δ-Al2O3短纤维增强Al合金复合材料热残余应力及其影响

用弹塑性有限元法和双纤维模型研究了δ-Al2O3，短纤维增强Al合金复合材料在室温下的热残余应力的分布及其对复合材料整体力学性能的影响．计算了体积分数为20％的3种δ-Al2O3／A1合金复合材料的拉伸应力-应变关系，并与实验结果比较．纤维间相互作用使复合材料基体中的热残余应力的大小发生了变化，但对其空间分布规律没有影响．对于体积分数为20％的短纤维增强δ-Al2O3／Al-5．5Mg和δ-Al2O3／Al-5．5Zn复合材料，用双纤维模型的三维弹塑性有限元方法计算的应力-应变曲线与实验曲线符合得较好，但δ-Al2O3／Al-12 Si复合材料的模拟结果与实验结果相比误差较大．     

纤维取向对短纤维复合材料中应力传递的影响

以短纤维复合材料的单纤维三维模型为基础，利用三维有限元方法，通过计算短纤维增强金属基复合材料中纤维在不同取向下沿纤维长轴方向的纤维轴向正应力和界面应力的分布情况，讨论纤维取向变化对基体和纤维间应力传递的影响。研究表明，随纤维位向角α的增大，基体与纤维间的应力传递程度下降，纤维的增强效果变差。同时，不同取向下的纤维附近有不同的破坏机制，并与界面结合状态密切相关。     

纤维长径比对单向短纤维复合材料力学行为的影响

在单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维轴对称和单纤维三维细观力学模型的基础上,利用弹塑性有限元分析方法,研究该类复合材料中短纤维长径比的变化对材料整体力学行为的影响,研究主要考虑短纤维长径比的变化对复合材料的应力传递、弹性模量以及应力－应变关系曲线的影响。研究表明：在单向短纤维增量金属基复合材料中,短纤维的长径比应保持在一个最佳范围,高过一定值后增强作用几乎不再增加,过低又不能保证复合足够的力学性     

焊接热输入对残余应力影响的盲孔法测试与数值分析

为了分析T型构件多道焊焊接残余应力与焊接热输入间的关系,运用有限元分析软件ANSYS对该焊接工艺进行数值模拟;运用盲孔法检测焊接残余应力,并与数值模拟结果进行对比;基于原有的焊接工艺,对3组焊接热输入值下T型构件多道焊进行数值模拟,分析了焊接热输入值对焊接残余应力的影响规律。研究结果表明:数值模拟结果与实测结果相近;焊接热输入增大,纵向焊接残余应力会增大,横向残余应力会减小。     

混杂纤维片材拉伸性能研究

参考标准GB/T3354-1999测试了由碳纤维、玻璃纤维和尼龙纤维等编织的不同混杂纤维布和增强环氧树脂复合板的拉伸强度、弹性模量和拉伸过程曲线等,分析了混杂比例对干纤维布和纤维增强环氧树脂板拉伸性能的影响。结果表明:与1C1G和2C1G纤维布相比,1C2G单向纤维布呈现出更为理想的分级破坏形式,应力传递更稳定;在碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板体系中,1C2G复合板延性优越,最大延伸率达1.68%;与碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板相比,含有尼龙纤维的混杂纤维树脂板在拉伸过程中具有下降段,延性效果改善良好,但抗拉强度偏低;环氧树脂在复合材料中进行应力传递和重分配,有效提高了复合材料的整体受力性能。     

纤维增强复合材料的损伤粘弹性本构方程

文章在对基体建立粘弹性5参数模型基础上，引入反映界面粘结相间损伤变量，导得纤维增强复合材料的损伤粘弹性本构方程，方程反映了基体粘弹性、纤维含量及界面性能对复合材料粘弹性行为的影响，据此对蠕变所作的理论预测与试验结果比较吻合良好。     

胶粘剂和CFRP吸湿对复合材料粘接接头失效的影响

对胶粘剂和复合材料的影响进行解耦;采用常温环境分别对胶粘剂、碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)和CFRP/铝合金粘接接头进行不同时间周期的浸泡,研究了不同应力状态对粘接接头失效的影响;以准静态失效测试的失效强度和失效模式分析为主,结合傅里叶变换红外光谱仪分析、差示扫描量热法分析和扫描电子显微镜分析,分别研究胶粘剂和CFRP吸湿后的失效机理,揭示了吸湿对复合材料粘接接头失效的影响机理。分析结果表明:胶粘剂在吸湿30 d后发生了水解,失效强度下降约53.7%,失效应变约为原来的3.2倍;CFRP吸湿后表面粘附性降低,容易引起界面失效,但打磨之后能够得到改善,CFRP吸湿后纤维/基体界面力学性能降低,在正应力状态下更容易造成纤维撕裂;CFRP/铝合金粘接接头的失效强度在吸湿30 d后下降了约23%,失效断面中胶粘剂出现了韧性断裂和界面失效;通过对胶粘剂、CFRP和CFRP/铝合金粘接接头吸湿后的失效分析,发现剪应力状态下的CFRP/铝合金粘接接头失效主要受胶粘剂吸湿后的性能下降影响,其次是界面失效的影响,而正应力状态下的CFRP/铝合金粘接接头失效还受CFRP性能下降造成的纤维撕裂影响。      

钢箱梁面板与U肋焊接残余应力的分布特性

为研究残余应力场对钢箱梁疲劳性能影响效应,以港珠澳大桥正交异性钢桥面板为例,采用数值模拟的方法,研究了正交异性钢桥面板焊接全过程及残余应力分布特性,分析了板件参数对残余应力的影响效应,得到钢箱梁确定正交异性钢桥面板焊接残余应力分布的经验公式.研究结果表明:采用ANSYS热-结构弱耦合数值模拟方法可反映实际焊接过程中残余应力场的分布;焊缝区域残余应力峰值受板件参数影响较小,横向最大残余应力约为300 MPa;沿板厚方向焊接残余应力符合正弦分布,表明采用正弦函数作为其经验分布模型是可行的.      

注塑制品残余应力的分析与计算

注塑制品已广泛应用于生活、生产等各个方面，注塑制品的残余应力是决定制品形状、表面质量、使用性能的主要因素。注塑制品的残余应力有两个来源：一个是流动残余应力。一个是热残余应力。结合熔体在注塑过程中的粘弹性变化特点。分析了注塑制品残余应力的产生原因和影响因素，给出了残余应力的计算方法。研究残余应力的产生机理对改善成型加工工艺条件、提高产品质量、降低废品率具有重要意义。     

焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响

采用热-弹塑性法和固有应变法计算了动车组铝合金车体对接接头的残余应力, 并进行了对比, 以验证采用固有应变法计算残余应力的合理性; 建立了车体的板壳有限元模型, 参照标准《铁路应用—铁路车辆车体的结构要求》 (EN 12663), 确定车体服役状态的疲劳载荷工况, 采用惯性释放法计算了车体有无残余应力的疲劳强度; 根据最大主应力原则, 将车体多轴应力转化为单轴应力, 得到焊缝和母材关注点的平均应力和应力幅值; 结合铝合金车体材料性能参数绘制了Goodman疲劳曲线, 计算了每个关注点的可靠性安全系数, 分析了残余应力对车体疲劳强度的影响。分析结果表明: 焊接残余应力对母材关注点影响不大, 其可靠性安全系数降幅小于5%;焊缝关注点的平均应力增加量可达25 MPa, 其可靠性安全系数降幅超过50%, 最大为54%, 使得车体容易疲劳失效; 残余应力对焊缝关注点最大主应力的方向有明显的改变。      

集束拉拔法制备钢纤维增强铜基复合导线

将直径0．26mm的铜包钢线集束装入铜管进行拉拔变形、800％淬火中间处理、拉拔变形，制成钢纤维增强铜基复合导线。钢纤维在铜基体中均匀连续分布，钢纤维由铁素体与马氏体双相组织组成，铜、钢界面呈锯齿状。铜体积比为57％、变形率为2．8时，复合导线拉伸强度达到1256MPa，相对电导率达到43．5％IACS，在大幅度降低铜含量的条件下，获得了良好的综合性能指标。     

Y2O3：Eu／PVP复合纳米纤维的制备和发光性质

采用静电纺丝技术与燃烧法相结合成功的制备了Y2O3：Eu／PVP复合纳米纤维．采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）和荧光光谱等研究手段,对纤维的形貌、结构和发光性质进行了表征．结果表明：随着纤维中Y2O3：Eu纳米粒子含量的增加,纤维的直径分布变得不均匀;未嵌入PVP母体纤维内部、分散在纤维表面的Y2O3：Eu的纳米粒子逐渐增多．值得注意的是,在Y2O3：Eu含量较低（例如,Y2O3：Eu／PVP=0．05％）的Y2O3：Eu／PVP复合纤维样品中,纤维表面没有独立的Y2O3：Eu纳米粒子存在．将Y2O3：Eu含量为0．05％的Y2O3：Eu／PVP纤维进行煅烧处理后,得到Y2O3：Eu纳米粒子的一维排列图案,证实此纤维样品中的Y2O3：Eu纳米粒子完全嵌入PVP纤维母体内部．另外,Y2O3：Eu／PVP复合纳米纤维与Y2O3：Eu纳米粒子的发光性质对比研究结果表明,复合纤维中的Y2O3：Eu纳米颗粒的发光性质与PVP母体密切相关．     

热障涂层应力场的微拉曼光谱技术测试研究

采用等离子体喷涂工艺制备了热障涂层实验样品,在不同高温下进行热循环氧化实验。再应用微拉曼光谱法测量了热障涂层样品内残余应力场大小,并分析了试样尺寸、热处理温度和陶瓷涂层厚度对残余应力的影响。经历20次热循环氧化实验后,测得陶瓷涂层内残余应力由初始压缩应力值(-30~-20 MPa)逐渐变化到(-15~15 MPa),与文献[3~7]结果比较一致。最后,用扫描电镜观察了试样截面形貌的变化。     

碳纤维增强铝基复合材料的制备及其拉伸性能

利用挤压铸造方法,采用三种不同的凝固条件,制备了连续长碳纤维增强铝基复合材料的拉伸试样,并对其拉伸性能进行了试验．试验结果表明,该复合材料的抗拉强度和弹性模量皆随碳纤维的体积含量增加而增加．含48％碳纤维的复合材料比基体材料的拉伸强度高50％以上．但塑性指标随碳纤维含量的增加而显著降低．当连续碳纤维的体积含量较小时,凝固条件对该复合材料的抗拉强度影响较大,对弹性模量的影响较小;当碳纤维的体积含量较大时,凝固条件对该复合材料的抗拉强度影响较小,而对弹性模量的影响较大．     

碳纤维增强铝基复合材料的制备及其拉伸性能

利用挤压铸造方法,采用三种不同的凝固条件,制备了连续长碳纤维增强铝基复合材料的拉伸试样,并对其拉伸性能进行了试验。试验结果表明,该复合材料的抗拉强度和弹性模量皆随碳纤维的体积含量增加而增加。含48％碳纤维的复合材料比基体材料的拉伸强度高50％以上,但塑性指标随碳纤维含量的增加而显降低,当连续碳纤维的体积含量较小时,凝固条件对该复合材料的抗拉强度影响较大,对弹性模量的影响较小;当碳纤维的体积含量较大时,凝固条件对该复合材料的抗拉强度影响较小,而对弹性模量的影响较大。     

Numerical Analysis of Thermal Distortion and Residual Stresses in H13 Steel Due to Vacuum Gas Quenching

IntroductionVacuumgasquenchinginvolvinghighpressuregasasacoolingmedium,is.anincreasinglypoPularheattreatffienttechniquefor1argesteeldieblocks,forexamPleHl3die.ItisconsideredessefltialtounderstandthentheeofthegasflowandtheinfiuencethishasontemPeratureprofilesandresultaflresidualstresseswithintheheattTeatedcomPonent.SimulatingthisprocessinvolvesthesimulationofgasflowinthefurnaceaswellasthesimulationofthethermalbehaviourofthecomPoneni.However,thereisnosinglecomPatersoftwarepackageavailabletot…     

低温下沥青中柔性短纤维桥联应力计算模型

分析了柔性纤维增强脆性材料特点,建立了单根纤维从沥青中拔出时的受力模型。采用球面坐标系建立空间均匀分布短纤维桥联应力的计算模型,计算了沥青断裂时短纤维产生的桥联应力。采用大尺寸的纤维沥青试件进行低温拉伸断裂试验,实测短纤维的桥联应力。通过对桥联应力的计算值和实测值进行试算拟合,修正了计算模型中的参数。分析结果表明：桥联...     

Computer modeling and validations of steel gear heat treatment processes using commercial software DANTE

The heat treatment process of a gear made of AISI 9310 carburized steel is modeled using the commercial heat treatment simulation software DANTE. Both carburization and quenching processes affect the residual stress distribution and distortion of heat-treated parts, which are important to service quality and fatigue life. DANTE/VCARB is used to design the boost/diffuse schedule of a vacuum carburization process. Oil quenching is modeled following the vacuum carburization process. Thermal gradient and phase transformation are two main sources of distortion and residual stresses in quenched parts. The relation of the carbon distribution, thermal gradient, and phase transformations during quenching is studied through the gear modeling example. Because of geometry, the residual stress distribution after quenching is non-uniform along the gear surface. In general, the root fillet has higher residual compression than either the root or tooth face locations after traditional oil quenching of carburized gears. The predicted residual stresses from the oil quenching model are imported into a single tooth fatigue bending model. The gear stresses under bending load indicate the possible cracking locations during the bending fatigue test. The importance of heat treatment residual stresses during gear design is pointed out, and it is commonly ignored in the gear design and manufacturing industry.