高強(qiáng)鋁合金薄壁框架件具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等特點(diǎn),在航空器結(jié)構(gòu)件上有著廣泛應(yīng)用。薄壁件的制備和加工過(guò)程中會(huì)給零件內(nèi)部帶來(lái)大量的殘余應(yīng)力,使得零件存在尺寸不穩(wěn)定的現(xiàn)象。本文采用了一種常用于黑色金屬領(lǐng)域消減殘余應(yīng)力的工藝方法——振動(dòng)時(shí)效（Vibration Stress Relief,VSR）,選用7075鋁合金薄壁構(gòu)件為對(duì)象進(jìn)行了表面殘余應(yīng)力釋放及均化的實(shí)驗(yàn)探究,建立了有限元仿真模型,并從宏觀、微觀角度解釋其機(jī)理。研究成果不僅對(duì)薄壁構(gòu)件制備后的應(yīng)力和形變調(diào)控有實(shí)際的工程應(yīng)用價(jià)值,而且對(duì)其它方向的振動(dòng)時(shí)效研究有著重要的參考意義。主要研究工作如下:1.建立了平臺(tái)式振動(dòng)時(shí)效的仿真模型運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行時(shí)效過(guò)程的仿真模擬,由模態(tài)分析得到振型與激振頻率的關(guān)系,找到了共振區(qū),確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)。再經(jīng)諧響應(yīng)分析得到表面應(yīng)力變化的特點(diǎn),為后面均化應(yīng)力實(shí)驗(yàn)方案的制定提供了思路。2.通過(guò)振動(dòng)時(shí)效實(shí)驗(yàn)和位置交疊時(shí)效釋放和均化了表面應(yīng)力選用平臺(tái)式VSR對(duì)框架件進(jìn)行了時(shí)效實(shí)驗(yàn),由XRD（X-ray Diffraction）應(yīng)力分析后發(fā)現(xiàn)表面應(yīng)力得到一定程度上的松弛,釋放率范圍為9%-33%,明顯存在應(yīng)力釋放不均勻的現(xiàn)象... 

【文章來(lái)源】：中南林業(yè)科技大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２鋁合金薄壁構(gòu)件的加工??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｏｆ?ｔｈｉｎ－ｗａｌｌｅｄ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｍａｄｅ?ｏｆ?Ａ１?ａｌｌｏｙ??

中南林業(yè)科技大學(xué)碩士學(xué)位論文?培合金薄壁框架件在振動(dòng)時(shí)效下的表面應(yīng)力釋放與調(diào)控??作和計(jì)算都更加簡(jiǎn)單０】。對(duì)比前兩者，層削法破壞性最大，通過(guò)逐層銑削的方式??完全破壞材料來(lái)測(cè)量初始應(yīng)力，在銑削面的對(duì)稱面上貼上應(yīng)變片，每次銑削后原??有結(jié)構(gòu)形狀的應(yīng)力平衡被破壞，材料會(huì)自發(fā)的形成新的平衡，在新的平衡態(tài)下應(yīng)??變片會(huì)發(fā)生變形，層削法適用于多種材料，尤其是形狀規(guī)則的如厚板、塊狀的構(gòu)??件［２４］。??ｅ?．?－爹?＿?？??圖１．３鉆孔法測(cè)試??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｔｒｅｓｓ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｂｙ?Ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ｍｅｔｈｏｄ??無(wú)損應(yīng)力測(cè)試方法有中子衍射技術(shù)、超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和ｘ射線衍射技??術(shù)。中子衍射技術(shù)通常用來(lái)測(cè)量零件內(nèi)部的應(yīng)力，將中子流作為入射術(shù)照射零件，??零件內(nèi)部晶面滿足布拉格條件時(shí)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，通過(guò)研究衍射峰的峰值位置和強(qiáng)??度，可以獲得應(yīng)力和應(yīng)變的數(shù)據(jù)，中子衍射法測(cè)量應(yīng)力首先是測(cè)定材料中晶格的??應(yīng)變，再通過(guò)計(jì)算得到應(yīng)力變化，但是成本高昂且只適用較大試樣［２５１。超聲波無(wú)??損檢測(cè)技術(shù)是基于一種機(jī)械波，它能靈敏的反應(yīng)試件內(nèi)部的信息，超聲測(cè)量是建??立在聲彈性理論基礎(chǔ)之上的，利用受應(yīng)力材料中的聲雙折射現(xiàn)象測(cè)量殘余應(yīng)力。??超聲檢測(cè)智能檢測(cè)構(gòu)件的表面應(yīng)力，所研究對(duì)象主要是金屬材料中的鋼鐵和鋁制??品，應(yīng)用層面也是熱、焊接殘余應(yīng)力和螺栓應(yīng)力，其它方面的研宄還需要大量實(shí)??驗(yàn)基礎(chǔ)［２６］。??Ｘ射線衍射技術(shù)的依據(jù)是彈射力學(xué)以及Ｘ射線晶體學(xué)理論，理想的多晶體??初始狀態(tài)下沒(méi)有應(yīng)力存在，當(dāng)具有一定的應(yīng)力存在時(shí)，不同方位的同族晶面面間??距受應(yīng)力作用產(chǎn)生變化，入射的Ｘ射線衍射譜隨之位偏移后，由位偏移的數(shù)

中南林業(yè)科技大學(xué)碩士學(xué)位論文?招合金薄壁框架件在振動(dòng)時(shí)效下的表面應(yīng)力釋放與調(diào)控??的統(tǒng)計(jì)圖。??超聲波和裂＾??９％?ＷＭＩ＾＾ＳＢＩｉｉ１＾??鉆孔法ｍ??中子衍射法?Ｐ?３０％??１９％??塌?＿法?ｄ難：．??１６％?Ｘ射線法??２６％??解？?’．??■鈷？－法■?Ｘ射線法■?Ｋ削法中子衍射法超由波和裂紋尤度泌??圖１．４殘余應(yīng)力測(cè)ｔ方法應(yīng)用比例??Ｆｉｇ．?１．４?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｓｉｄｕａｌ?ｓｔｒｅｓｓ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｍｅｔｈｏｄ??１．３振動(dòng)時(shí)效的研究??】．３．１振動(dòng)時(shí)效的簡(jiǎn)介??振動(dòng)時(shí)效（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ?ｓｔｒｅｓｓ?ｒｅｌｉｅｆ，?ＶＳＲ）足通過(guò)對(duì)工件不斷地施加循環(huán)栽荷，從??而調(diào)整殘余應(yīng)力、穩(wěn)定工件尺寸精度的時(shí)效方式也是至今為止唯一種能進(jìn)??行二次時(shí)效的工藝。工程應(yīng)用的時(shí)效方式還冇以下兒種：??（１）自然時(shí)效（Ｎａｔｕｒｅ?ｓｔｒｅｓｓ?ｒｅｌｉｅｆ，?ＮＳＲ）：利用自然環(huán)境，將工件置于室外放??置一段時(shí)間，在經(jīng)歷了自然環(huán)境和時(shí)間的洗禮之后，但工件內(nèi)部達(dá)到一種穩(wěn)定的??應(yīng)力狀態(tài)，雖然釋放的殘余應(yīng)力有限，但能保持良好的尺寸精度，對(duì)工件的基體??有所強(qiáng)化，抗變形能力得到提高ｌ３Ｗ１ｉ。ＮＳＲ的原理是長(zhǎng)時(shí)間的放置后，石墨尖??端及其它線缺陷尖端逐步產(chǎn)生應(yīng)力集中，材料局部緩慢發(fā)生塑性變形，應(yīng)力得以??松弛。自然時(shí)效還會(huì)常被用來(lái)在其它時(shí)效方式后進(jìn)行，以避免其它時(shí)效后應(yīng)力Ｍ??彈現(xiàn)象的出現(xiàn)。這一時(shí)效方式經(jīng)濟(jì)成本低，時(shí)效周期過(guò)長(zhǎng)，而且時(shí)效效果不佳，??往往被人們棄用。??（２）熱時(shí)效（Ｔｈｅｒｍａｌ?ｓｔｒｅｓｓ?ｒｅｌｉｅｆ，ＴＳＲ）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同丸粒對(duì)鋁合金表面噴丸影響的仿真分析及實(shí)驗(yàn)[J]. 陳家偉,廖凱,李立君,高自成,鐘利萍.  表面技術(shù). 2019(09)
[2]振動(dòng)時(shí)效處理對(duì)7055-T7751鋁合金疲勞性能的影響[J]. 馬永波,崔騰飛,潘一帆,成書(shū)民,劉道新.  機(jī)械工程材料. 2019(08)
[3]殘余應(yīng)力對(duì)焊接接頭裂尖蠕變性能的影響[J]. 汪衛(wèi)兵,朱茂進(jìn),李凱,李小超,趙凌燕.  熱加工工藝. 2019(07)
[4]金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略[J]. 張紅霞.  世界有色金屬. 2019(02)
[5]振動(dòng)時(shí)效對(duì)鋁板表面應(yīng)力松弛均勻性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析[J]. 廖凱,朱家豪,余田,陳輝,鐘利萍,龔海.  振動(dòng)與沖擊. 2019(02)
[6]鋁合金薄壁構(gòu)件表面加工應(yīng)力的仿真與應(yīng)用[J]. 車興飛,廖凱,李立君,高自成,鐘利萍,龔海.  塑性工程學(xué)報(bào). 2019(05)
[7]復(fù)合時(shí)效消除工件殘余應(yīng)力的工藝研究[J]. 毛建中,郭靈智,周慧,宋建力.  鍛壓技術(shù). 2018(10)
[8]民用航空鋁合金材料產(chǎn)業(yè)化及其推廣應(yīng)用[J]. 徐晨光,劉科研,金龍兵,張魯輝,張銳.  鋁加工. 2018(05)
[9]振動(dòng)時(shí)效工藝在飛機(jī)制造中的應(yīng)用研究[J]. 馬永波.  新技術(shù)新工藝. 2018(08)
[10]基于位錯(cuò)密度演化的高頻振動(dòng)時(shí)效微觀機(jī)理[J]. 顧邦平,胡雄,徐冠華,賴金濤,潘龍.  稀有金屬材料與工程. 2018(08)

博士論文
[1]殘余應(yīng)力超聲無(wú)損檢測(cè)與調(diào)控技術(shù)研究[D]. 宋文濤.北京理工大學(xué) 2016
[2]飛機(jī)弱剛性鋁合金結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力和加工變形控制技術(shù)研究[D]. 張崢.南京航空航天大學(xué) 2016
[3]鋁合金厚板淬火—預(yù)拉伸內(nèi)應(yīng)力形成機(jī)理及其測(cè)試方法研究[D]. 廖凱.中南大學(xué) 2010

碩士論文
[1]VSR對(duì)7075鋁合金薄壁構(gòu)件表面應(yīng)力的影響[D]. 朱家豪.中南林業(yè)科技大學(xué) 2019
[2]特種焊接件殘余應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理分析及振動(dòng)時(shí)效研究[D]. 劉偉祥.北華航天工業(yè)學(xué)院 2019
[3]航空鋁合金薄壁框架件應(yīng)力—變形預(yù)測(cè)函數(shù)的構(gòu)建[D]. 張蕭笛.中南林業(yè)科技大學(xué) 2018
[4]振動(dòng)時(shí)效對(duì)鋁合金薄壁構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性的影響[D]. 熊冠華.中南林業(yè)科技大學(xué) 2018
[5]振動(dòng)處理工藝對(duì)鑄、焊件機(jī)械性能影響研究[D]. 孟祥旗.山東大學(xué) 2018
[6]殘余應(yīng)力高能聲束調(diào)控技術(shù)研究[D]. 任延飛.北京理工大學(xué) 2017
[7]X射線衍射法測(cè)量藍(lán)寶石單晶殘余應(yīng)力的研究[D]. 曾秋云.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[8]超聲沖擊法消減鉻鉬鋼焊縫殘余應(yīng)力的研究[D]. 劉娜.西安石油大學(xué) 2014
[9]振動(dòng)時(shí)效消除焊接殘余應(yīng)力的仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李曉.中北大學(xué) 2012
[10]7085鋁合金整體結(jié)構(gòu)件淬火殘余應(yīng)力分析及其消減工藝研究[D]. 王少輝.中南大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3358140