液压自紧管的残余应力

本文讨论一般工程材料液压自紧管自紧及机械加工后的残余应力计算问题。本文中,将材料单向拉伸——压缩试验中的Bauschinger效应线性化;以塑性区中的切向应变近似代替相当应变,求解发生反向屈服时的残余应力。进而分析了机械加工对残余应力的影响。     

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。     

基于直通式电磁处理技术的残余应力处理实验研究

为了研究直通式电磁处理技术在降低铁磁构件的残余应力中的应用,设计了焊接残余应力电磁处理实验并对处理前后的残余应力进行了测试,测试结果表明:直通式电磁处理技术能够在一定程度上降低残余应力。同时,分析了相应的处理机理,为提高船舶、武器等的焊接工艺和降低残余应力提供理论基础和技术支撑。     

蠕变力学的今昔与展望

蠕变力学是一门悠久而又年轻的固体力学分支。为各种在高温、高压和其它严酷环境下工作的部件,如压力容器、管道、涡轮叶片等进行设计选定尺寸或估计有效服役寿命时,蠕变力学有重要的理论与实践意义,其任务是处理一些困难而严酷的工程问题。本文综述蠕变力学的主要进展,包括四个部分:1、蠕变研究的历史活动;2、蠕变研究的最新进展;3、常用的应力分析计算方法;4、蠕变破断与失稳。希望本文对于青年学者和工程师们有一定参考作用。     

氧化层增厚对涡轮导叶热障涂层残余应力的影响

为了获得氧化层增厚对热障涂层残余应力的影响规律,在前期采用热流耦合方法研究热障涂层温度场的基础上,考虑温度相关的热障涂层各层材料特性,分析了多循环、氧化层(TGO)热生长以及蠕变累积作用下涂层的残余应力。结果表明:经过50个热循环后,氧化层厚度在叶片尾部高温区域最大;当TGO厚度大于2μm时,TGO厚度越大,陶瓷面层内靠近界面附近的最大主应力增量越大,易导致陶瓷面层在界面附近出现断裂失效。TGO热生长还造成靠近氧化层/粘结层的界面区域内粘结层的Mises等效应力增大,致使粘结层再次进入塑性屈服的可能性增大;TGO热生长对导叶合金材料应力分布的影响可以忽略。     

C/SiC复合材料残余应力的电火花小孔法测定研究

进行了C/SiC复合材料残余应力的小孔法表征.基于现有小孔法的不足以及材料的较好电导率,提出了电火花打孔法的残余应力测量方法,建立了相应的残余应力测量流程.进行了不同平整表面样品的残余应力测量.结果表明电火花打孔法具有较好的区分性,也表明C/SiC复合材料具有较小的本征残余应力和机加工应力,这说明:C/SiC复合材料作为反射镜材料具有很好的面形稳定性的优势.     

舰炮大型铸铝件断裂残余应力分析

采用盲孔法测试某型舰炮大型铸铝件残余应力,结果分析表明原结构中残余应力较大,部分位置残余应力超过材料屈服极限是其断裂的根本原因.通过工艺改进后,构件残余应力幅值大幅降低,满足工程要求.     

用ABAQUS对光滑试件的蠕变与应力松弛进行的数值模拟

本文介绍了一种国际上通用的有限元程序系统ABAQUS ,用ABAQUS分别对材料的蠕变和应力松弛进行数值模拟 ,并与实验结果进行了比较。     

激光冲击“残余应力洞”的参数影响

在激光冲击强化过程中,光斑边界处会产生表面稀疏波,并向光斑中心传播、汇聚,使中心区域材料发生反向塑性变形,造成光斑中心区域残余压应力缺失,从而形成材料表面"残余应力洞"现象。利用ABAQUS有限元软件进行了圆形高斯光斑的激光冲击强化数值模拟,讨论了不同材料和模型尺寸、激光冲击参数等因素对"残余应力洞"的影响规律。结果表明,随着冲击波峰值压力、冲击波作用时间、冲击次数的增加,"残余应力洞"现象随之加剧;而随着材料动态弹性极限、光斑大小、冲击波上升时间、光斑搭接率的增加,"残余应力洞"现象则会随之减弱。该研究可为后期激光冲击强化光斑光学整形技术的应用,以及基于残余应力场优化的工艺设计提供依据。     

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。     

多管火箭武器储运发射箱长期储存蠕变性能预测

为探究火箭武器储运发射箱长期储存的蠕变性能,制备复合材料层压板并开展单轴拉伸蠕变试验,获得了单向纤维复合材料主方向的蠕变本构模型参数。采用有限元方法并借助用户自定义材料子程序建立储运发射箱长期储存蠕变的数值分析模型,预测了堆码储存15年后底层发射箱的蠕变变形。以储存后的发射箱作为初始状态建立弹管耦合发射动力学仿真计算模型,进一步分析蠕变对火箭弹发射过程的影响。仿真结果表明:蠕变引起的定向器平行度和发射箱底面平面度的变化均小于技术指标规定值,定向器束的最大残余变形在三维空间内呈马鞍状分布,上、下两行中间位置定向器的变形最大,左、右两列中间位置定向器的变形最小。定向器蠕变变形使得弹管间隙减小,火箭弹在管内运动使弹管之间的动态接触碰撞力增大,离轨速度降低。     

Stress corrosion cracking behaviour of gas tungsten arc welded super austenitic stainless steel joints

Super 304 H austenitic stainless steel with 3% of copper posses excellent creep strength and corrosion resistance, which is mainly used in heat exchanger tubing of the boiler. Heat exchangers are used in nuclear power plants and marine vehicles which are intended to operate in chloride rich offshore environment. Chloride stress corrosion cracking is the most likely life limiting failure with austenitic stainless steel tubing. Welding may worsen the stress corrosion cracking susceptibility of the material. Stress corrosion cracking susceptibility of Super 304 H parent metal and gas tungsten arc(GTA) welded joints were studied by constant load tests in 45% boiling Mg Cl2 solution. Stress corrosion cracking resistance of Super 304 H stainless steel was deteriorated by GTA welding due to the formation of susceptible microstructure in the HAZ of the weld joint and the residual stresses. The mechanism of cracking was found to be anodic path cracking, with transgranular nature of crack propagation. Linear relationships were derived to predict the time to failure by extrapolating the rate of steady state elongation.     

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。     

应急机场沥青道面高温稳定性试验研究

利用MTS～810型材料伺服试验机对应急机场道面沥青混凝土进行了高温条件下车辙试验和蠕变试验。试验结果表明：随应力的增大，沥青混凝土的弹性应变增大，塑性应力增大，破坏时间提前，应变的发展速度越来越快；得出了应急机场道面沥青混凝土的粘、弹性参数与应力的关系及本构模型；求出了不同机型的不同胎压作用下应急机场面层沥青混凝土的动稳定度；根据应急机场跑道上的飞机重复作用次数及车辙试验结果，计算了不同胎压作用下应急机场沥青混凝土面层的变形厚度，在允许寿命内面层沥青混凝土的动稳定度满足要求。     

光栅过滤法测试陶瓷磨削表面残余应力

采用表面形貌技术对陶瓷磨削表面残余应力进行测试研究,对表面粗糙度曲线经过数据截取、滤波以及规范化处理后可得到表面挠度曲线,认为,此方法与X射线衍射法相比测试结果较接近,是测试残余应力的有效方法;其数据处理过程是保证测试精度的关键;挠度变化是个渐变的过程。     

THE CREEP-DAMAGE MODELING CORRELATED TO TEMPERATURE FOR COMPOSITE SOLID PROPELLANT

ＴＨＥＣＲＥＥＰ－ＤＡＭＡＧＥＭＯＤＥＬＩＮＧＣＯＲＲＥＬＡＴＥＤＴＯＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＦＯＲＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳＯＬＩＤＰＲＯＰＥＬＬＡＮＴＳｈｅｎＨｕａｉｒｏｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,１０８Ｌａｂｏ...     

Development of multi-physics numerical simulation model to investigate thermo-mechanical fatigue crack propagation in an autofrettaged gun barrel

In this research, a detailed multi-physics study has been carried out by numerically simulating a solid fractured gun barrel for 20 thermo-mechanical cycles. The numerical model is based on thermal effects, mechanical stress fields and fatigue crack mechanics. Elastic-plastic material data of modified AISI 4340 at temperatures ranging from 25 to 1200 °C and at strain rates of 4, 16, 32 and 48 s⁻¹ was acquired from high-temperature compression tests. This was used as material property data in the simulation model. The boundary conditions applied are kept similar to the working gun barrel during continuous firing. A methodology has been provided to define thermo-mechanically active surface-to-surface type interface between the crack faces for a better approximation of stresses at the crack tip. Comparison of results from non-autofrettaged and autofrettaged simulation models provide useful information about the evolution of strains and stresses in the barrel at different points under combined thermo-mechanical loading cycles in both cases. The effect of thermal fatigue under already induced compressive yield due to autofrettage and the progressive degradation of the accumulated stresses due to thermo-mechanical cyclic loads on the internal surface of the gun barrel (mimicking the continuous firing scenario) has been analyzed. Comparison between energy release rate at tips of varying crack lengths due to cyclic thermo-mechanical loading in the non-autofrettaged and autofrettaged gun has been carried out.     

全反射棱镜式激光陀螺应力检测技术研究

光学元件的装配应力和加工应力是制约高精度激光陀螺稳定工作的重要因素．考虑各向同性材料在应力作用下介电常量变化的情况,利用弹光效应和琼斯矩阵得到了复杂应力与穿过全反射棱镜的激光束偏振态改变之间的关系．通过实验,提出一种通过记录棱镜布儒斯特角反射光椭偏度配合光斑质量分析应力水平的筛选方法,对棱镜式激光陀螺装配过程中光学元件应力的早期筛查有突出作用,并设计专用工装以适应棱镜相关产品的应力检测需要．     

硬脆材料的缓进给半塑性化磨削

分析了用缓进给方法实现硬脆材料半塑性化磨削的机理，提出了衡量半塑性化磨削效果的破碎率指标，介绍了实验方法和实验结果，对实验结果进行了分析比较。实验结果表明，在普通磨床上可实现硬脆材料的半塑性化磨削，采用缓进给磨削方法可以显著地提高半塑性化磨削的效果。