压合衬套冷挤压强化的残余应力的数值模拟

孔用衬套冷挤压强化的残余应力分布对实现优异的挤压效果起到重要的作用,而被挤压件材料和挤压量对挤压残余应力分布的影响显著。根据非线性接触摩擦理论,建立了基于压合衬套冷挤压强化的三维有限元模型,模拟获得了TB6钛合金、7050铝合金及TC4钛合金材料耳片孔强化的切向残余应力分布情况,并通过残余应力检测实验验证了有限元模拟的有效性;同时,研究了挤压量对耳片孔冷挤压强化残余应力状态的影响,揭示了切向残余应力沿着挤入面、中间面、挤出面以及衬套厚度方向的分布规律。研究结果表明:冷挤压孔强化后的残余应力在沿孔壁厚度方向上分布不均匀,切向残余压应力在中间面的分布区域最广;增大挤压量可以在一定程度上扩大压应力的分布范围,且能够提高区域压应力数值,但是也会引入部分拉应力,易产生褶皱现象;在相同的挤压条件下,TB6钛合金耳片冷挤压后所产生的切向残余压应力在应力数值和分布区域上都具有明显的优势。

双孔耳片衬套冷挤压强化的残余应力和疲劳寿命

为提高双孔耳片连接孔的疲劳强度和服役寿命,采用衬套冷挤压强化技术建立了双孔耳片挤压工艺的数值仿真模型,得到了应力的数值大小和分布区域变化规律。结合有限元分析和疲劳试验方法,获得了冷挤压后耳片-衬套试件的疲劳寿命,并对断口的宏观和微观形貌进行了分析。结果表明,挤压量的增大提高了切向残余压应力,同时扩大了压应力沿衬套厚度方向和耳片径向的分布区域。芯棒的挤压过程加剧了沿厚度方向应力分布的不均匀性,较大的压应力区域出现在距挤入面2~8 mm范围处。综合考虑挤压量对残余压应力平均值和分布区域的影响,确定最佳挤压量为4%,挤压量的适当增加可以有效提高构件的疲劳寿命。挤压量为1.5%时,疲劳试验所得疲劳寿命为316957次循环,疲劳寿命仿真值为338844次循环,二者相对误差较小。耳片-衬套构件的断裂位置均发生在孔的最小截面处,裂纹断裂方向与主应力方向基本垂直,出现了许多大小不一的裂纹条带。

带衬套冷挤压孔在三维状态下的有限元分析

针对目前在研究冷挤压孔边残余应力时，大都采用基于厚壁圆筒的轴对称小变形、平面应力状态、孔边受力为均布载荷等假设所带来的不足，提出了在三维真实模型状态下，考虑衬套对孔边受力的影响、试件在厚度方向上的应力差异等因素．研究了带衬套挤压件在加载、卸载及疲劳拉伸载荷状态下的应力分布，并和无衬套挤压时的状态进行比较，从机理上揭示了带衬套挤压在改善试件抗疲劳性能方面的优势所在．

压缩载荷对冷胀孔残余应力的影响

用考虑组合强化、增量理论的有限元法计算了２１２４－Ｔ８５１ 板件开缝衬套冷胀孔的残余应力场及其在压缩载荷作用下的变化情况。结果表明冷胀之后的压载循环将引起冷胀残余应力的衰减。一个足够大的压缩载荷能够使冷胀工艺给疲劳寿命带来的增益完全丧失。文中说明压缩载荷对冷胀的作用可以和超载后半周压载对裂纹的作用相比拟，建议在确定合理胀孔量时应当把它对所承受的载荷谱中压缩载荷的敏感性考虑在内，应当加强有关的疲劳对比试验研究及残余应力场测量研究。

基于试验的组合强化模型在弹塑性有限元中的应用

对LY12CZ铝合金材料的组合强化性能进行了测试。提出了一种基于试验的组合强化模型 ,编制了应用试验组合强化模型的弹塑性有限元程序 ,并对冷胀孔边的残余应力分布进行了计算。本文的试验组合强化模型在弹塑性有限元分析中的应用 ,对计算工程中的弹塑性问题有着实际的应用价值。

冷胀孔单边穿透裂纹的应力强度因子计算方法

给出孔单边穿透裂纹在残余应力作用下的应力强度因子计算方法和步骤，并用算例检验此方法的准确性。对于残余应力场已知的冷胀孔，用本文方法求孔单边穿透裂纹的应力强度因子是简单和准确的。

交变载荷下冷挤孔边压残余应力衰减的非单调性

用丰富的试验结果 ,发现了冷挤孔边切向压残余应力在拉 -拉交变载荷作用下的非单调性衰减规律。用塑性应力应变循环理论结合冷挤孔边残余应力的具体状态对这一规律进行了合理的分析。

交变载荷下孔边残余应力变化规律的无损研究

用高灵敏度的云纹干涉法，无损研究了冷挤孔边残余应力在交变载荷下的变化规律。使用１２００线／ｍｍ的闪耀正交光栅，实时测量了冷挤孔边正交方向上因残余应力衰减而引起的应变量，估算出了这些方向上的残余应力的衰减量，并研究了不同挤压量下的残余应力衰减规律。试验研究表明，ＬＹ１２ＣＺ试件的孔边残余应力在交变载荷作用下发生了衰减，孔边残余应力的衰减量受挤压量影响，挤压量越大，孔边的残余应力相对衰减量就越小。

低频条件下二维振动应力释放规律研究

对原有超声二维振动装置进行改进设计,使其在100 Hz以下的低频段内实现频率可调,并通过三轴加速度传感器检测振动输出端的振动特性,从而验证改进后装置的有效性。利用该装置对开缝衬套冷挤压强化孔的挤出面进行振动处理,并使用X射线衍射仪测量振动前后孔周围残余应力的变化。分析实验数据可知,相位差越大,振动前后平均应力变化率越大,且随着频率比增大,变化率呈现增大趋势。