316L不锈钢电弧增材制造的微观组织和力学性能

为了研究316L不锈钢电弧增材制造结构的微观组织和力学性能,开展熔化极惰性气体保护电弧增材制造试验,采用焊道成形试验优化工艺参数,制造26层的墙体试件,观察外观成形并分析微观组织,测试了水平方向和纵向的强度和塑性,结果表明,墙体宽度均匀而且表面平整度较好。微观组织的金相分析表明,层内部在纵向方向上分为热影响区、中心区和重熔区,3个区的晶粒生长方向基本一致,但是晶格类型和晶粒尺寸存在差异。合金元素在3个区的分布不均匀,δ铁素体的含量也不相同。晶粒生长的方向性和层内部的不均匀性导致力学性能存在各向异性。水平方向试件的平均抗拉强度比纵向试件高51 MPa;水平方向试件的平均断裂延伸率为43.7%,而纵向试件的平均断裂延伸率为47.3%。     

基于RecurDyn对砂轮的动态特性分析和优化设计

在现代加工制造业中,砂轮作为磨削加工的重要部分,在磨削过程中直接作用于工件,直接影响着工件加工质量和加工精度。砂轮的动态特性分析和优化设计也就显得极其重要了。本文以外圆磨床的砂轮为研究对象,应用RecurDyn软件建立外圆磨床动力学模型,进行动力学仿真分析,获取所关心的系统动态参数。根据砂轮的固有频率和振型找出外圆磨床砂轮的设计不足,进而对砂轮进行参数优化设计,避免共振的发生,降低振动对加工质量和加工精度的影响。     

在役高压管式反应器残余应力松弛试验研究

自增强反应器管壁残余应力因交变压力及温度、温差的作用随时间而减小。在操作状态下，残余应力的松弛规律及其计算对反应管安全分析是十分重要的。用和反应管相同材料及相同截面尺寸的试件模拟反应管在设计温度、温差作用下，以及开停工引起的压力变化的作用下反应管内壁残余应力的松弛。温度和温差引起的管内壁残余应力的松弛率(或剩余率)随时间的变化可用自然对数函数来描述，压力变动导致的管内壁残余应力松弛率(或剩余率)随压力循环次数的变化为指数函数。给出了温度、压力循环作用下反应管内壁剩余残余应力计算式。该式计算结果不但和本文试验结果符合很好，而且和其他作者报道的实验数据相吻合。预测了一根服务了九年的反应管(4340钢)，其剩余残余应力误差在10％以内。因此，该方法不但适用于30CrNiMo8材料的反应器也适用于4340钢制的聚乙烯反应器。     

自升式平台桩腿焊接变形和应力控制技术研究

自升式平台的桩腿由多段大厚度高强钢圆筒拼接而成,需要大量的多层多道焊工艺,导致复杂的焊接变形与残余应力,是桩腿加工精度和安全性检验中需要格外关注的问题。焊接变形、应力与焊接工艺参数和工艺措施有关,因此本文选取了四项对焊接变形、应力有重要影响的工艺参数：预热温度,保温缓冷措施,焊接速度和约束条件,通过热弹塑性有限元计算,分析这四项工艺参数对圆筒圆度、应力极值的影响,并基于对焊接变形与应力的综合控制,提出了工艺优化建议。     

船用高强度钢焊接残余应力测量技术研究

本文研究采用纯弯曲梁法对高强度钢X射线弹性常数(XECs)进行了试验测定;研究分析了试件表面电解腐蚀前后以及不同的电解腐蚀深度对残余应力测量结果的影响,分析得到对钢结构表面预处理的操作方法。最后进行了高强度钢平板焊接试板残余应力测量验证试验,并与数据仿真结果进行了比较,试验结果表明：试板焊接残余应力分布与数值仿真结果基本一致;其中有2/3的比对测点的残余应力测量偏差小于±25MPa。     

一种复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法

风暴模型是Tomita等提出的用来评估船舶结构疲劳强度的一种随机波浪载荷简化模型,它能表达波浪载荷是与时间相关的随机过程。文中介绍了风暴模型及波浪诱导应力短期分布的基本特征。将风暴模型和裂纹扩展率单一曲线模型及焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法结合起来,探讨了复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法。并用权函数法计算了给定残余应力分布的表面裂纹应力强度因子。预报了对接焊接接头焊趾处表面裂纹在风暴波浪载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为,结果表明风暴的大小、顺序,初始裂纹尺寸及残余应力对裂纹扩展行为影响明显。合理的风暴模型参数及初始裂纹尺寸的确定对船舶结构的疲劳寿命预报是非常重要的。     

超声冲击方式对焊接接头表面残余应力的影响

以12 mm厚Q235焊接试板为研究对象,采用不同超声冲击方式对其处理,并利用盲孔法研究超声冲击方式对接头表面残余应力的影响.研究结果表明:焊缝内部道层冲击的方式可以有效降低接头表面残余应力;各层均冲击的方式可以进一步降低接头表面残余应力,残余应力呈现较小的拉、压应力状态;焊后表面冲击的方式在高冲击强度下可以在表面形成较大的压应力.     

交变载荷下厚板对接焊残余应力的松弛行为

对于承受交变载荷的焊接构件,焊接残余应力的存在对于结构的疲劳寿命影响巨大。由于焊接残余应力形成机理的复杂性,当交变载荷作用时,焊接残余应力的松弛演变具有不确定性,导致该领域的研究难度相当大。迄今为止,鲜有文献就交变载荷下的厚板焊接残余应力松弛行为进行深入报道。采用低周疲劳试验,利用X射线残余应力测试仪,对试件表面焊接残余应力的松弛演变行为进行追踪研究,通过在试件表面近焊缝区布置网状测点,采集测点的横向及纵向焊接残余应力进行数据拟合,在试验对比修正的基础上,最终建立焊接残余应力的松弛演变模型。结果表明：在交变载荷作用下,焊接残余应力会发生松弛,并且,应力松弛量的大小与交变载荷的特征值大小紧密相关。     

熔融沉积过程中单向扫描路径对制件残余应力的影响

熔融沉积成型(FDM)是将材料从熔融态转化为固态的逐层堆积过程,同时存在着热量的输入和传导,而温度变化会造成FDM制件残余应力的产生.残余应力作为附加载荷会直接影响产品表面质量以及几何尺寸的精度,还会造成产品发生翘曲变形以及一些内在缺陷.文中利用"单元生死"技术并基于ANSYS参数化编程语言(APDL)动态模拟单向FDM制件在常规和改进型两种不同扫描路径下的温度场,并继而分析在温度场作用下制件内残余应力的分布及其随平行于丝材轴线扫描方向(纵向)的演变过程.数值模拟和实验验证的结果均表明,通过改进型扫描路径打印出来的制件,残余应力的最大值下降很多,分布也更合理,较多区域只有3次应力波动,有力证明了该种扫描路径的优越性.     

超声冲击处理对高强钢焊接接头残余应力影响的数值模拟

超声冲击处理(UIT)是一种有效的焊后改善焊接接头疲劳性能的工艺措施,其借助机械撞击和超声振动的共同作用,使焊趾表面产生塑性变形从而引入有益的压缩残余应力。为评价UIT技术对焊接接头残余应力的影响,该文提出了一套新的数值分析方法,包括焊接数值模拟及随后的超声冲击处理过程的动态弹塑性有限元分析。在有限元模型中考虑了实际的工艺参数和超声促成的材料软化效应。以船用高强钢AH36非承载十字焊接接头为研究对象,将预测的超声冲击处理前后的残余应力分布与实验结果进行对比,两者有较好的吻合。在此基础上,探讨了静态预载荷对超声冲击处理态残余应力再分布的影响。     

船用大尺度薄板焊接工艺仿真及变形机理研究

针对船用大尺度薄板焊接冷却后存在残余应力导致焊后变形的问题,采用有限元模拟的方式,利用双椭圆热源模型对不同尺寸的薄板进行研究.研究了焊接工艺对薄板变形的影响规律,探讨不同焊接速度下的变形机理.结果表明:不同薄板尺寸的边缘位置变形较大,中间位置有更多的时间释放残余应力,变形程度主要受温度梯度影响,焊接速度越小变形越明显.     

船体结构加筋板极限强度的影响因素

采用非线性有限元软件ABAQUS,应用弧长法对船体内部加筋板进行极限强度影响参数研究.分析不同的初始挠度大小、焊接残余应力大小、模型范围、边界条件、有限元网格尺寸、材料应力应变曲线和侧压力对单轴受压加筋板极限强度的影响.通过对加筋板计算模型的参数进行研究可知,侧压力的存在和结构的初始挠度大小会对加筋板的极限强度产生显著影响,该研究可为加筋板极限强度计算模型的正确选择提供参考.     

厚板焊接残余应力的试验研究

通过盲孔法,测定了不同焊接接头、不同板厚、不同焊接工艺下厚板的焊接残余应力,在考虑了塑性影响的基础上,得到了厚板焊接残余应力的分布规律.分析讨论了焊接接头、板厚、焊接工艺以及焊接坡口大小对焊接残余应力分布的影响及原因.结果表明,采用自由焊工艺,可以减小焊接残余应力.而调整焊接顺序,则可以改变焊接残余应力的峰值位置.合理设计承载面的坡口大小,可以有效降低焊接残余应力对结构强度的影响.     

试样厚度对船用钢疲劳裂纹扩展速率影响的试验

为研究试样厚度对船用钢疲劳裂纹扩展速率的影响,设计并实施两组不同厚度的紧凑拉伸试样进行疲劳裂纹扩展速率试验,同时建立了三维疲劳裂纹扩展有限元模型,分别基于线弹性理论和弹塑性理论对应力强度因子进行了计算,并分析了试样厚度对裂纹扩展速率的影响。试验与计算结果的综合分析表明:相同应力水平下,薄试样裂纹尖端的塑性区明显大于厚试样,且裂纹尖端应力强度因子值大于理论经验计算结果可达23.25%,因此,在材料裂纹扩展速率试验前,特别是试样厚度尺寸较小时,应充分考虑试样的厚度效应,参考基于弹塑性理论计算得到的应力强度因子结果,同时有必要针对当前试样及材料进行专门的裂纹扩展速率试验,以得到准确裂纹扩展参数结果。     

焊接速度对AH36船用高强钢焊接残余应力及其释放的影响

焊接件由于焊接速度不同,焊接残余应力分布存在很大差异,焊接残余应力在循环载荷作用下会产生释放现象,焊接残余应力存在对于结构安全性和稳定性有很大影响,有必要开展焊接速度对于焊接残余应力及其释放影响研究。基于ABAQUS软件二次开发建立平板对接焊试件焊接残余应力以及释放有限元模型,利用顺序耦合热力学数值仿真计算三种焊接速度下的焊接残余应力分布,并开展三种焊接速度下初始焊接残余应力在三种拉伸循环载荷作用下的释放情况研究。     

试样厚度对船用钢疲劳裂纹扩展速率影响的试验

为研究试样厚度对船用钢疲劳裂纹扩展速率的影响,设计并实施两组不同厚度的紧凑拉伸试样进行疲劳裂纹扩展速率试验,同时建立了三维疲劳裂纹扩展有限元模型,分别基于线弹性理论和弹塑性理论对应力强度因子进行了计算,并分析了试样厚度对裂纹扩展速率的影响。试验与计算结果的综合分析表明：相同应力水平下,薄试样裂纹尖端的塑性区明显大于厚试样,且裂纹尖端应力强度因子值大于理论经验计算结果可达23.25%,因此,在材料裂纹扩展速率试验前,特别是试样厚度尺寸较小时,应充分考虑试样的厚度效应,参考基于弹塑性理论计算得到的应力强度因子结果,同时有必要针对当前试样及材料进行专门的裂纹扩展速率试验,以得到准确裂纹扩展参数结果。     

钢护筒-钢筋混凝土结构抗拉弯性能试验研究

对于大尺度(几何尺寸大于1.5m)钢护筒-钢筋混凝土组合结构,钢护筒-钢筋笼-混凝土之间的工作机理对其结构力学性能的影响极大,特别是横向荷载下组合结构的抗弯性能。为探索和计算这类组合结构抗拉弯性能,按几何比例1:13对C30混凝土制成的钢筋混凝土试件和不同钢护筒厚度的钢护筒-钢筋混凝土组合试件开展模型试验研究,获得不同横向荷载时试件的抗拉弯承载力变化规律,及其试件应力分布和挠度变化规律。     

爆炸处理消除焊接残余应力

介绍目前爆炸处理消除焊接残余应力的研究与应用现状，主要包括爆炸处理消除焊接残余应力机理的研究，爆炸冲击波对材料力学性能的影响，爆炸处理消除焊接残余应力工艺的研究及其在工程中的应用，分析了其相对于传统残余应力消除方法的优势。     

超声冲击处理对5083铝合金焊接接头残余应力的影响

为了分析5083铝合金焊接接头残余应力分布和减少铝合金焊接接头残余拉应力,采用超声冲击处理技术对焊接接头进行处理,使用X射线衍射仪测试焊接接头冲击前后表面的残余应力.结果表明:纵向残余应力在焊缝起点和终点附近趋于零应力状态,中间稳定区为较大的拉应力;在近焊缝中心两侧为较大的拉应力,远离焊缝的两端为较小的压应力.经过超声冲击处理后的焊接接头,冲击区域的残余应力由较大的拉应力转变为压应力,随着冲击强度的增加,冲击区域表面的压应力也逐渐增大,当冲击强度大于2.0 s/cm~2后,冲击产生的压应力值最终在220 MPa处波动;只冲击焊趾也可以降低焊趾和焊缝的残余应力,但与全覆盖冲击相比,焊缝的残余应力下降程度较小;随着抛光深度的增加,超声冲击引入的压应力逐渐减小,在抛光深度达到2 mm后,冲击后的焊缝残余应力和未冲击处理的残余应力保持一致.     

激光冲击强化对AISI8620合金钢耐磨性能的影响

对AISI8620合金钢表面进行冲击强化处理,研究了激光冲击强化后材料表面粗糙度、冲击区域残余应力和磨损性能的变化以及这些因素对材料耐磨性能的影响.实验结果表明:激光冲击强化能够降低AISI8620合金钢表面粗糙度,能够明显改善冲击区域的残余应力分布,减小摩擦系数,大大提高了AISI8620合金钢的耐磨性能,为AISI...