硬态切削工件表面白层厚度预测方法

硬态切削过程中产生了高的机械载荷和热载荷,工件表面易产生白层组织,研究硬态切削工件表面白层的形成机理并对白层厚度进行建模预测,对于改善硬态切削加工技术具有指导意义。以探究白层形成机理为研究目标,综合运用弹塑性力学、热力学和材料相变理论,建立热力耦合的硬态切削模型,模拟了硬态切削过程中的温度场和应力场,分析了工件表面白层形成的组织转变过程,以热力影响下的材料相变温度作为白层形成的判据,建立了白层厚度的预测方法,并以轴承钢GCr15为研究对象,预测了不同切削参数下白层的厚度,对预测结果加以对比验证。研究结果表明:对于硬态切削工件表面白层的形成,基于相变理论的白层厚度预测方法是可行的。

逐层钻孔法测试多层材料残余应力数值研究

以典型的复合层状材料热障涂层为例,利用有限元分析软件对热障涂层的松弛系数进行了数值计算分析研究。介绍了逐层钻孔法有限元三维模拟分析具体步骤。通过计算分析,分别研究了TBC层微观孔形和BC层厚度及钻孔进给量对系数的影响,从而找出孔型变化和厚度增加对对系数影响的变化规律。

大顶隙长齿齿轮高弯曲承载能力关键技术研究

顶隙系数、齿高系数等齿形参数是影响齿根过渡曲线形状的重要因素,而不同过渡曲线对应齿根弯曲承载能力不同。为了取得高弯曲承载能力,延长齿轮的使用寿命,从齿轮根部过渡曲线的刀具加工设计入手,分别考虑齿条型双圆弧刀顶、单圆弧刀顶,建立齿轮过渡曲线数学模型,确定齿根局部应力折截面计算模型,探究两种过渡曲线下高弯曲承载能力齿轮的齿高系数及顶隙系数最优变化范围,进而分析齿高系数、顶隙系数对齿根弯曲承载能力的影响,并用有限元对理论分析进行验证。研究表明:在特定的过渡曲线模型下选取合理的齿高系数及顶隙系数,齿根弯曲承载能力有较大提高,这为高弯曲强度齿轮设计提供理论依据。

浅盲孔法测量残余应力的分析

通过三维有限元分析方法，对浅盲孔法Ａ、Ｂ松驰系数随孔深度的变化进行了计算机模拟，同时，应用误差传递理论，重点分析了孔深度变化对松弛应力的影响。并且获得松弛应力与孔深度误差的规律性结论。为进一步应用浅盲孔法提供一理论依据。

基于圆筒模型的热障涂层安定分析

热载荷作用下,由于热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)各层材料的热不匹配以及材料参数的温度相关等因素,会使热障涂层界面区域存在复杂的应力应变场,影响系统安定性,并导致涂层开裂和剥落.将热障涂层外凸和内凹微观界面结构简化为多层圆筒模型,借助经典机动安定定理,利用特雷斯卡(Tresca)屈服准则和增量破坏准则处理对时间的积分问题,避免了常规安定性分析的数学规划问题,建立了热障涂层安定极限分析方法,将材料屈服强度随温度变化关系简化为双线性关系,利用补偿变换的方法简化求解过程,对典型热障涂层安定性进行了研究.结果表明,利用基于圆筒的安定极限分析方法,能够方便求解安定极限,便于工程应用;热障涂层安定极限值明显高于弹性设计值,且界面外凸区域安定极限高于内凹区域极限值,结构首先在内凹处失效;圆筒模型基体曲率和涂层厚度越大,结构安定极限越高,分析结果与试验结果一致;所建立的热障涂层安定分析方法,对进一步研究考虑蠕变因素影响的热障涂层安定性具有重要意义.

航空齿轮表面硬化层断裂性能研究

按照航空齿轮的具体工艺过程 ,对材料 1 2 Cr2 Ni4A的拉伸试样和断裂试样进行设计和加工 ,通过三点弯曲实验 ,重点研究了齿轮材料硬化层的硬度分布、硬化试样拉伸力学性能参数和断裂性能参数。实验结果表明 ,所采用试样的加工工艺方案是可行的 ,所获得的 KC基本反映我国航空硬化齿轮材料的断裂性能特征 。

螺旋锥齿轮动态响应的分析

运用三维有限元方法分析了某航空发动机齿轮传动系统中螺旋锥齿轮的固有特性和动态响应。同时介绍了运用四质量模型确定齿轮啮合动载荷的方法来研究齿轮的动态响应，结果表明；在齿轮正常工作转速范围内、存在１～３节径型振动，本文就一节径型位移响应进行具体计算，且讨论了动载荷对响应的影响。

热障涂层抗氧化夹层界面残余应力分析

通过喷涂等工艺预制的Al2O3夹层能有效抑制热障涂层高温不规则氧化生长及其所导致的失效。但是,预制的Al2O3夹层又会导致其界面应力重新分布。针对热障涂层界面三维形貌特征,考虑陶瓷层(ZrO2层)、夹层(Al2O3层)、氧化层及粘结层,建立了三维四层球模型,并推导出相应的应力解析式。凹凸两种界面形貌下抗氧化夹层的算例分析表明,抗氧化夹层厚度对热障涂层界面残余应力分布规律有很大的影响。

含凹坑缺陷在役石油管道剩余极限强度分析

在役石油管道剩余极限强度评价是为保障在役石油管道安全可靠运行的基础工作。分析了含有椭球形凹坑缺陷石油管道分别在轴向拉力、内压力和轴向拉力与内压力联合作用下的剩余极限强度问题 ,基于Von Mises准则和平衡应力场原理 ,建立管道剩余极限强度理论分析模型 ,并就具体算例 ,利用三维弹塑性有限元法 ,对该模型进行分析比较。结果表明 ,当凹坑缺陷相对尺寸较小时 ,模型可以有效预测含有缺陷管道的剩余极限强度 ,该模型是一种简便。

本科机械类专业毕业设计质量影响因素分析与建议

重点分析和研究了当前高等工科院校机械专业毕业设计工作中存在的问题和影响因素。针对影响因素,建立了毕业设计质量保证与评价体系;针对实施情况,提出了合理化建议。

航空硬化齿轮材料力学性能研究

根据航空齿轮材料 (12 Cr2 Ni4A )的具体工艺过程 ,本文重点研究齿轮材料硬化层的断裂性能和裂纹扩展特性 ,并对实验技术、数据处理方法进行探讨和研究 ,该研究为航空齿轮寿命预测提供了重要的分析方法和基本数据。

循环接触下安定状态问题的研究

基于线性随动强化理论 ,运用算子分离技术 ,研究将弹塑性问题转换为弹性问题和残余问题的分析方法 ,且针对循环载荷接触安定状态 ,建立了计算机分析程序 .该研究能够分析计算弹塑性接触载荷在安定状态下的应力、残余累积应变及残余应力 .分析计算了不同载荷的安定状态 ,并探讨其残余应力场的分析方法 .

完全接触式鼓式制动器及其性能分析

摩擦片和制动鼓之间的接触压力、面积的大小及其分布对制动性能有直接影响。建立制动器二维数学模型,采用几何方法分析摩擦片-制动鼓完全接触需满足的条件,提出摩擦片和制动鼓完全接触理论,并通过研究摩擦片与制动鼓初始接触位置,验证该理论。利用Fortran编程计算全接触时制动鼓内表面的径向变形,借助Winkler弹性理论得到相应的接触压力大小及分布,最后讨论接触过程中接触压力的变化规律。

航空齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命预测方法的研究

利用安定理论和有限元法 ,分析轮齿在循环接触载荷作用下接触表面层的应力应变特征 ,即弹性安定和塑性安定 ,并针对此特征 ,探讨轮齿接触疲劳裂纹萌生寿命的预测方法。研究表明 :Dang Van准则和 Coffin- Manson关系可以分别作为弹性安定和塑性安定特征下的疲劳寿命预测模型。

含抗氧化夹层热障涂层界面应力特性的研究

通过喷涂等工艺技术,在热障涂层粘结层和陶瓷层之间预制Al2O3夹层,能有效抑制热障涂层高温不规则氧化生长及其所导致的失效。但是,预制的Al2O3夹层又会导致热障涂层界面应力场重新分布。文中针对热障涂层界面三维形貌特征,利用弹性理论中的空心球模型,考虑陶瓷层(ZrO2层)、夹层(Al2O3层)、氧化层(thermally grown oxide,TGO)及粘结层(bondcoat,BC),建立三维四层球模型的理论分析,并推演出相应的应力解析式。文中通过凹凸两种界面形貌下抗氧化夹层的算例分析,表明以上分析方法能有效模拟夹层对热障涂层界面应力分布规律的影响。

热循环下热障涂层结构不稳定性的数值模拟

针对多次热循环工作条件下热障涂层的结构不稳定问题,采用热弹塑性有限元方法,对不规则界面形貌的涂层结构进行安定性分析。分析了不同的BC层屈服强度对涂层循环不稳定性的影响。结果表明,在温度场和界面形貌相同的条件下BC的屈服强度决定系统的稳定性。该结果对分析涂层体寿命及失效机制有指导意义。

振动时效中结构动态参数变化机理的探讨

本文探讨在振动时效中，金属材料的位错密度和晶格扭曲程度对结构动态参数的影响机理．即含有残余应力的构件，在振动时效期间，晶格扭曲程度和位错密度变化的结果是金属材料内部发生一定的塑性变形和微塑性变形，降低了残余应力；同时，材料结构的阻尼减小，刚度降低。

航空齿轮复合应力的计算机模拟

在对弧齿锥齿轮啮合分析及发动机附件传动系统动态分析的基础上，确定一对啮合齿轮间所承受的动载荷、相应的轮齿弯曲动应力及行波共振应力后，首次提出了一种新的齿轮动弯曲应力与行波共振应力复合分析的方法，使齿轮应力分析更加符合真实情况。

工科院校毕业设计质量保障与评估体系的研究

本文针对高等工科院校目前毕业设计 (论文 )工作存在的问题和影响因素 ,进行系统的分析和研究 ,建立了一套适合于 2 1世纪高等工科院校毕业设计质量保证与评估体系 ,并就实施办法提出了具体建议。

微管固体氧化物燃料电池的热应力分析

微管固体氧化物燃料电池(MT-SOFC)的寿命一直是制约其商业化进程的关键问题。希望利用多物理场耦合方式分析工作状态微管固体氧化物燃料电池在流体、热、力等作用下的应力分布,分析工作温度、温度梯度等因素对电池应力状态的影响。结果表明制造残余应力是电池失效的主要应力源,温度梯度造成这一残余应力进一步分化;工作温度升高有助于残余应力的降低,但电池的效率也会降低。该结果将为MT-SOFC寿命分析提供依据。