功能梯度涂层热残余应力

涂层中的残余应力严重影响着涂层零件的机械完整性与操作可靠性。对于功能梯度涂层,由于各界面位移协调条件的限制,很难得到涂层内部残余应力的闭合解。基于传统的悬臂梁理论,获得了功能梯度涂层热残余应力的闭合解;这一分析模型的优点是残余应力的闭合解与涂层层数无关。讨论了采用传统的近似解所带来的误差, 针对含不同层数的ZrO2/NiCoCrAlY功能梯度涂层内部的残余应力进行了计算。另外,对应力诱导的涂层失效模型也进行了分析。

连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的研究进展

综合论述了连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的分析方法如:X 射线衍射和中子衍射方法、剥层法、基片弯曲法以及选择基体腐蚀法等,以及热残余应力对复合材料力学性能的影响。就热残余应力的影响因素总结了人们在降低复合材料热残余应力方面所作的各种努力,在此基础上指出了当前研究存在的缺陷和今后的发展方向。

高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究

利用透射电镜观察了 δ- Al2 O3短纤维增强 Al- 5 .5 Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。同时 ,基于该类复合材料的单纤维模型 ,利用弹塑性有限元分析方法 ,研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况 ,并讨论了热残余应力对界面行为的影响。最后 ,讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响。研究表明 ,不同环境温度下 ,界面具有不同的微观结构和热残余应力特征 ,这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化。

金属基复合材料的热残余应力研究进展

综述了金属基复合材料热残余应力的研究进展，分析了复合材料中热残余应力的产生条件及松弛行为；介绍了热残余应力的理论分析及测量方法；讨论了热残余应力对复合材料组织结构及性能的影响，并指出有待深入研究的问题。

薄壁塑件注射压缩成型热残余应力仿真研究

使用Moldflow MPI/Injection-compression模块对薄壁塑件顺序注射压缩成型工艺进行了仿真,采用单因素试验研究了熔体温度、模具温度、延迟时间、压缩距离、压缩速度、压缩压力和保压压力对脱模后热残余应力的影响。仿真结果表明,顺序注射压缩成型薄壁制件热残余应力分布规律与常规注射成型相似,但是前者热残余应力较小且沿流动方向更为均匀;热残余应力随熔体温度、模具温度、压缩距离、压缩速度的增加而减小,随延迟时间和保压压力的增加而增大;压缩压力大于熔体流动阻力后,继续增大压缩力对热残余应力无影响。

金属基复合材料的热残余应力力学模型研究进展

金属基复合材料在高温制备的冷却过程中或热处理过程中由于组分间热膨胀系数 (CTEs)的差异会产生较大的热残余应力 ,热残余应力对复合材料的宏观性能有着重要的影响。本文综述了分析金属基复合材料热残余应力的有限元模型和解析模型等理论模型 。

颗粒增强铝基复合材料热残余应力分析

碳化硅颗粒增强铝基复合材料在高温制备冷却过程中会产生较大的热残余应力场。热残余应力的存在对材料尺寸稳定性有较大影响从而影响到材料在应用中的精度。本文采用XRD测量了复合材料内部残余应力,分析了不同因素对热残余应力的影响。XRD测量结果表明:不规则形颗粒增强SiCp/ZL101复合材料中热残余应力高于近球形SiCp/ZL101复合材料;复合材料中热残余应力随着增强体颗粒粒径的减小而增大;水冷处理后的复合材料中热残余应力最大,空冷次之,炉冷最低。

复合材料身管的热残余应力

根据圆筒的弹性力学理论,建立了带金属内衬的纤维增强复合材料身管的热残余应力模型,考虑了复合材料加工固化过程中的温度和缠绕角度等参数的变化.基于该模型编制了计算复合材料身管的热残余应力的程序.以T300/环氧树脂复合材料为例,计算了复合材料身管径向、周向和轴向的热残余应力,得到复合材料身管中的热残余应力随缠绕角的变化规律.结果表明复合材料身管中由固化温度变化引起的周向和轴向的热残余应力比径向的大,缠绕角在45°左右时各个方向热残余应力值最大.

颗粒形状对铝基复合材料热残余应力影响的有限元分析

通过复合材料显微组织观察,建立了平面应力状态的复合材料组织模型,利用有限元方法对Al2O3P/2024Al复合材料和SjCp/2024Al复合材料淬火过程的热应力进行了数值模拟,研究了颗粒形状对铝基复合材料淬火处理过程下热残余应力的影响.结果表明,由于增强颗粒与铝基体之间的热膨胀系数差异较大,淬火处理后颗粒和基体的界面附近产生很大的热残余应力场,同时基体发生塑性应变.

短纤维增强金属基复合材料的热残余应力及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响

运用空间轴对称有限元方法 ,研究了短纤维增强金属基复合材料热残余应力的分布及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响。研究表明 ,在拉伸和压缩载荷下 ,热残余应力可导致不对称的应力分布 ;热残余应力降低拉伸时的应力传递 。

三维塑料注射成形热残余应力及收缩模拟

充模结束后的保压、冷却过程中,塑料熔体与凝固区域并存,对处于不同温度的塑料材料,分别采用可压缩粘性模型、线形粘弹性模型与弹性模型,建立了充模后的三维两相耦合计算模型及翘曲计算模型,模拟了热残余应力、收缩变形的演变过程。数值算例表明,耦合计算模型的模拟结果与实验结果在制品厚度部分区域较好地吻合,能模拟不同工艺条件对热残余应力与收缩的影响。

基体预热温度对热障涂层热残余应力影响的研究

研究了用等离子喷涂工艺制备ZrO2 NiCrAl LD 8基体的热障涂层过程中,基体预热温度对热障涂层热残余应力的影响。通过有限元计算分析,表明选择合适的基体温度,能大大降低热障涂层的热残余应力,为喷涂制备过程中基体预热温度的选择提供了参考。

金属基复合材料中热残余应力的分析方法及其对复合材料组织和力学性能的影响

对目前金属基复合材料热残余应力的分析方法进行了概述,并对热残余应力对金属基复合材料的性能影响进行了分析,提出了目前在复合材料热残余应力的实验分析和理论计算中仍存在的问题以供材料科学工作者共同研究解决。

纤维增强金属基复合材料中轴向热残余应力分析

采用ANSYS有限元分析软件,通过显微复合材料模型,系统地分析了纤维直径、TiC中间层厚度、纤维体积分数和制备温度等因素对SiC纤维增强Cu基复合材料轴向热残余应力的影响特征。结果表明,纤维直径的变化并不影响热应力的大小,但直径越小应力梯度越大;TiC中间层的厚度变化对自身及基体中的应力影响较小;但制备温度的变化对TiC层中的热应力影响较大;纤维体积分数的变化对纤维和基体中的热应力也有着非常显著的影响。

非连续增强金属基复合材料的热残余应力

详细地论述了非连续增强金属基复合材料热残余应力的产生、松弛机理以及热残余应力对材 料组织和性能的影响,并预测了今后的发展方向。指出增强体与基体的线膨胀系数之差、界面结合和温度变 化是产生热残余应力的必要条件,非连续增强金属基复合材料的热残余应力的松弛将使得金属基复合材料 基体内的位错密度增加,热残余应力使复合材料的拉伸强度降低。

含FGM的涂层结构中热残余应力的分析与优化

本文利用有限元方法和优化理论，对含ＦＧＭ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ Ｇｒａｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）层的热喷涂构件中的残余应力进行了数值分析，并获得了ＦＧＭ内各组份体积含量分布的最优化形式和参数ｐ。同时，我们也研究了喷涂构件的几何形状、涂层及基底的材料性能对于ｐ的影响规 律。在本文的分析中，考虑了基底材料和ＦＧＭ的塑性变形以及其性能对于温度的依赖。本文 的工作将有利于含ＦＧＭ层的热喷涂构件的设计与生产。

热残余应力对树脂基磁致伸缩复合材料动静态磁致伸缩性能的影响

树脂基磁致伸缩复合材料的固化温度及测试与使用温度存在差异,磁致伸缩粒子与基体的热膨胀系数也不同。这将在粒子周围产生热残余应力,并影响复合材料的磁致伸缩性能。理论分析了热残余应力的大小及其影响因素,发现其值随温差增大或粒子体积分数减小而增大。继而,以在不同温度下固化的Terfenol-D颗粒体积分数为20%和50%的环氧基复合材料为研究对象,对理论分析进行了试验验证。试验结果表明:随固化温度升高,由于热压应力的增大,复合材料的动静态磁致伸缩性能均得到提高;粒子体积分数的增加在降低其所受的热压应力的同时,也提高了功能体的含量,材料磁致伸缩系数的升降取决于这两个作用的耦合。

单向短纤维复合材料中热残余应力研究

基于单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型，利用轴对称弹塑性有限元分析方法，研究了该类复合材料中热残余应力的大小和分布情况以及各种微结构参量的变化对它的影响，同时还讨论了热残余应力的存在对基体与纤维之间应力传递的影响。研究表明，热应变的不匹配导致纤维受压，基体受拉，界面法向受压。热残余应力的存在降低了基体与纤维间的应力传递，不利于复合材料整体性能的提高。

树脂基纤维复合材料的热残余应力数值分析

以环氧树脂R368-1/硼纤维复合材料为研究对象,采用柱体单胞结构,建立了三维有限元分析模型。考虑试样加工制备过程和常温使用时的温度差,对残余应力分布特点和应力水平进行了讨论,给出了应力分布云图和应力沿径向的分布规律。进一步考察了纤维体积分数、温度差和附加界面层对残余应力分布的影响,结果表明,基体主要受拉伸应力作用,纤维主要受压缩应力作用,纤维体积分数增加和附加界面层有助于改善复合材料中残余应力的分布,试样制备温度的升高对纤维中应力的增加具有较大影响。

电镀硬质氧化铝薄膜热残余应力测量

欲改善电镀氧化铝薄膜/铝合金基体体系的服役寿命,需从整体上掌握其力学性能。为此,分别制备了特殊的铝合金热残余应力试样和沉积夹具,采用硫酸阳极氧化法在铝合金基体上制备了10～60μm厚电镀硬质氧化铝,通过曲率法测试了试样的热残余应力,并分析了薄膜厚度与其热残余应力之间的关系。结果表明:10～60μm厚的电镀硬质氧化铝薄膜热残余应力为较小的拉应力,且随着厚度的增加,应力值呈线性下降趋势。