為探究淬火殘余應(yīng)力對(duì)鋁合金厚板疲勞裂紋擴(kuò)展的影響規(guī)律,建立7075鋁合金厚板表面三維裂紋數(shù)值仿真模型。采用順序熱力耦合法求解淬火殘余應(yīng)力場(chǎng),將殘余應(yīng)力場(chǎng)作為初始載荷條件求解裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子,并與無殘余應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子值進(jìn)行對(duì)比,研究?jī)煞N條件下應(yīng)力強(qiáng)度因子的分布規(guī)律和兩者之間的異同;通過分析在初始淬火殘余應(yīng)力條件下不同半徑裂紋受不同均勻拉應(yīng)力荷載作用時(shí)的裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子隨裂紋位置角的演變曲線,探究淬火殘余應(yīng)力對(duì)裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)的影響規(guī)律。結(jié)果表明,淬火殘余應(yīng)力的存在改變了鋁合金厚板應(yīng)力強(qiáng)度因子的分布規(guī)律和裂紋的擴(kuò)展趨勢(shì),淬火殘余應(yīng)力使表層附近的裂紋擴(kuò)展受到遏止,裂紋易于在厚度方向優(yōu)先擴(kuò)展。

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖1裂紋區(qū)網(wǎng)格單元(a)和裂紋模型的約束方式(b)

本文選取7075鋁合金模型的規(guī)格為:200mm×200mm×50mm(長(zhǎng)×寬×高)。考慮到表面裂紋的對(duì)稱性，有限元模型的尺寸為鋁合金模型的1/4。把裂紋模型分割成3個(gè)區(qū)域(裂紋區(qū)、過渡區(qū)和非裂紋區(qū))進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，單元類型C3D20R。其中裂紋區(qū)網(wǎng)格較小，如圖1(a)所示，....

圖2冷卻40s溫度場(chǎng)(a)和淬火后橫向殘余應(yīng)力(b)分布圖

圖2(a)是浸沒淬火40s時(shí)溫度場(chǎng)分布云圖，圖2(b)是淬火結(jié)束后殘余應(yīng)力場(chǎng)分布云圖�？梢钥闯龃慊饸堄鄳�(yīng)力的分布呈現(xiàn)“外壓內(nèi)拉”的狀態(tài)，應(yīng)力值的分布范圍約為-202～144MPa，其中最大拉應(yīng)力分布在表層棱邊處附近，最大壓應(yīng)力分布在心部附近。淬火殘余應(yīng)力形成機(jī)理是劇烈的淬火過....

圖3沿厚度方向(a)和沿寬度方向(b)的橫向殘余應(yīng)力分布曲線圖

為了便于討論，把求解出的SIFs值由公式(2)轉(zhuǎn)化為無量綱化應(yīng)力強(qiáng)度因子Kln進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)施加淬火殘余應(yīng)力且所受均勻拉應(yīng)力恒定時(shí)，不同裂紋半徑下的Kln值如圖4(a～d)所示�？梢钥闯�，在無施加殘余應(yīng)力條件下，Kln值隨裂紋半徑增加而增大;無論裂紋半徑如何變化，Kln的最大值總是....

圖4不同半徑下無量綱化應(yīng)力強(qiáng)度因子隨裂紋位置角的變化曲線圖

當(dāng)施加淬火殘余應(yīng)力且裂紋半徑恒定時(shí)，不同均勻拉應(yīng)力下的Kln值如圖5(a～b)所示。從圖5可以看出，在無施加殘余應(yīng)力條件下，Kln值隨著均勻拉應(yīng)力的增大而逐漸減小，越接近表面位置變化趨勢(shì)越急劇，隨著裂紋位置角的增大而趨于緩慢。在施加殘余應(yīng)力條件下，Kln值隨著裂紋位置角的增大而逐....

本文編號(hào)：3980775