铝合金制件减少变形和稳定尺寸的加工和热处理试验

一、铝合金的变形 铝合金机械强度不太高而塑性较好(特别如变形铝合金),受到外力作用较易发生变形。在残余内应力作用下也会发生变形。金属晶体受力作用后晶格位错的位能增加,当它超过位错运动的激活能时,位错便沿某方向移动,金属就产生(微)塑性变形。铝合金制件内较大的残余内应力是由原材料和不适当的金加工、热处理所造成。由于残余内应力分布情况比较复杂,随着时间推移,它持久作用的结果,在零件某些薄弱环节产生永久性的微塑性变形,零件尺寸可能产生变化,影响了精度。铝合金制件加工发生变形的例子是比较多的,例如:     

固体火箭发动机药柱内应力的产生与预防

对固体火经柱裂纹的产生机理及改善裂纹的方法进行了探讨，认为药柱裂纹是药柱本身的内应力千成的，其机理是药柱内部的自由体积膨胀和交联收缩导致内应力产生。根据分析，通过寻找最佳材料配方和工艺参数来减少热应力的产生，并采取措施使已产生的内应力释放等方法，可减少或避免药柱裂纹的产生。     

碳纤维增强树脂基复合材料固化残余应力评估方法研究现状

在碳纤维增强树脂基复合材料设计及制备阶段，对成型过程残余应力进行准确的测试、评估，可为结构优化、工艺参数制定、模具参数选择等提供理论依据，也为后续应用阶段残余应力对复合材料构件性能结构稳定性影响研究提供基础。文中概述了碳纤维增强树脂基复合材料固化残余应力的形成机制，介绍了测试方法以及仿真模拟的原理、特点及在碳纤维增强树脂基复合材料残余应力评估中的应用，对仿真所需的主要性能参数的数值、测试方法进行了总结，基于仿真方法的多种优势，认为该方法为残余应力评估重点发展方向，提出该方法未来的研究重点，为进一步优化热物理、力学等性能时变特性模型，提高仿真模型的准确性，并将性能测试方法标准化；建立各类树脂、纤维仿真数据库；进行各类型复合材料构件的残余应力仿真结果准确度的验证研究。     

磨削用量对平面磨削残余应力的影响及应力预报

在建立了磨削表面残余应力及表面层残余拉应力峰值计算公式的基础上，进行进一步的分析，揭示了磨削用量对残余应力的影响程度及规律，并对残余应力分布的预报和控制进行了探讨。     

逐点挤压对焊接接头力学性能的影响

147铝合金焊接接头,经过逐点挤压矫形,翘曲变形大为减少,内应力分布得到改善,接头处残余应力由拉应力转为压应力。矫形后得到一定的强化,σ_b有所提高,σ稍有下降,但仍能满足产品结构使用要求。     

大型复杂构件制造过程残余应力演化与调控

归纳了残余应力的基本类型及各类残余应力的计算机仿真方法，概述了残余应力形成与演化行为及残余应力调控技术的研究现状。以机械臂基座本体淬火过程为例，展示了有限元仿真在大型复杂构件残余应力演化行为分析上的应用；以工字型材模压去应力为例，通过有限元仿真重现了变截面构件模压去应力的过程并分析了模压去应力的影响因素。讨论了残余应力仿真预测与调控技术应用于组件及其涵盖构件制造-服役全寿命周期的可行性，预测了其集成于智能制造技术体系的巨大潜力。     

基于压痕功的加工表面残余应力测试实验

可调距螺旋桨的加工表面质量对其高服役性能和长寿命服役具有直接而重要的影响。本文开展加工表面残余应力测量和数据处理的研究,采用基于压痕功的残余应力测量方法及神经网络求解算法,针对镍铝青铜材料力学性能,由有限元仿真分析得到关系数据库,训练神经网络,实现对镍铝青铜材料加工残余应力的求解。通过对镍铝青铜加工试件残余应力测量数据的计算与分析评价,开展了不同加工参数对残余应力影响规律的实验测量研究。通过测量实验与数据分析,获得了不同刀路下残留高度及机床不同转速与残余应力间的关系。测试实验表明:基于压痕功残余应力测试方法能评价不同加工参数下镍铝青铜材料的残余应力状态,可为实际加工生产提供工艺参数优化指导。     

固体发动机药柱公路运输随机振动响应分析

应用有限元法对不同路面、不同车速条件下整弹运输时某火箭发动机的随机振动响应进行了分析，得到了药柱内应力响应的分布规律及最大应力所在部位，为进一步进行药柱的疲劳损伤分析提供了依据。     

平面磨削残余应力的试验研究

对平面磨削表面层残余应力进行了试验研究。在回归正交试验的基础上，建立了表面残余应力、表面层残余拉应力峰值与磨削用量（磨削深度、工作合纵向速度、横向进给量）之间的数学关系。从而为平面磨削表面层残余应力的预报与控制打下基础。     

包覆药柱界面粘结质量的无损检测

利用错位电子散斑干涉技术，对包覆药柱界面粘结质量无损检测方法进行了研究，分析了影响检测结果的间距、图像判读、加载量、灵敏度和内应力等关键因素。试验结果表明，此方法可以检测最小直径3.6mm的人工脱粘区。     

硅液相外延工艺研究

根据硅液相外延研究过程中的现象及结果，具体讨论了硅液相外延工艺中四个关键环节，给出了衬底处理，溶源，衬底保护，残余熔体处理的方法。     

晶须增韧陶瓷的微裂纹演化及本构描述

本文利用作者改进的等效夹杂理论研究了含随机分布晶须和微裂纹陶瓷的微裂纹演化及由其引起的材料本构非线性，定量计算了热残余应变、晶须含量及尺寸比的影响，对材料的微裂纹演化及破坏过程进行了数值模拟，得到了一些有意义的结论     

消除残余内应力提高惯性器件稳定性途径的初探

本文从“内应力破坏惯性器件的稳定性”观点出发,着重在生产过程中对平台的精密零件,组件和元件采用消除内应力的稳定处理,获得了较好的效果。对稳定处理工艺方法也作了较详细的阐述。     

单向碳／碳复合材料的蠕变内应力

用应力降落法测定单向ＰＡＮ基碳纤维Ｔ３００增加热碳基复合材料在１９００－２３５０℃蠕变内应力σ０，结果及分析表明，对单向Ｃ／Ｃ复合材料，σ０不是一个材料常数，而是温度Ｔ、初始力σｓ及结构因子Ｓ的函数，即σ０＝σ０（ｔ，σｓ，Ｓ）。     

金属模板对复合材料层板固化过程中残余应力的影响

采用商业软件对带有铝板的复合材料层板固化全过程残余应力进行数值模拟计算。在固化瞬态温度场模拟中，采用有限差分法考虑固化动力学模型和热一化学模型强耦合的关系。在残余应力数值模拟中，化学收缩引起的应变在每一计算步以初始应变施加在复合材料结构上。基于以上技术，对带有铝合金的复合材料层板的固化全过程残余应力的进行分析，并分析了金属模板在分析中的作用。结果表明：金属模板改变了两种材料残余应力最大值的时刻；由于金属模板约束作用使带有铝板的复合材料层板在固化过程中承受更大的残余应力。     

大型铝合金薄壁框尺寸的稳定

大型铝合金薄壁框在加工或存放过程中的变形问题很突出,其变形的因素包括:装卡方法不当、热应力、残余宏观或微观内应力等,针对LD10CS大型薄壁框,除合理装夹、刀具锋利等措施外又采用了120℃高温与-609C或-196℃低温冷热循环处理工艺,设计三种处理规程,实践证明:Ⅲ方案有较佳的效果,型框刚加工完时平面度为0.15mm;椭圆度为0.16mm,三个月后分别为0.15mm;0.18mm,半年后为0.23mm;0.20mm。而对照件Ⅰ刚加工完时为0.8mm;2.5mm。对照件Ⅱ刚加工完时为0.17mm;0.12mm,两天后达0.30mm;0.15mm,三个月后最大变形达2mm。此外又经实践确认,避免内应力的突变也是避免变形的重要因素。     

再入航天器防热层/金属结构热匹配评价方法研究

概述了在轨温度交变环境下再入航天器防热层/金属结构热匹配的3种评价方法———温度交变试验、热应力理论计算和有限元模型分析。结合工程实际,介绍了3种方法的应用情况和应用特点:温度交变试验可以定性研究温度交变环境及胶层厚度对结构热匹配特性的影响;热应力理论计算能够在一定程度上量化结构热应力等结果;有限元模型分析可以获得结构任意时刻、任意位置的热应力与热变形的量化数据,具有较大的应用优势。通过对比分析,建议采用温度交变试验与有限元模型分析相结合的方法,以实现防热层/金属结构热匹配特性的准确评价,最终验证防热结构方案设计的合理性。     

液体火箭发动机阻尼机架减振特性研究

对具有橡胶——惯性结构的火箭发动机机架简化模型中动态载荷传播特性进行了研究。机架内动态载荷在依次通过橡胶-惯性结构粘贴位置时，携带的部分动能传递到橡胶材料内，导致机架内应力幅值显著低于能量交换前的应力。通过分析橡胶材料内外表面的速度，发现速度差引起了橡胶阻尼材料沿轴向发生剪切加载和卸载过程，并导致机架传递到橡胶材料的动态能量发生剪切变形的过程中被耗散吸收；此外，机架内动态载荷大小与机架内质点速度的变化量有关，机架内质点动能减小及运动速度降低是引起机架动态载荷幅值降低的根本原因。     

铝合金残余应力的降低和释放

从残余应力的产生和释放两个方面,讨论了降低和释放铝合金残余应力的各种方法及特点、适用范围和效果,提出了对解决铝合金加工变形问题的途径。     

冷轧Inconel718管材残余应力的模拟分析

采用有限元法构建了Inconel718管材冷轧过程的模拟计算模型,并分析研究了不同参数(送进量、压下量、轧制周期)对冷轧管材的残余应力的影响。模拟结果表明,随着轧制送进量的增加,冷轧管材的残余应力逐渐降低;而压下量以及轧制周期的增加会导致冷轧管材残余应力升高。