裂紋柔度法的鋁合金預拉伸板內(nèi)部殘余應力測試

通過分析試件應力分布的均勻性,對裂紋柔度法和層削法測試結果的有效性進行了評價。結果表明:深層應力測試方法能有效描述應力分布均勻的試件內(nèi)應力的真實分布;對于應力分布均勻性差的試件,測試結果反映的是綜合應力,不能有效描述內(nèi)應力的真實分布,內(nèi)應力分布的準確描述需要結合有限元仿真、表面測試和深層應力測試進行綜合評價。

運用有限元法對7075鋁合金厚板預拉伸過程進行了數(shù)值模擬,獲得了預拉伸板內(nèi)部的殘余應力分布,研究了預拉伸量對殘余應力演變的影響。采用裂紋柔度法對淬火板和預拉伸板(拉伸量分別為1.8%、2.2%和2.5%)進行了殘余應力檢測,計算得到了不同工藝下鋁厚板內(nèi)部的殘余應力分布。結果表明:預拉伸能夠大幅消減淬火殘余應力,當拉伸量為2.2%左右時,殘余應力減少至±20mpa,能夠滿足后續(xù)加工的要求。

利用msc.marc非線性有限元軟件建立了一個淬火-預拉伸模型,并利用該模型對7075鋁合金厚板進行了仿真研究。仿真結果表明,對于7075鋁合金的最佳拉伸量為2.0%～2.5%,預拉伸后板內(nèi)殘余應力降低幅度可達90%以上,且殘余應力分布形式由淬火態(tài)的"m"型演變?yōu)轭A拉伸后的"w"型;隨著拉伸量的增加鋁板內(nèi)塑性變形合格的區(qū)域逐漸增加,可利用預拉伸中的等效應力分布狀態(tài)確定鋸切區(qū)。若提供適當?shù)臍堄鄳y試結果,利用有限元仿真模型可有效地揭示鋁合金厚板淬火-預拉伸內(nèi)部殘余應力的演變規(guī)律。

采用層削法對2a12鋁合金淬火厚板在預拉伸前后的殘余應力進行了測定,厚板的淬火采用陣列噴淋及水浴兩種方式。結果表明:兩種淬火方式在厚板內(nèi)部都形成了"內(nèi)拉外壓"的典型分布規(guī)律;噴淋方式的淬火強度相對較低,只在厚板靠近表層的地方形成了較大的殘余應力,內(nèi)部靠近中面的位置殘余應力水平接近于0;水浴方式淬火強度更大,在厚板整個厚度上形成了單調(diào)連續(xù)分布的殘余應力;預拉伸使噴淋和水浴兩種淬火板內(nèi)的殘余應力都大幅度消減;強度更高的淬火工藝加大了板內(nèi)金屬力學性能的不均勻性,減弱了殘余應力消減的效果。

基于有限元軟件msc.marc,對7075鋁合金厚板淬火過程和預拉伸過程進行參數(shù)化模擬。以淬火殘余應力作為初始條件讀入預拉伸模型,利用生死單元技術,對預拉伸機夾具的夾緊和放松進行模擬,并對拉伸機理進行研究。研究結果表明:在拉伸過程中,表層金屬應力由受壓逐漸變?yōu)槔瓚?而內(nèi)層金屬一直受拉應力作用,松開夾具后,鋁合金厚板回彈,應變出現(xiàn)松弛,應力大大減小;隨著拉伸量的增加,殘余應力隨之減小;而塑性變形隨之增加;當拉伸量相同時,殘余應力隨鋁合金板厚的增加而增加,為達到消除殘余應力的最佳效果,預拉伸量需隨板厚的增加而增加;在滿足應力消除效果的前提下,拉伸量應取較小值。

采用非線性有限元軟件msc.marc,結合淬火和預拉伸實驗,建立厚板淬火-預拉伸應力預測模型時,運x射線衍射技術的層削測試方法驗證了此模型。結果表明:應力場預測模型計算結果與實驗測算吻合較好,其中淬火應力平均偏差小于10%;有效的實驗測試可以對有限元預測模型的建立進行改進和檢驗;理想假設的存在使得預測結果與實際有所偏離,但應力預測趨勢仍可有效揭示厚板的應力演變規(guī)律。

采用鉆孔法對經(jīng)不同拉伸量的60mm厚6061鋁合金預拉伸板進行殘余應力的測量,分析其現(xiàn)存殘余應力大小與拉伸量的匹配關系。結果表明:對于60mm厚的6061預拉伸板經(jīng)拉伸率1.9%左右的預拉伸后,其殘余應力較低。

利用ansys有限元分析軟件,通過apdl語言編程,實現(xiàn)了不同預拉伸應力條件下鋁合金平板對接焊過程中,溫度場及應力場的模擬分析。計算結果表明,預拉伸焊接法可以有效地控制焊接殘余應力,隨著預拉伸應力的增大,其焊后殘余應力值逐漸減小。當預拉伸應力σp從0增加到90%σ0.2時,縱向殘余應力降低了85.6%。模擬分析結果與實驗測試結果基本吻合。

運用裂紋柔度法檢測了7075-t73、t7351、t7352鋁合金板中的殘余應力。試驗發(fā)現(xiàn):應變測量誤差主要源自在試驗后期試樣重力的影響以局部溫度變化的影響。在裂紋柔度法計算中引入權函數(shù)能有效的抑制測量誤差,提高殘余應力檢測精度。用梁彎曲試驗對裂紋柔度法試驗結果作了驗證,提出了權函數(shù)參數(shù)(t1,t2)的設置方法,試驗結果與理論值取得良好一致。試驗結果表明:鋁合金板的預拉伸工藝可消除約90%的殘余應力。壓縮工藝可獲得壓縮的殘余應力,對應力消除的效果最佳。

殘余應力測試技術的進展與動向 作者：王慶明，孫淵，wangqing-ming，sunyuan 作者單位：王慶明,wangqing-ming(華東理工大學,機械與動力工程學院,上海,200237)，孫淵,sun yuan(上海電機學院,機械工程學院,上海,200240) 刊名： 機電工程 英文刊名：mechanical&electricalengineeringmagazine 年，卷(期)：2011,28(1) 參考文獻(70條) 1.曾慶林;張立華;徐濟進振動焊接技術在工程中的應用[期刊論文]-機械研究與應用2009(04) 2.curfsc.kirsteino.studerajresidualstressmeasurementsinaustralia:presentandfuture2005 3.章莎;周

鋁合金板材在淬火后產(chǎn)生很大的殘余應力，使其在機械加工過程中發(fā)生變形。對淬火應力產(chǎn)生的原因及消除方法進行了探討，從理論上對給定條件下的拉伸后殘余應力進行分析、確認，消除殘余應力的關鍵在于位伸過程。

鈦合金薄板激光和鎢極氬弧焊殘余應力測試研究——采用小孔釋放法對鈦合金薄板激光焊和鎢極氬弧焊(tig焊)的焊接殘余應力進行了測試，并分析了焊接方法、焊接線能量和焊后熱處理對殘余應力分布規(guī)律的影響。研究結果表明：激光焊殘余應力分布規(guī)律與普通熔焊方法相...

厚鋁板殘余應力的存在會嚴重的影響板材后續(xù)機加工的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的合格率,甚至會導致加工結構件的變形及報廢,必須嚴格控制。文章就殘余應力的各種測試技術及其應用,以及殘余應力消減方法進行了探討。

為了探求鋁合金預拉伸厚板變形特點對應力場的影響,結合實驗和有限元仿真,揭示了預拉伸工藝下厚板非均勻區(qū)應力演變規(guī)律.在不同尺寸厚板和不同工藝下,運用實驗預拉伸機仿真模型,分析夾持區(qū)和過渡區(qū)應力場演變機理和規(guī)律.分析結果表明,非均勻區(qū)多樣化的應力分布特點,不僅影響了厚板夾持穩(wěn)定性,也對材料拉伸后的鋸切率造成影響.拉伸時,夾持長度應不小于2倍試件厚度以保證拉伸穩(wěn)定性.同時,過渡區(qū)范圍與板厚度有關,其范圍約為板厚的60%～70%,參考鋸切長度為板厚3倍為宜.

無縫ta18鈦合金管材的制備通常要經(jīng)歷大變形量的冷軋工藝,不可避免地引入殘余應力。本實驗利用x射線殘余應力測試技術,對不同工藝條件制備的ta18(ti-3al-2.5v)合金多種規(guī)格冷軋管材外表面的殘余應力進行了測試,并對比了管材切向殘余應力的差別,針對其差別討論了可能產(chǎn)生的原因。結果表明,工藝不當會導致鈦合金管材在切向呈現(xiàn)拉應力,而適宜的工藝則在鈦合金管材的切向形成壓應力。殘余拉應力顯著地降低材料的應力腐蝕抗力和疲勞抗力,而殘余壓應力卻可以不同程度地提高材料的疲勞壽命。因此,對比實驗數(shù)據(jù)可以得出,ta18管材需要穩(wěn)定制備工藝,從而達到殘余壓應力的應力狀態(tài),才能擁有更好的服役性能。

近年來,國產(chǎn)高性能建筑結構用鋼由于其優(yōu)良的力學性能,特別是強度對厚度的不敏感性,在國內(nèi)大跨和高層建筑鋼結構中得到了越來越多的應用,但現(xiàn)行相關設計規(guī)范中仍缺乏其基于設計可靠度分析的合理設計指標。高建鋼常用作厚壁h型鋼柱,其殘余應力分布對構件承載力影響較大,是分析高建鋼基本構件設計可靠度的關鍵因素之一。本文采用條形切割法,對80mm厚高建鋼q345gj焊接h型鋼的縱向殘余應力分布進行了詳細的測試試驗研究。根據(jù)試驗數(shù)據(jù),得到80mm厚高建鋼q345gj焊接h型鋼殘余應力分布圖,明確了高建鋼厚壁焊接h型鋼的殘余應力分布規(guī)律,為高建鋼構件設計可靠度分析提供了基礎數(shù)據(jù)。

簡介6.5mm～120mm厚鋁合金預拉伸板水浸自動探傷設備工作方式,探傷方法,檢測效果,檢測效率及鋁合金預拉伸板水浸自動探傷的優(yōu)越性。通過對浸入水槽的鋁合金預拉伸板進行多通道檢測,檢測結果由c掃型式顯示,可同時觀察九個通道a掃探傷結果?？蓪θ毕菥_定量、定位,探傷結果準確可靠。

利用ansys軟件模擬厚度為4mm的7075鋁合金管體試件在有預拉伸應力和無預拉伸應力作用下的焊接。結果表明:預拉伸焊接法可有效減小鋁合金管體焊后的殘余應力和變形。預拉伸應力抵消了部分焊接區(qū)熱膨脹產(chǎn)生的壓縮應力,從而減小了壓縮塑性變形,進而減小了冷卻時焊接區(qū)域的拉伸應力,相應地遠離焊縫區(qū)域的壓縮應力也隨之減小。

研究了不同熱處理工藝下7a55鋁合金淬火預拉伸(w51)板材的力學性能、腐蝕性能、電導率變化以及相應的微觀組織特點。用正交實驗分析雙級時效工藝,結果表明7a55鋁合金雙級時效的四因素中第二級時效溫度和時間是影響最終性能的主要因素。淬火預拉伸7a55合金板材最佳雙級時效熱處理工藝分別為:t7651:121℃×5h+170℃×6h,t7451:121℃×5h+160℃×14h。電鏡觀察結果表明,t7451、t7651時效時晶內(nèi)析出半共格的η′相和η相,并有不同程度粗化,晶界為斷續(xù)分布的粗大η平衡相。這種微觀結構能有效的提高7a55合金板材的電導率和腐蝕性能,同時使合金具有較高強度。

在假設無限小波疊加在各向同性變形彈性體基礎上,推導了超聲波法應力測量的理論基礎聲彈性方程,特殊條件下簡化出臨界折射縱波聲彈性方程。建立了超聲波法焊接殘余應力測量系統(tǒng),選用對應力敏感的臨界折射縱波作為測量波形,對20mm厚x坡口雙絲焊對接2219鋁合金平板縱向殘余應力場梯度進行了測量,獲取了縱向殘余應力場引起的聲時差信號分布,用marc軟件計算了鋁合金殘余應力場縱向應力的分布,與聲時差信號的趨勢進行了對比,趨勢符合。為超聲波法重建焊接殘余應力場作了準備。

采用比例試樣與50mm定標距的非比例試樣對6005a-t6鋁合金型材進行室溫拉伸試驗,并對兩種類型試樣測得的斷后伸長率進行了研究。試驗結果表明:采用比例試樣測得的斷后伸長率結果比較接近,能夠反映材料的真實性能,且此時的斷后伸長率具有可比性;采用非比例試樣測得的斷后伸長率結果相差較大,且對于同一試樣,l0越大,a越小。

采用銑削法在7075鋁合金退火板表面引入初始殘余應力,研究了交變載荷加載狀態(tài)下表面殘余應力的演變規(guī)律,并基于包辛格效應和塑性變形理論討論了交變載荷加載狀態(tài)時殘余應力松弛機理。結果表明:交變載荷對鋁合金板表面殘余應力松弛的影響主要取決于加載應力與殘余應力的矢量疊加;交變載荷對殘余應力松弛主要在第一個作用周期;當加載周期增大到一定程度后,交變載荷比單向載荷對殘余應力的松弛效果更好。