回火温度对厚截面含钒中碳珠光体钢强韧性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、硬度及断裂韧性实验等研究了回火温度对含钒中碳珠光体钢的显微组织及强韧性的影响。结果表明,距离喷水端不同距离处,实验钢的冷却速度差异较大,距离喷水端5 mm处冷速4~5℃/s,距离喷水端50 mm以上冷速约1℃/s。冷却未回火状态下,实验钢近喷水端的上表面组织中未发现第二相粒子,而离喷水端较远的下表面有少量V(C,N)粒子析出,且珠光体片层间距较大。420~520℃回火,实验钢的硬度随回火温度的提高而逐渐降低,断裂韧性呈现先增加后降低的趋势,在460℃回火时获得最大值83.5 MPa·m^(1/2)。当回火温度超过480℃后,组织中V(C,N)粒子逐渐粗化,硬度和韧性随之下降。

变厚截面材料激光穿透焊接自适应功率控制研究

激光焊接变厚截面板是实现汽车轻量化的有效举措,但在激光焊接过程中,因工艺不稳定易导致焊缝熔透状态不一致,工件焊接质量较差。由于激光功率易于控制且对熔深影响显著,因此从变厚截面板激光焊接过程中的功率控制需求入手,设计了功率控制软硬件系统,完成了功率控制平台的搭建;采用卷积神经网络对同轴图像采集系统获取的小孔穿透孔图像进行分类,依据穿透孔面积分为未熔透、适度熔透和过熔透,采用PID控制系统根据分类结果编码实时改变焊接功率以获得适度熔透状态;通过采用变截面板进行激光焊接功率自适应调控试验,获得了背部余高均匀的焊缝,验证了自适应功率监测和控制算法的有效性。

厚截面复合材料数据管理系统的构建与应用

本论文旨在介绍针对厚截面复合材料力学性能和结构及损伤图像数据管理系统的建设情况。通过对厚截面复合材料力学的性能、结构、损伤图像数据的结构梳理,建立底层数据逻辑结构,并采用基于ASP.net语言的Granta MI架构作为开发方法,建立了集厚截面复合材料力学性能、结构、损伤图像数据的存储、查询、管理和统计分析为一体的管理系统,采用数据模板导入导出的形式与已建立的损伤图像识别模型进行集成。该系统的建立不仅满足了材料设计人员对厚截面复合材料数据的存储、查询和管理需求,而且能够为厚截面复合材料结构的设计提供辅助指导。

厚截面树脂基复合材料的温度场研究Ⅰ:模拟

研究了厚截面树脂基复合材料制造过程中的内部温度场发展变化。从含有非线性内热源的瞬态热传导方程出发 ,建立了用于分析复合材料热传导的有限元公式。以通用有限元软件包为基础 ,开发了能够模拟复合材料整个制造过程中复杂物理化学变化的软件。并用该软件对两种不同厚度树脂基复合材料的制造过程进行了模拟计算 ,发现现有的固化一般厚度复合材料的固化历程不适合固化厚截面复合材料。

厚截面层合板非同步固化的三维有限元分析

建立了描述厚截面复合材料固化压实过程的三维有限元模型并进行了模型有效性验证,计算了400层AS4/3501-6层合板在固化过程中的温度场、固化度、粘性、树脂体积含量和厚度压缩率情况.模型计算结果表明:在固化过程中,层合板的中间层会出现高于保温平台约49 K的温度峰值;层合板沿厚度方向的温度和固化度的非同步现象明显;层合板的中部存在明显的局部温度过热和快速固化区域,该区域内的树脂粘性变化剧烈、树脂流动时间缩短,阻碍了该区域及层合板下部的多余树脂流入吸胶膜,并最终导致了固化结束后树脂的不均匀分布,靠近吸胶膜的上表面树脂体积含量约为41%,靠近模具的下表面约为46.5%;层合板的最终固化压实率在15.7%左右.

厚截面复合材料局域孔隙超声检测方法

采用超声脉冲反射法对厚截面复合材料局域孔隙缺陷进行检测,提取超声背散射信号进行分析。结果表明,在材料近表面区域可能产生共振结构噪声,孔隙会导致结构噪声频率降低、幅值减小;在远表面区域的背散射信号恢复正常状态,孔隙则会导致较小幅值回波的出现。在此基础上提出了基于背散射信号处理的局域孔隙识别方法。对近表面信号使用改进S变换生成时频系数矩阵,再计算信号主频极小值及增益来识别孔隙。对远表面信号则先进行小波变换模极大值去噪,再使用改进S变换生成时频系数矩阵,最后计算信号主频极大值及增益来识别孔隙。对厚截面复合材料平板和曲面试块的实验表明,使用该信号处理方法可以有效识别厚截面复合材料局域孔隙缺陷。

厚截面CFRP孔隙超声脉冲反射检测方法

目前对碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastic,简称CFRP)孔隙缺陷超声检测识别的研究主要以薄板型CFRP为对象,针对厚截面CFRP孔隙缺陷检测的需要,提出了基于超声脉冲反射背散射信号处理的孔隙缺陷识别方法。背散射信号特征分析结果表明,背散射信号由材料近表面共振结构噪声、信号指数型衰减成分、孔隙的反射和散射信号以及随机噪声组成。为得到孔隙的反射和散射信号,首先,利用提升小波变换良好的去噪能力除去背散射信号中的随机噪声;其次,设计低通滤波和自适应滤波分别除去信号中的共振结构噪声和衰减成分。对实验信号的处理结果表明,上述处理方法可以有效去除相应信号成分。在此基础上进一步提出了背散射信号幅值C扫描成像方法,将该成像方法应用于厚截面CFRP孔隙缺陷识别,可以有效识别试块中的含孔隙区域。

厚截面复合材料结构固化残余应力研究进展

随着复合材料在飞机机架主承力构件的广泛应用,厚截面复合材料构件固化过程残余应力的预测和控制是必须解决的关键问题之一。厚截面复合材料的残余应力形成机制远较薄板复杂,更易发生温度过热、紧密压实不完全、非同步固化,固化残余应力大等问题。并且厚板在固化过程中形成的残余应力难以释放,降低复合材料结构的承载能力和使用寿命。采用数值模拟复合材料固化过程,优化固化工艺是是降低厚截面复合材料结构生产成本的有效方法。从热传导与化学反应、紧密压实和残余应力3个方面回顾了厚截面复合材料固化过程数值模拟的研究进展,对下一步的研究方向进行了展望。

B340LA变厚截面板变功率激光焊接试验研究

变厚截面材料是实现汽车轻量化的有效途径之一,但截面厚度变化的材料连接实现困难.1.2～2.0 mm厚的B340LA变厚截面板在长度和宽度方向上都存在厚度波动,并且不同厚度处的材料硬度存在最大20%的偏差.针对该材料的特性自行设计了专用焊接夹具,提出了阶跃式变功率的激光焊接方法.对比分析固定功率和阶跃式变功率两种激光焊接试验,结果表明:固定功率(900～1 400 W)条件下获得的焊缝形貌与熔透状态均在焊接方向表现出显著的差异性,且部分焊缝会出现塌陷等焊接缺陷;采用1 000 W、1 100 W和1 300 W分段功率的阶跃式变功率焊接,1.2～2.0 mm板厚方向上可得到一致的焊缝形貌和熔透状态,焊缝熔合区的硬度偏差小于9%.与固定功率激光焊接相比,阶跃式变功率激光焊接可实现B340LA变厚截面材料的有效连接.

不等厚截面铝型材拉弯尺寸精度参数化

文章对不等厚截面超硬铝A7075-T6型材的拉弯成形进行研究,建立了不等厚L型材的有限元仿真模型,分析预拉量和补拉量对截面畸变角和曲率回弹的影响,以及影响的原因。研究表明,截面畸变角和曲率回弹对成形精度有很大的影响,是影响贴膜度的主要因素。随着预拉量和补拉量的增大,截面畸变角增大,且在型材长度方向的中心对称面处最大,随着远离中心对称面而减小;随着预拉量和补拉量的增大,曲率回弹量减小。

变厚截面板簧的有限元分析

本文应用结构有限元法对给定结构参数的单片变厚截面钢板弹簧受载变形和应力分布分别进行了２Ｄ－ＦＥＭ和３Ｄ－ＦＥＭ分析，得到了其变形和应力的数值结果，并且与参考文献（１）中所列实验结果进行了比较。

厚截面碳纤维复合材料远表面微缺陷超声检测

为了识别厚截面碳纤维复合材料(CFRP)远表面的微缺陷,使用递归分析方法对超声检测信号进行分析。首先在厚截面CFRP材料上打孔以模拟微缺陷,采用水浸超声脉冲反射法对不同大小的模拟缺陷进行检测。然后选取缺陷位置附近信号段,确定嵌入维数m、延迟时间τ、阈值ε等参数,对各信号段进行递归分析,得到递归图及递归定量分析结果。比较无缺陷信号和有缺陷信号的递归图,从宏观上定性确定微缺陷对超声信号的影响;比较无缺陷信号和有缺陷信号的递归定量分析结果,根据每个递归定量参数的物理意义,对缺陷产生的影响作出合理的解释。最后,使用不同中心频率探头进行实验,确定合适的探头参数。分析结果表明,使用7.5MHz高分辨率超声探头时检测效果最好;当嵌入维数为7、延迟时间为2、阈值为2时,递归图中出现异常白色区域、递归点增多且对角线结构变长,同时所选取的递归定量参数随缺陷增大而上升,表明厚截面CFRP远表面超声信号可能存在混沌结构,而微缺陷的存在会改变原有信号结构。所研究内容为实际微缺陷的定量识别及分类打下基础。

厚截面复合材料固化热-化学行为及残余应力研究进展

综述了厚截面复合材料固化热化学行为、残余应力以及力学性能厚度效应的研究进展,重点阐述了厚度效应对材料固化温度场和固化度分布的影响、厚截面复合材料残余应力的理论和实验研究进展,同时还介绍了一种适用于测量厚截面复合材料残余应力的方法——深孔法,并在此基础上对厚度效应的研究前景进行了展望。

不同结构厚截面三维机织碳纤维复合材料的弯曲性能对比

为准确分析不同结构厚截面复合材料不同方向上的弯曲性能差异,通过设计织造三向正交、浅交直联、浅交弯联3种典型机织结构的厚截面碳纤维三维机织物,并采用真空辅助树脂成型工艺制备了近似纤维体积含量的碳纤维复合材料板,对其进行了XYZ方向的弯曲实验。结果表明:三向正交结构由于内部纤维束近似平直,碳纤维束自身性能得到最大利用,对应复合材料经向弯曲强度最好;浅交直联结构复合材料的Z经和Z纬弯曲强度累加值最大,其厚度截面上的综合弯曲性能最好,且其他各方向的弯曲强度较为均衡;浅交弯联结构内部纱线交织摩擦损伤严重,且经纱屈曲程度最大,对应复合材料经纬向弯曲性能均为最差。

厚截面复合材料固化温度不均匀性对力学性能的影响

通过对厚截面复合材料层合板不同部位设置隔离膜与热电偶的方法来测试厚截面复合材料在固化过程中沿厚度方向的温度分布。采用横向拉伸和短梁剪切测试手段,研究了厚截面复合材料制件固化过程中沿厚度方向的温度不均匀性对力学性能的影响规律,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了层合板力学性能测试后的断面微观形貌。结果表明,厚截面复合材料固化过程中沿厚度方向存在明显的温度梯度,随着温差的增加,拉伸强度、层间剪切强度力学性能呈下降趋势。以上层合板为参考对象,当层合板沿厚度方向温差为20.6℃时,其横向拉伸强度相差7.4%,层间剪切强度相差6.8%;当层合板沿厚度方向温差为10.2℃时,其横向拉伸强度相差3.8%,层间剪切强度相差3.4%。这是由于固化温度过高,树脂与碳纤维界面的结合强度降低。该研究为厚截面复合材料制件热压罐成型过程中温度场均匀调控的必要性提供了重要的实验依据及理论参考。

厚截面层板复合材料三维本构关系表征技术应用展望

厚截面层板复合材料三维力学性能试验尚未有统一的标准方法。精准的三维力学性能,尤其是完整的应力-应变关系,对于理解复合材料的复杂变形和失效机制十分关键,特别是在航空结构设计中扮演关键角色的高强玻璃纤维和碳纤维增强聚合物基复合材料。本文介绍了国外在层板复合材料三维本构关系表征技术方面的最新进展,论述了以数字图像相关全场变形测量辅助短梁剪切和小矩形板扭转试验,评估复合材料三个方向模量和强度,以及三个主材料面非线性剪切应力-应变曲线的新方法,总结了国内在厚截面层板复合材料三维本构关系表征方面的技术现状及其与国外差距。综述表明,数字图像相关测试中应力-应变场的对应关系、基于数字图像相关应变测量的材料本构关系反演是复合材料三维力学性能准确测试需要突破的关键技术点。

热处理工艺对Ti-6Al-4V ELI合金厚截面锻件力学性能的影响

针对截面厚度达200mm的损伤容限型Ti-6Al-4VELI合金锻件,开展了β热处理工艺和准β热处理工艺试验,对比分析了热处理工艺对锻件强度、塑性、断裂韧度、疲劳裂纹扩展速率的影响。研究结果表明,随着第一重退火温度从Tβ+15℃升高到Tβ+30℃、Tβ+60℃,锻件塑性下降明显。经准β工艺热处理后,锻件的β晶粒尺寸较小,塑性明显优于β热处理工艺。强度、断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率对β热处理温度不敏感。为达到良好的强度-塑性-韧性的综合性能匹配,Ti-6Al-4VELI合金厚截面锻件宜采用较低热处理温度(如Tβ+15℃)的β热处理工艺或准β热处理工艺。

低合金钢厚截面斗齿铸件的热处理工艺

分析了低合金钢厚截面斗齿在常规热处理条件下易出现齿腔裂纹和齿尖淬不透的成因,提出了具体的热处理工艺方案,消除了PC1000和SKA006的淬火裂纹,并获得了良好的硬度和韧性。

压力容器厚截面顶盖锻件制造工艺质量控制

压力容器整体顶盖,将管座、球形封头、大直径厚壁法兰进行一体化设计,顶盖截面形状复杂,结构多变,且锻件要求具有完整的金属流线。通过制造工艺改进及工艺薄弱环节的有效控制,锻件综合性能指称达到技术要求。