超声滚挤压轴承套圈表面残余应力预测模型建立

为实现对超声滚挤压轴承套圈表面残余应力的合理预测,以轴承套圈为研究对象,进行正交试验设计,分别建立了残余应力与各加工参数之间的传统BP神经网络、改进BP神经网络和遗传算法优化BP神经网络(GA-BP)数学预测模型。通过对三种预测模型进行对比分析,结果表明,轴承套圈表面残余应力预测模型预测精度由高到低依次是GA-BP、改进BP神经网络预测模型、传统BP神经网络预测模型;且GA-BP所建立的轴承套圈表面残余应力的预测模型的平均误差控制在2.58%,因此该预测模型可以进行不同参数下电轴承套圈表面残余应力的预测。

成形磨齿齿面残余应力测量与预测方法研究

成形磨齿通常是齿轮切削加工的最后一道工序,磨后齿面残余应力对齿轮的服役性能与寿命影响显著。传统基于X射线衍射方法的齿轮残余应力测量方法并未考虑齿面特殊几何特性,导致测量精度低。此外,磨齿工艺参数与磨前齿面状态对磨齿残余应力的影响规律不清。因此,本文提出一种考虑齿轮特殊几何特性的齿面残余应力测量方法与辅助工装夹具,并建立基于磨齿工艺参数的齿面残余应力预测模型,最后探讨了磨前齿面残余应力对磨后残余应力的影响。本文为非平面残余应力的测量提出了新方法,所提的齿面残余应力预测方法能够指导实际生产。

钛合金材料砂带磨削表面残余应力形成模型及其实验研究

目的建立钛合金材料砂带磨削参数到磨削后表面残余应力之间的数学模型并验证其有效性。方法综合应用弹性力学和碰撞力学建立材料表面微观结构力学模型,通过对外力作用下的力学模型的分析计算得到数学模型,再利用Simulink对其进行仿真分析,得到了一定磨削参数下钛合金砂带磨削表面残余应力与时间的关系图,最后进行了钛合金砂带磨削实验,验证了该数学模型的有效性并进行误差分析。结果所构建的数学模型仿真值与实测值变化趋势相似,有着较好的仿真效果。但是,在引入热量系数?之前,最大误差为62.98%,平均误差为16.43%,结果不够理想;而在引入热量系数?之后,最大误差为9.87%,平均误差为5.75%,精度上升明显,能够有效地预测表面残余应力的取值。结论综合应用弹性力学和碰撞力学来构建出钛合金材料砂带磨削表面残余应力形成模型,能够有效地表征其在一定加工参数下的表面残余应力。

残余应力平板表面裂纹的线弹簧模型

建立了残余应力平板表面裂纹的线弹簧模型,利用边裂纹权函数得到了裂纹表面上沿厚度非线性分布残余应力向线性分布转化的公式;基于Reissner板理论和连续分布位错思想,通过积分变换方法,推导了问题的控制方程和应力强度因子表达式;利用Gauss-Chebyshev方法给出了数值计算结果,并与现有的有限元解进行了比较,结果表明:该模型简单有效,而且精度较高。

工程陶瓷磨削表面残余应力的数学模型

作为特殊的硬脆工程材料,陶瓷零件的断裂强度和韧性对表面应力状态异常敏感,建立相应的数学模型是研究残余应力的理论基础。本文阐述了陶瓷材料在磨削过程中的弹塑性变形数学模型,建立了磨削温度模型,介绍了利用磨削参数进行编码的二次回归模型,从而为预测和控制残余应力数值及性质提供指导。

微切削已加工表面残余应力预测

准确预测残余应力对提高微小工件的可靠性非常重要。建立微切削残余应力的理论分析预测模型,应用有限元仿真方法,探求了不同切削速度和进给量下微切削45钢已加工表面残余应力分布规律,分析了切削速度和进给量对已加工表面残余应力的影响,为优化微切削过程和防止微小零件疲劳破坏提供可靠的依据。

光学薄膜残余应力分配预测模型计算方法研究

残余应力是光学薄膜研究的一个重要组成部分,它对光学元器件有很大的影响。根据弹性力学原理,基于应变不匹配,提出了一种可以预测薄膜残余应力分配的理论模型计算方法,并将计算结果与干涉仪测量值进行了对比。利用所建立的模型分析了薄膜参数变化时基底残余应力的变化情况。结果表明:所建模型合理;随着镀膜温度的增加,基底总残余应力随镀膜温度升高而呈增大的趋势;本征应力变化不太大;随着基底厚度的减小,基底上下表面应力呈增大的趋势,而薄膜应力则呈减小趋势,但变化趋势很小。基底的中心轴约位于基底上表面以下2/3处。

基于微切削模型的不锈钢研磨表面残余应力规律

目的基于单颗粒微切削模型,研究分析研磨工艺对HR-2抗氢不锈钢工件表面残余应力的演化规律与产生机制的影响。方法建立研磨磨粒单颗粒微切削残余应力数学模型,采用正交试验获得研磨工艺参数与表面残余应力大小、磨粒微切削切深和切向力回归方程,利用单因素试验对研磨工艺进行验证,获得研磨工艺参数对表面残余应力大小、表面磨粒切深和切向力的影响规律,并开展单因素试验结果与数学模型计算结果对比研究。结果试验中,磨粒粒径从10μm变化为50μm时,残余应力从–130 MPa变化至–345MPa;研磨压力从10 N变化至50 N时,残余应力从–135 MPa变化至–253 MPa;而转速的变化对残余应力结果的影响规律不显著。不同工艺参数试验中,模型所得计算值和试验值误差基本在10%以内。结论根据正交试验结果和单因素试验得出,研磨工艺对残余应力影响的显著度从高到低为磨粒粒径>研磨压力>研磨转速,磨粒切深和切向力与残余应力关系显著,建立的单颗粒研磨模型可以预测不同研磨工艺参数条件下的残余应力产生规律。

Cu-Ni-Sn合金精加工表面残余应力有限元仿真研究

为研究Cu-Ni-Sn合金精加工后表面残余应力层深分布及大小,根据室温和高温下Cu-Ni-Sn合金流动应力—应变曲线数据,构建了试验条件下Cu-Ni-Sn合金的J-C本构模型,采用有限元分析法研究了切削参数和刀具几何角度对Cu-Ni-Sn合金加工表面残余应力的影响规律,并采用正交试验法和极差分析法对表面残余应力进行了优化分析。分析结果表明:Cu-Ni-Sn合金精车加工后,表层残余应力呈现“勺型”分布,表层残余拉应力沿深度方向转变为压应力;表层最大残余拉应力和最大残余压应力与切削速度和切削深度呈正相关,最大残余拉应力随刀具前角增大而减小;表层残余拉应力与最大残余压应力随刀具后角的增大而减小;采用正交试验法和极差分析法得到对表层最大残余拉应力的影响显著性排序为切削速度>刀具前角>刀具后角>切削深度。

钛合金的已加工表面残余应力的数值模拟

为了揭示高速切削对航空钛合金加工表面残余应力的影响,利用三维斜角切削有限元模型对钛合金Ti6Al4V的高速切削加工过程进行了模拟,获得了不同切削速度和不同切削深度下的已加工表面残余应力分布.模拟结果表明:切削速度对已加工表面残余应力具有重要影响,而切削深度对已加工表面残余应力影响较小;已加工表面层残余应力为拉应力,沿深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力;3个主方向的残余应力值随切削速度的增加而增加,而随切削深度的增加无明显变化;切削速度和切削深度对残余应力层的厚度影响都很小.

滚压工艺对EA4T车轴表面质量完整性的影响及预测模型建立

表面质量完整性是决定车轴使用寿命和机车行驶安全的关键因素,滚压工艺对车轴表面质量完整性产生重要影响。通过EA4T车轴滚压正交试验,研究了工艺参数对表面质量完整性影响规律,建立了滚压表面粗糙度与残余应力预测模型,并进行回归方程方差分析与残差分析,验证了预测模型的有效性。结果表明:工艺参数中进给速度对表面粗糙度和残余应力的作用最为显著,贡献率分别为粗糙度91.70%、周向残余应力48.95%、轴向残余应力48.18%。此外,滚压道次与滚压深度分别对周向和轴向残余应力有较大影响,贡献率分别为39.15%和33.19%;与其它因素相比,滚压速度对表面硬度影响较大,贡献率达到54.7%。

刀片表面粗糙度对工件表面残余应力分布影响的分析

目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质合金刀片,通过对不同表面粗糙度的刀片进行四因素四水平的正交切削实验获得切削力,结合切削力的实验结果及刀-屑之间的摩擦模型,获得刀-屑间的摩擦系数,基于Advant Edge FEM对切削残余应力进行模拟仿真。最后,结合实验对仿真模型的合理性进行验证。结果采用表面粗糙度为0.02、0.04、0.08、0.2μm的硬质合金刀片切削45钢时,工件表面的最大残余应力分别为621.51、655.46、654.69、687.29 MPa。采用表面粗糙度为0.02μm的硬质合金刀片切削与采用表面粗糙度为0.2μm的硬质合金刀片切削相比,工件表面的最大残余应力减小了10.58%。结论硬质合金刀片的表面粗糙度越小,切削工件表面的残余应力越小。

超声滚挤压轴承套圈表层残余应力模型

通过超声滚挤压强化试验,检测了不同工艺参数下残余应力的数据,分析了轴承套圈表层残余应力的变化规律,探究了超声滚挤压工艺参数对轴承套圈表层残余应力的影响,建立了超声滚挤压残余应力的回归模型并验证了其可靠性。研究结果表明,超声滚挤压强化后试样表层残余应力为压应力,残余压应力随进给量和主轴转速的增大而减小,随静压力的增大均呈增大趋势,且随着静压力的增大,残余压应力峰值点由表层向基体方向移动;所建立的超声滚挤压残余应力回归模型的最大相对误差为3. 78%,可以对不同超声滚挤压工艺参数的残余应力进行预测及工艺参数优化。

冷滚打成形表层残余应力模型建立

为提高冷滚打成形工件的表面性能,实现对冷滚打成形过程中残余应力的控制,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法测量冷滚打成形花键齿廓不同位置的残余应力,依据实验结果采用响应曲面法建立冷滚打成形花键齿廓齿根处、分度圆处和齿顶处的残余压应力峰值和残余压应力层深与冷滚打成形参数的关系模型,对比分析了实验结果与模型的预测结果。研究表明所建立的残余压应力峰值模型的最大预测误差为3.3%,残余压应力层深模型的最大预测误差为6.1%,预测结果具有较高的可信度,可以进行不同冷滚打成形参数的齿廓空间残余应力和残余压应力层深度的预测。

基于支持向量机的高强钢薄板对接焊残余应力分布预测方法研究

焊接变形一直是困扰船舶建造质量的关键问题,变形由焊后残余应力产生。为了预测残余应力的分布情况,本文针对薄板对接焊采用支持向量机(SVM)算法,以薄板的长、宽、厚、焊接电流、电压、焊接速度及焊接形式共7个主要特征参数为模型的输入量,分别建立以薄板对接焊残余纵向拉应力分布宽度Ws、高应力区宽度B1和残余拉应力极大值S为目标的预测模型。结果表明,支持向量机预测模型具有较高的预测精度和推广价值。

超声磨削表面残余应力工艺实验与回归分析

为了探索超声磨削的工艺特性,研制了轴向超声磨削加工实验装置,对45钢进行实验研究,采用i XRD便携式高速残余应力分析仪测量磨削表面残余应力,从实验角度分析磨削工艺参数对残余应力的影响,建立了残余应力关于磨削深度、超声振幅和砂轮线速度的回归方程,并用该方程预测表面残余应力.研究结果表明:普通磨削和超声磨削均在试件表面产生残余压应力,且轴向方向的残余压应力显著大于磨削方向的残余压应力;磨削深度和超声振幅能够增大残余压应力,砂轮线速度的增加会降低残余压应力;预测值与实验值的最大相对误差不超过5%,验证了该模型能有效预测超声磨削加工表面残余应力.

焊接残余应力平板多个共面表面裂纹的应力强度因子

采用线弹簧模型求解含焊接残余应力平板多个共面任意分布表面裂纹的应力强度因子。利用边裂纹权函数给出了裂纹表面上沿厚度非线性分布的残余应力向线性分布的转化公式。基于Reissner板理论和连续分布位错思想,将含多个共面任意分布表面裂纹的无限平板问题归结为一组Cauchy型奇异积分方程,并采用Gauss-Chebyshev方法获得了奇异积分方程的数值解。以三共面表面裂纹为例,计算了表面裂纹的应力强度因子,并讨论了裂纹间距、裂纹几何形状等因素对应力强度因子的影响。

铣削残余应力的RBF宏观预测及分子动力学微观分析

为了通过预选切削参数来准确预测残余应力,从而提前调整切削参数以提高零件加工精度,分别从宏观预测和微观分析两个角度展开研究。宏观上为了提高残余应力预测精度,提出以45#钢为研究对象,构建优化扩展系数SPREAD后的径向基函数(RBF)神经网络,并将预测结果与实验值和有限元仿真值对比,证明了较有限元预测铣削残余应力而言,进行SPREAD优化后的RBF神经网络预测具有较高的准确性和优越性;微观上建立分子动力学(MD)模型,对相同条件下的铣削过程进行模拟仿真,将模拟结果与实验结果进行对比,发现残余应力在宏观上与微观之间存在负相关的潜在联系,为通过工艺处理调整工件微观结构以改善残余应力提供可行性验证。

管道环焊缝接头焊接残余应力预测

本文利用 ADINA非线性分析有限元程序 ,对低碳钢管道环焊缝接头焊接残余应力进行计算 .在热弹塑性有限元分析模型中考虑了材料热物理和力学性能依赖于温度变化 .计算预测结果表明 :在管道接头内表面焊缝中心及近缝区轴向和环向残余应力均为拉应力 ;随离开焊缝距离的增加 ,逐渐过渡为压应力 .在管道接头外表面焊缝中心处的轴向残余应力为压应力 ,而环向残余应力为拉应力 .计算预测值与实测值基本一致 。

表面完整性研究用预测模型的研究进展

综述了国内外表面完整性研究时采用的预测模型的种类、应用等研究现状。详细阐述了使用分析模型和数值模型对材料切除过程中零件表面的显微结构、残余应力等表面完整性参数的预测,并指出了影响预测模型准确性的一些因素。