微动接触应力影响因素研究

采用ABAQUS软件建立了圆柱/平面接触的铝合金微动疲劳结构有限元模型,运用该模型将计算的应力值与解析解进行比较,结果相当吻合,证明了所建有限元模型及算法的有效性。通过分析得到了不同影响因素下接触应力的分布规律。结果表明,最大正应力随压头半径的增加而降低,随接触压力的增加而成比例地增加;表面拉应力在粘着区内随压头半径的增加而增加,随接触载荷的增加而降低;参数Q/（fP）对正应力和表面拉应力没有影响,各参数对剪应力的影响因接触区域不同而有较大的差别。     

热轧及辊锻的工艺润滑

根据轧制和辊锻的理论研究和实践经验,如果在轧(辊)制时能减弱变形区内的摩擦效应,即减小轧(锻)辊与轧(锻)件接触表面间的摩擦系数,则可减小轧(锻)辊的磨损,改善轧(锻)件的表面质量,降低轧(辊)制能耗和增加产量。而轧(辊)制过程中的工艺润滑可以有效地降低摩擦系数并冷却轧(锻)辊。在高合金钢和难变形钢的轧制中,由于材料塑性低而变形抗力高,通常需要采取高速轧制以充分地利用较窄塑性温度区,减小中间加热次数,降低金属烧损和避免产生表面缺陷。在一般情形下,随着轧制速度增加,轧制压力会有效大     

铝合金微动疲劳研究及展望

微动疲劳广泛存在于航空航天等各种机械构件中,加速构件接触表面及表层裂纹的萌生与扩展,微动是导致构件多裂纹损伤的主要原因之一。由于海军飞机服役环境的复杂性,铝合金构件腐蚀相当严重,腐蚀对航空铝合金材料微动疲劳的影响是研究微动疲劳时要考虑的重要因素。总结了国内外铝合金微动疲劳研究现状,阐述了研究存在的主要问题,对飞机构件铝合金材料微动疲劳的研究进行了展望。     

压载荷对疲劳裂纹尖端反向塑性区尺寸的影响

基于弹塑性有限元方法,计算了拉压循环加载下,疲劳裂纹尖端产生的最大反向塑性区尺寸ρ_(r, max)。并分析了最大反向塑性区尺寸ρ_(r, max)随压载荷峰值σ_(maxcom)的变化规律,结果表明:拉压循环加载条件下,最大反向塑性区尺寸与压载荷峰值存在显著线性关系,线性关系方程斜率A由最大应力强度因子唯一决定。     

金属板料成形摩擦机理研究

对不锈钢板料和碳钢在金属塑性成形时 (高接触压力 )的摩擦机理进行了实验研究 ,分析了压力对滑动阻力和摩擦系数的影响 ,得出了随压力增大摩擦系数逐渐变小的结论 ,从而为应用有限元法进行板料成形过程中塑性变形的计算机模拟提供真实的边界条件打下了基础。     

2A12铝合金微动疲劳全寿命预测方法研究

目的对于2A12铝合金,提出基于成核寿命和扩展寿命的微动疲劳全寿命预测方法。方法基于损伤力学法计算裂纹成核寿命,利用扩展有限元计算裂纹尖端应力强度因子,应用断裂力学计算裂纹扩展寿命,并对预测者和试验值进行比较。结果损伤力学法能考虑接触面应力三维度的作用来反映多轴状态作用,能有效模拟微动疲劳多轴行为。基于损伤力学法的微动疲劳全寿命预测模型能有效预测微动疲劳全寿命。由于微动作用,裂纹成核非常早,扩展寿命从试件的近表面开始,占全寿命的主要部分。结论考虑成核寿命和扩展寿命的微动疲劳全寿命分析是完善的,预测值与试验值比较吻合。     

考虑微动影响的搭接结构疲劳寿命研究

为研究微动对搭接结构疲劳寿命的影响,采用ABAQUS软件建立了考虑微动影响的单搭接结构有限元全局模型和子模型,运用该模型计算了接触区的应力分布.并在FRANC2D/L中把螺栓用等效的正应力和剪应力来代替,重建子模型,计算了裂纹尖端应力强度因子.最后建立了考虑微动影响下的搭接结构疲劳寿命预测模型,并将计算值与试验值进行了...     

表面纳米化对锆合金微动腐蚀行为的影响

目的 研究N36锆合金表面纳米化层的形貌和微观结构,分析表面纳米化层的微动腐蚀机理。方法 采用超声表面滚压技术(USRP)对锆合金进行表面纳米化处理,研究不同滚压速度对表面纳米化层形貌、相组成、粗糙度、显微硬度、电化学腐蚀和微动腐蚀行为的影响。结果 USRP处理后,锆合金表面有明显的塑性变形痕迹,致使锆合金表面发生加工硬化,提高了表面的硬度。锆合金的腐蚀电流密度相较于基体更低,最大磨损深度和磨损率均低于基体。结论 USRP处理后的锆合金晶粒细化、晶界增多,提高了锆合金的表面活性,有利于钝化膜的形成。锆合金的磨损机理为氧化磨损和磨粒磨损的共同作用。     

泥石流冲击荷载下带有腐蚀缺陷的圆钢管动力响应有限元分析

考虑到泥石流拦挡坝长时间暴露在大气环境中易被腐蚀,利用ANSYS/LS-DYNA软件对拦挡坝中带有局部腐蚀缺陷的圆钢管构件抗冲击性能进行有限元分析,通过改变腐蚀深度、冲击物质量和冲击物速度等变量,对圆钢管构件的动力响应进行有限元分析,并对带有腐蚀缺陷的圆钢管构件进行CFRP局部加固分析。结果表明:随着局部腐蚀深度的增加,圆钢管构件腐蚀表面处的变形越来越明显,产生的塑性变形区域越来越大,并且由变形耗散的能量越来越高;在冲击物动能保持不变的情况下,圆钢管构件局部腐蚀深度越大,构件产生的冲击力越小,但构件发生的位移相差不大;在冲击物速度不变的情况下,未腐蚀的圆钢管构件产生的冲击力随着冲击物质量的增加而增大,而带有腐蚀缺陷的圆钢管构件产生的冲击力先增大后减小;在冲击物质量不变的情况下,冲击物速度越大带有腐蚀缺陷的圆钢管构件产生的冲击力越大;通过CFRP局部加固可以显著提高带有腐蚀缺陷圆钢管构件的抗冲击性能。     

重复碰撞载荷下加筋板结构的动态响应研究

目的 探究船体加筋板结构在受到重复碰撞载荷作用下塑性变形的累计趋势,分析加筋板主要参数对损伤演化过程的影响,揭示高速、重复冲击下船体加筋结构的变化机理。方法 以一纵三肋加筋板为研究对象,建立基于能量法的刚塑性加筋板动态变形计算方法,以及基于Johnson-Cook本构关系的数值模拟方法,开展不同板架厚度、冲击能量以及冲击尺寸等参数对加筋板变形演化影响的研究。结果 对比分析了理论模型和数值方法,获得了不同参数下的加筋板的结构损伤演化规律。结论 理论解和数值解较为吻合。冲击能量增加后,加筋板的塑性变形量、塑性变形累积速度也随之增加。载荷集中程度越大,对于碰撞边界的破坏效应越大。     

复合材料胶接修理对含腐蚀损伤铝板力学性能的影响

目的研究复合材料胶接修理对含腐蚀损伤铝板静强度和疲劳寿命的影响。方法设计加工模拟铝合金腐蚀损伤的试验件,采用复合材料胶接修理技术对试验件进行修理,通过有限元分析和试验验证的方法考核该修理技术对试验件力学性能的影响。结果有限元计算结果表明,复合材料胶接修理技术能够有效缓解试验件的应力集中情况。试验件修理后与修理前的对比静强度和疲劳试验结果表明,Ⅰ型试验件的破坏载荷提升了45.9%,疲劳寿命增加了9.3倍;Ⅱ型试验件的破坏载荷提升了11.4%,疲劳寿命增加了3.6倍。结论复合材料胶接修理技术是一种高效的飞机铝合金结构腐蚀损伤修理方法。     

某型飞机对接螺栓微动疲劳裂纹分析

通过断口形貌观察、X射线能谱检测、痕迹分析等试验方法,对某型飞机对接螺栓产生裂纹的原因进行了分析.结果表明,对接螺栓的裂纹性质为微动疲劳裂纹;表层微动疲劳裂纹产生后,进一步发生了镉脆开裂;微动疲劳裂纹在飞机末次大修前就已形成,在大修镀镉时镉渗入裂纹内部,并导致了对接螺栓在大修后的使用中裂纹发生镉脆扩展.     

7050-T7451铝合金板材疲劳性能的厚度效应

目的 研究不同厚度的7050-T7451铝合金板材疲劳性能表现出的厚度效应。方法 试验件从3种厚度规格(75、150、203mm)板材的不同厚度位置取样,采用成组试验法进行3级应力–疲劳试验。分析试验数据,发现并总结材料疲劳性能随板材厚度及取样厚度位置变化的演化规律。结果 所有厚度规格板材的表面层材料的疲劳性能均为最优,且不同厚度规格板材表面层材料的疲劳性能差异较小。当板材的厚度较薄(75 mm)时,随着取样厚度位置变化,材料的疲劳性能差异较小;当板材的厚度较厚(150、203 mm)时,从表面层到中心层的材料疲劳性能呈非线性变化趋势,先变弱、后增强,疲劳寿命10⁵循环对应的最大应力降低幅度最大为21%左右。随着板材厚度的增加,疲劳性能最差的厚度层材料,疲劳寿命10⁵循环对应的最大应力降低了20%左右。结论 随着板材的厚度增加,7050-T7451铝合金板材疲劳性能的厚度效应变得越来越强,即疲劳性能在厚度方向的不均匀性越来越明显。工程师应在工程设计中考虑7050-T7451铝合金疲劳性能厚度效应对结构疲劳强度的影响。     

航空铝合金材料微动疲劳裂纹扩展寿命研究

以断裂力学为基础,根据复合型裂纹断裂判据建立了LY12CZ铝合金材料微动疲劳裂纹扩展寿命预测模型,确定了模型中的参数,通过预测寿命与试验值的对比验证了该模型的正确、有效性。研究结果表明,微动疲劳裂纹形成阶段比较快,其寿命只占整个疲劳寿命的20%～25%,结构失效所消耗的时间主要在裂纹扩展阶段。     

实验室加速腐蚀环境下7050-T7451厚板疲劳性能研究

目的研究两种应力集中系数7050厚板铝合金材料在腐蚀环境下的腐蚀疲劳性能。方法开展7050厚板铝合金材料在3.5%NaCl盐水和油箱积水两种环境下的腐蚀疲劳实验,采用三参数式进行S-N曲线拟合分析不同应力集中系数、不同腐蚀环境对7050厚板铝合金材料疲劳性能的影响。结果腐蚀环境和应力集中系数都会对7050厚板铝合金材料的疲劳性能有影响,3.5%NaCl盐水和油箱积水两种腐蚀环境相较于应力集中系数对于降低材料疲劳性能的影响更大。结论减少7050厚板铝合金应力集中系数,加强7050厚板铝合金材料腐蚀防护对于提高材料抗疲劳性能有显著作用。     

基于瞬态分析的浮动核电站高能管路冲击疲劳寿命评估

目的合理评估浮动核电站高能管路在水下冲击载荷下的疲劳寿命。方法开展高能管路静载、模态和瞬态响应分析,得到管路在水下冲击作用下的应力时程曲线,为管路疲劳寿命估算提供基本应力谱输入。基于冲击疲劳损伤模型,运用nCode疲劳分析软件,估算管路的冲击疲劳寿命。结果管路在一次冲击载荷作用下会经历多次应力循环,最大应力值超过材料屈服极限的11%。管路在横向冲击作用下的冲击疲劳寿命为3.95×10~4次。结论管路在冲击载荷作用下的最大应力响应发生在冲击输入的正向三角波之后,反向三角波之内,是由于惯性效应造成的响应滞后现象。管路固定端、弯头和三通是应力集中区域,管路疲劳破坏一般发生在这些局部区域。