.超声深滚处理后,结合界面的焊接残余应力由处理前焊接状态的56 MPa转变为处理后的-44 MPa.此外,超声深滚处理产生的塑性变形使结合界面发生进一步的动态回复,形成较为均匀的层状亚晶组织.超声深滚处理后,超声波焊缝的平均结合拉伸力提高了约36％.     

喷丸强化对18Cr2Ni4WA渗碳钢性能的影响

采用强力喷丸工艺对渗碳18Cr2Ni4WA钢试样进行了表面喷丸强化处理。利用Nano Test 600纳米测试仪、2903X射线应力仪和TR200表面粗糙度仪，分别测试分析了试样处理前后的显微硬度、残余应力和表面粗糙度，并在JP-52接触疲劳试验机上考察了喷丸强化处理对渗碳18Cr2Ni4WA钢接触疲劳性能的影响。试验结果表明：渗碳试样经强力喷丸后，在0～0．50mm深的表层内形成一个喷丸硬化层，显微硬度提高了约1．1GPa；最大残余压应力由-478 MPa提高到-760 MPa；表面粗糙度由1．255μm降为0．979μm。接触疲劳特征寿命以与中值寿命L50均提高了2倍多，额定寿命L10提高了1倍多。     

电力机车主传动齿轮轴油孔孔角超声冲击强化处理

针对电力机车齿轮轴油孔处萌生疲劳裂纹的问题,提出了超声冲击强化与表面抛磨复合处理齿轮轴油孔孔角的方法,并研究了处理前后齿轮轴表面完整性、组织、硬度及残余应力变化情况。结果表明:处理后的齿轮轴孔角处产生了倒角,去除了表面加工纹理,表面粗糙度降低了52.7%,表面完整性得以提高;齿轮轴孔角附近材料产生了明显的加工硬化,表层显微硬度提高了44.8%,形成了约80μm厚的超细晶和纳米晶层,并引入了较大的残余应力。表面完整性、细晶强化作用和残余应力等方面联合作用将改善齿轮轴的抗疲劳性能。     

考虑多轴应力与共振影响的随机振动疲劳寿命预测

目前工程上计算结构随机疲劳寿命时,仍经常采用基于单轴拉-压疲劳寿命(Stress-Number of cycles,S-N)曲线的应力寿命方法。虽然使用简单方便,但这种方法不仅忽视了单轴S-N曲线且不能准确反映结构在多轴应力状态下的疲劳,还忽略了随机振动中共振对结构疲劳寿命的影响,因此该方法在预测结构在随机振动下的疲劳寿命时与实际寿命往往有较大误差。对此引入三轴因子来反映结构在随机振动下的多轴应力状态,同时推广得到其在频域上的表达式,并在此基础上引入非线性函数,提出了一个新的随机振动疲劳损伤参量——多轴振动因子。新的损伤参量不仅同时考虑了结构随机振动下的多轴应力状态与共振对疲劳寿命的影响,而且该损伤参量形式简单,便于工程应用。利用新的随机振动疲劳损伤参量,得到了适用于随机振动下的多轴S-N曲线,从而建立了一种新的随机振动疲劳寿命预测方法。通过对7075-T6和LY12CZ铝合金缺口试件的随机振动疲劳寿命进行预测,结果表明该方法较准确地预测了两种缺口试件随机振动下的疲劳寿命。     

超高斯随机振动环境的疲劳强化机理

针对可靠性强化试验的全轴随机振动环境的超高斯幅值分布特性开展其疲劳强化机理研究。首先通过理论分析表明RS机振动激励下试件应力仍保持超高斯分布,然后证明了同等量级下的超高斯分布比高斯分布随机应力具有更高的疲劳强化效能,从而揭示RS机全轴随机振动环境超高斯幅值分布特性的疲劳强化机理。     

基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳强度与寿命分析

结合多体动力学和有限元分析方法对某预研柴油机曲轴进行了疲劳强度分析,得到了曲轴动态应力分布;利用常规的校验结构强度安全性的方法,计算了曲轴在交变载荷下的安全系数和疲劳寿命。结果表明:原设计结构中曲轴疲劳安全系数与寿命略显不足。根据该柴油机预研目标,提出了曲轴结构改进措施。改进后的曲轴应力分布、疲劳安全系数、疲劳寿命都符合要求。     

超声冲击处理改善22SiMn2TiB装甲钢抗应力腐蚀性能研究

采用超声冲击处理工艺对22SiMn2TiB装甲钢试样进行了表面冲击强化,采用四点弯曲加载装置将处理和未处理的试样在3.5%NaCl溶液中进行了150 d的应力腐蚀试验。用X射线应力测定仪测定了应力腐蚀试验前试样表面的残余应力,用扫描电镜和透射电镜观察了处理后试样的断面组织。分析了超声冲击处理引起的残余应力和断面组织变化对改善装甲钢抗应力腐蚀性能的作用。结果表明,超声冲击处理引入的残余压应力和表层晶粒细化可以大大提高22SiMn2TiB装甲钢的抗应力腐蚀性能。     

军用桥梁疲劳荷载效应及可靠指标分析

本文简述了军用桥梁疲劳强度研究和应用的现状,提出了用可靠性理论分析疲劳问题的基本思路,根据实验资料回归了军桥常和构件或细节的Ｓ－Ｎ曲线,着重对车辆荷作用下的等效等幅应力幅的计算疲劳可靠指标进行了初步计算,可供军桥疲劳可靠性研究和设计时参考。     

疲劳失效构件可靠性强化试验仿真

针对传统可靠性试验所需时间长的问题,在炮闩可靠性评估中引入激发的机制,对失效机理为疲劳失效的闩体挡杆进行可靠性强化试验。基于ADAMS建立了炮闩的虚拟样机,模拟挡杆实际工作状态,分析得到了在正常工况和强化试验条件下挡杆受力载荷谱。在Patran中对挡杆进行"准静态"有限元分析,得到了静态应力分布。依据载荷谱和应力分布,在Fatigue中计算得到了挡杆的疲劳寿命。试验表明强化试验技术可行,有利于缩减可靠性试验的时间。     

一种随机振动Von Mises应力的计算方法研究

针对随机振动中应力的不确定性,采用模态叠加理论推出了线性系统随机振动von Mises应力均方根值和功率谱密度的计算方法;采用该计算方法对一算例结构进行了von Mises应力均方根值和功率谱密度计算,并针对应力计算结果进行了结构随机振动疲劳分析,通过与已有试验结果的对比,验证了方法的有效性。     

宽频带随机振动环境的疲劳强度强化机理

全轴随机振动环境的疲劳强化机理问题是可靠性强化试验研究的关键技术之一。针对该振动环境的宽带特性对疲劳失效的强化作用进行了讨论,首先研究影响随机应力疲劳强化效能的相关统计参数,然后分析随机应力的频谱带宽如何影响这些统计参数,最后得到频谱带宽对疲劳强化效能的影响,由此揭示全轴随机振动环境宽频带特性的疲劳强化机理。     

中间齿轮失效原因分析

某发动机中间齿轮在使用过程中发生早期失效。采用断口分析、化学成分分析、显微组织分析和硬度及层深测定等方法对失效的中间齿轮进行了分析。结果表明,中间齿轮存在明显偏载现象造成中间齿轮早期出现疲劳源,在交变应力作用下产生疲劳扩展而最终导致中间齿轮失效。     

舰船复合材料层合板结构疲劳可靠性分析方法初探

首先,提出了基于应力-强度干涉模型的舰用复合材料结构疲劳可靠性分析方法,即以可靠度指标对舰艇复合材料结构的正常使用安全性加以评价,并将复合材料结构正常使用安全性问题转换为结构在疲劳和环境载荷作用下的损伤与性能退化机理研究以及可靠度计算问题;然后,基于复合材料力学性能的离散特性,进一步探讨了常规安全系数与可靠度的联系;最后,通过算例给出了在已知结构工作应力分布特征和材料疲劳强度特性条件下,如何求解指定服役期间复合材料结构疲劳可靠度的计算方法和计算流程,并对照给出了相应的安全系数,计算得出疲劳可靠度R为0.933。     

某型飞机平尾轴疲劳断裂失效分析

采用台架试验装置对某型飞机平尾轴进行了疲劳试验,通过断口的观察分析、断口部位的金相分析、硬度检测、有限元结构应力分析,确定了平尾轴的失效模式,并对其断裂失效原因进行了分析。结果表明：平尾轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹源均起源于大轴简体内壁加工刀痕形成的沟槽处,变截面圆弧造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是造成大轴疲劳断裂的主要原因。关键词：平尾轴;疲劳断裂;失效分析;应力集中     

基于ANSYS的大型复合材料风力机叶片结构分析

基于ANSYS软件,对某款应用于GL3A风场的1500kW大型复合材料风力机叶片进行了结构分析。分析结果表明:该叶片的振型以一阶挥舞和一阶摆振为主,其频率分别为0.86Hz和1.59Hz;在极限挥舞载荷作用下,该叶片有限元模型计算得到的叶尖挠度为8.445m,而该叶片全尺寸静力试验得到的极限挥舞载荷作用下的叶尖挠度为8.12m,计算值与试验值的误差只有3.8%;另外,该叶片的最大计算拉应力和压应力分别为228MPa和201MPa,而该叶片玻纤/环氧复合材料实测拉伸强度和实测压缩失稳强度分别为720MPa和380MPa,其计算最大应力只有对应实测极限强度的31.7%和52.9%。     

燃烧型焊条焊接A3钢的研究

基于燃烧合成技术的燃烧机理,结合焊接母材的材质,制备可用于手工施焊的燃烧型焊条焊接A3钢。对焊接试件进行力学性能测试和金相分析,结果表明:焊接试件的结合方式为冶金结合,焊缝合金在细晶强化和弥散强化的作用下,试件的抗拉强度(σb)达到370 MPa,抗弯强度(σf)达到1 100 MPa,成功实现了燃烧型焊条对A3钢的焊接。     

921A 钢结构低周疲劳裂纹扩展特性试验研究

采用预制缺口的平板和加筋板结构试样,对 921A 钢进行了拉伸疲劳载荷作用下的低周疲劳试验得到了拉伸疲劳载荷作用下舰体结构破口裂纹扩展规律,提出了破损舰体结构在疲劳载荷作用下裂纹开裂和后续扩展的判据.该试验结果可直接用于分析和预报破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展情况,并为破损舰船的剩余疲劳寿命预报奠定了基础.     

激光熔覆搭接过程残余应力应变的有限元计算

激光熔覆过程中产生的残余应力与应变对熔覆层的裂纹开裂倾向有重要影响。利用有限元法对激光多道搭接过程熔覆层的残余应力和应变进行计算,计算过程中主要考虑瞬时温度变化引起的热应力、σ-ε曲线、有限元网格、力学边界条件4个方面。热应力主要在温度场计算结果的基础上求得;σ-ε曲线采用的是线性强化材料的弹塑性曲线;有限元网格主要采用分区划分的形式进行。通过计算,得到了搭接后的熔覆层上关键点的残余应力和应变分别为1 400 MPa和2.2×10^-2。结果表明：搭接熔覆层交界处的点产生焊趾裂纹的倾向最大,第1道熔覆顶点处产生横向裂纹的倾向次之。     

装备内孔零件的堆焊修复与滚压强化工艺研究

阐述了一种修复损伤内孔零件的精密脉冲等离子粉末堆焊+滚压强化复合处理工艺,通过试验对修复层的组织性能进行了观察与测试。结果表明:修复的薄壁内孔零件试样基体变形小,修复层与基体属于冶金结合,修复层和基体过渡区域(包括熔合区和热影响区)较窄,堆焊质量良好;堆焊修复内孔零件试样经车削+滚压强化处理后表面光滑、平整,粗糙度明显降低,且形成了高值残余压应力,这些都有利于改善修复零件的抗疲劳性能。该修理工艺简单可靠、经济实用,可实现损伤内孔零件控型与控性的有效结合,为重载装备的内孔零件修复提供了一种方法。     

某型军用履带车辆行驶强化试验仿真技术研究

以某型履带车辆为例，通过建立其虚拟样机，构造虚拟数字路面，进行履带车辆强化行驶试验仿真，获得零部件载荷时间历程。基于仿真结果，利用有限元与疲劳寿命分析软件，计算车辆零部件的疲劳寿命，再通过比较分析获得履带车辆在几个典型路面下的强化系数。研究结果对于新型履带车辆的开发及现役履带车辆维修保障具有参考价值。