本文關(guān)鍵詞：大型鋁合金構(gòu)件淬火殘余應(yīng)力分析及其消除工藝研究

  更多相關(guān)文章： 7050鋁合金 長緣條構(gòu)件 數(shù)值仿真 淬火殘余應(yīng)力 模壓法

【摘要】：大型7050鋁合金長緣條構(gòu)件經(jīng)過最后一道固溶時(shí)效熱處理工藝,可以大幅提高構(gòu)件的力學(xué)性能,但該工藝的淬火過程引入較大的殘余應(yīng)力,嚴(yán)重降低構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性和使用壽命。因此,如何控制并消除大型鋁合金構(gòu)件淬火殘余應(yīng)力是一個(gè)值得關(guān)注的課題。論文研究了不同淬火溫度對7050鋁合金組織的影響,進(jìn)行了材料熱膨脹系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測量,為數(shù)值分析模型提供可靠的材料參數(shù)。建立了淬火過程數(shù)值模型,借助ABAQUS軟件,分析了構(gòu)件淬火過程溫度場及應(yīng)力場的動態(tài)演變規(guī)律。模擬結(jié)果表明,淬火過程中,構(gòu)件表面應(yīng)力經(jīng)歷了先拉后壓的狀態(tài)轉(zhuǎn)變,而其內(nèi)部則經(jīng)歷了先壓后拉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變,最終在構(gòu)件表面殘留較大的壓應(yīng)力。尤其在腹板和筋板交匯的表面圓角處,殘留的壓應(yīng)力更大,而在構(gòu)件心部殘留較大的拉應(yīng)力。且淬火后構(gòu)件發(fā)生了翹曲、收縮變形。研究了淬火工藝參數(shù)(介質(zhì)水溫、淬火溫度、淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間)對構(gòu)件殘余應(yīng)力及變形的影響規(guī)律。研究表明,介質(zhì)水溫對殘余應(yīng)力及變形的影響最大,當(dāng)介質(zhì)水溫從25℃增加到80℃時(shí),殘余應(yīng)力最大值減小了52%;淬火溫度由465℃提高到495℃時(shí),殘余應(yīng)力最大值提高了17%。進(jìn)一步分析比較了1.5%、2.5%、4%的模壓量下構(gòu)件殘余應(yīng)力的消除水平。當(dāng)施加1.5%的壓縮量時(shí),構(gòu)件表面及心部殘余應(yīng)力消除效果均不明顯;當(dāng)壓縮量增加至2.5%時(shí),殘余應(yīng)力最大消除量達(dá)到了90%,消除效果較好;繼續(xù)增大壓縮量至4%,殘余應(yīng)力消除水平未明顯提高,反而引入了新的殘余應(yīng)力。因此,選擇2.5%的壓縮量較合適。為了驗(yàn)證大型長緣條構(gòu)件淬火殘余應(yīng)力數(shù)值分析模型的準(zhǔn)確性,制作了7050鋁合金小試件,完成試件淬火及模壓實(shí)驗(yàn),通過XRD檢測了實(shí)驗(yàn)后的殘余應(yīng)力,最后采用與長緣條構(gòu)件相同的仿真參數(shù),對小試件的淬火及壓縮過程進(jìn)行了數(shù)值仿真。對比試件實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果,發(fā)現(xiàn)二者殘余應(yīng)力差別較小,表明該大型構(gòu)件數(shù)值分析模型較可靠。
【關(guān)鍵詞】：7050鋁合金 長緣條構(gòu)件 數(shù)值仿真 淬火殘余應(yīng)力 模壓法
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG166.3
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 殘余應(yīng)力研究發(fā)展概況10-13
• 1.2.1 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生10-11
• 1.2.2 殘余應(yīng)力的影響11-12
• 1.2.3 殘余應(yīng)力的測量12-13
• 1.3 淬火模擬技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 殘余應(yīng)力消除技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 研究目標(biāo)及內(nèi)容15-17
• 1.5.1 研究目標(biāo)15
• 1.5.2 研究內(nèi)容15-17
• 2 試驗(yàn)材料及方法17-23
• 2.1 研究思路17
• 2.2 試驗(yàn)材料17-18
• 2.3 試驗(yàn)研究方法18-19
• 2.3.1 金相組織觀察18
• 2.3.2 DSC熱分析18
• 2.3.3 壓縮試驗(yàn)18
• 2.3.4 熱膨脹實(shí)驗(yàn)18
• 2.3.5 殘余應(yīng)力檢測實(shí)驗(yàn)18-19
• 2.4 研究對象19
• 2.4.1 某大型飛機(jī)長緣條構(gòu)件19
• 2.4.2 鋁合金試件19
• 2.5 淬火過程的數(shù)學(xué)模型19-22
• 2.5.1 溫度場數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.5.2 應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.5.3 模壓過程應(yīng)力場數(shù)學(xué)模型22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 3 鋁合金長緣條構(gòu)件淬火過程熱力耦合分析23-41
• 3.1 7050鋁合金淬火溫度分析23-24
• 3.2 構(gòu)件淬火過程數(shù)值模型24-29
• 3.2.1 構(gòu)件淬火過程有限元模型的建立24-25
• 3.2.2 模擬計(jì)算參數(shù)的確定25-28
• 3.2.3 熱力耦合模擬計(jì)算求解流程28-29
• 3.3 構(gòu)件淬火溫度場及殘余應(yīng)力應(yīng)變分析29-35
• 3.3.1 淬火溫度場分析29-31
• 3.3.2 淬火殘余應(yīng)力模擬結(jié)果與分析31-32
• 3.3.3 淬火殘余應(yīng)力變化規(guī)律32-34
• 3.3.4 構(gòu)件淬火變形結(jié)果與分析34-35
• 3.4 構(gòu)件殘余應(yīng)力及變形的控制因素35-40
• 3.4.1 淬火溫度對淬火殘余應(yīng)力及變形的影響規(guī)律35-37
• 3.4.2 淬火介質(zhì)水溫對淬火殘余應(yīng)力及變形的影響規(guī)律37-38
• 3.4.3 淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間對淬火殘余應(yīng)力及變形的影響規(guī)律38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 模壓法消除長緣條構(gòu)件殘余應(yīng)力的研究41-51
• 4.1 構(gòu)件模壓過程理論描述41-42
• 4.2 建立構(gòu)件模壓過程仿真模型42-44
• 4.3 構(gòu)件模壓分析44-49
• 4.3.1 模壓量對構(gòu)件淬火殘余應(yīng)力消除效果分析44-47
• 4.3.2 最佳壓縮量下淬火殘余應(yīng)力變化規(guī)律47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 5 7050鋁合金試件淬火及模壓過程驗(yàn)證分析51-60
• 5.1 試件淬火模壓實(shí)驗(yàn)及殘余應(yīng)力檢測51-53
• 5.2 試件淬火及模壓過程模擬分析53-59
• 5.2.1 試件淬火過程及模壓仿真模型建立53-54
• 5.2.2 試件淬火過程應(yīng)力場模擬結(jié)果54-56
• 5.2.3 試件模壓后殘余應(yīng)力結(jié)果與分析56-57
• 5.2.4 不同模壓量下試件的殘余應(yīng)力57-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 6 結(jié)論及展望60-62
• 6.1 結(jié)論60-61
• 6.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 附錄 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文的目錄67

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;第12屆全國殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)交流會在武漢召開[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊);2003年01期

2 陳鵬;振動消除宏觀殘余應(yīng)力的機(jī)理研究[J];電焊機(jī);2005年01期

3 ;第15屆全國殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)交流會第1輪通知[J];電鍍與環(huán)保;2009年03期

4 ;第15屆全國殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)交流會于10月在重慶召開[J];中國表面工程;2009年03期

5 周喜來;蔣士杰;劉瑞光;;石化在役設(shè)備的焊縫殘余應(yīng)力的消除與控制[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2012年02期

6 ;第17屆全國殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)會議暨國際殘余應(yīng)力研討會(第1輪通知)[J];中國機(jī)械工程;2013年08期

7 ;2013年全國殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)會議暨國際殘余應(yīng)力研討會將在上海召開[J];中國表面工程;2013年02期

8 高路;圓筒殘余應(yīng)力的測定法[J];化工設(shè)備設(shè)計(jì);1979年04期

9 李廣鐸;蘇建新;王維容;劉柏梁;;鞲鞴?jié)q圈殘余應(yīng)力的測試與分析[J];機(jī)車車輛工藝;1982年05期

10 曾春華;;殘余應(yīng)力對疲勞的影響[J];機(jī)械強(qiáng)度;1984年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳超;潘春旭;;殘余應(yīng)力測量技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[A];湖北省第九屆熱處理年會論文集[C];2004年

2 游敏;鄭小玲;;對接接頭橫向殘余應(yīng)力調(diào)控技術(shù)研究[A];中西南十省區(qū)（市）焊接學(xué)會聯(lián)合會第九屆年會論文集[C];2006年

3 張小勇;楚建新;葉軍;陸艷杰;劉鑫;;銅應(yīng)力緩解層對陶瓷-金屬連接殘余應(yīng)力的影響[A];電子陶瓷，陶瓷，金屬封接與真空開頭管用管殼的技術(shù)進(jìn)步專輯[C];2006年

4 鄭杰;張顯程;;高溫環(huán)境誘導(dǎo)的表面強(qiáng)化處理殘余應(yīng)力的釋放[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

5 朱麗娜;徐濱士;王海斗;王成彪;;相關(guān)技術(shù)在殘余應(yīng)力檢測中的應(yīng)用[A];第八屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨第三屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集（二）[C];2010年

6 潘勤學(xué);栗勇;徐春廣;肖定國;楊向臣;伍懿;;超聲法焊縫殘余應(yīng)力檢測技術(shù)研究[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

7 任小平;劉怡;;一種無損測試焊接板件殘余應(yīng)力的方法[A];第九屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅲ卷[C];2000年

8 游敏;鄭小玲;;對接接頭橫向殘余應(yīng)力調(diào)控技術(shù)研究[A];湖北省暨武漢焊接學(xué)會成立二十五周年2005年焊接學(xué)術(shù)年會文集[C];2005年

9 宇慧平;韓長錄;;超高強(qiáng)鋼電阻點(diǎn)焊殘余應(yīng)力研究[A];北京力學(xué)會第20屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

10 鄭永男;左翼;周冬梅;范平;袁大慶;朱升云;;正電子湮沒方法研究材料中殘余應(yīng)力[A];第四屆全國反應(yīng)堆物理與核材料學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 實(shí)習(xí)記者 王恒;控制殘余應(yīng)力——尋找加工變形的解決之道[N];中國航空報(bào);2014年

2 陶萍萍;中建鋼構(gòu)用新技術(shù)消除鋼板墻殘余應(yīng)力[N];現(xiàn)代物流報(bào);2013年

3 ;殘余應(yīng)力與加工變形控制技術(shù)[N];中國航空報(bào);2013年

4 ;抗疲勞制造工藝優(yōu)化方案[N];中國航空報(bào);2013年

5 ;殘余應(yīng)力與變形控制整體解決方案在航空鋁合金鍛件中的應(yīng)用[N];中國航空報(bào);2013年

6 藺軍 謝艷花;央視新樓鋼構(gòu)制作特點(diǎn)與加工工藝[N];建筑時(shí)報(bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜杰鳳;高鎖螺栓干涉安裝及其對螺接結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響[D];浙江大學(xué);2014年

2 劉海濤;精密薄壁回轉(zhuǎn)體零件加工殘余應(yīng)力及變形的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 曹江;2A02高強(qiáng)度鋁合金熱加工殘余應(yīng)力研究及其數(shù)值模擬[D];西南石油大學(xué);2014年

4 朱麗娜;基于納米壓痕技術(shù)的涂層殘余應(yīng)力研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2013年

5 陶波;熱壓玻璃透鏡里的殘余應(yīng)力研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

6 宋以國;多焊縫管板結(jié)構(gòu)焊接工藝與殘余應(yīng)力分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

7 江小輝;殘余應(yīng)力生成機(jī)理及復(fù)雜薄壁件加工精度控制方法研究[D];東華大學(xué);2014年

8 肖磊;基于深度—敏感壓痕技術(shù)的疲勞裂紋尖端殘余應(yīng)力研究[D];浙江大學(xué);2014年

9 王建花;復(fù)合材料身管殘余應(yīng)力研究[D];南京理工大學(xué);2007年

10 孫志國;MEMS封裝中的殘余應(yīng)力演化及其相關(guān)可靠性研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2002年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮誠誠;Ti-TiN-Zr-ZrN多層膜殘余應(yīng)力及疲勞性能的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 任喜強(qiáng);熱軋H700×300型鋼殘余應(yīng)力的控制[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

3 宋金潮;非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻過程殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 翟紫陽;超高強(qiáng)鋼厚板結(jié)構(gòu)件MIG焊溫度場應(yīng)力場數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2015年

5 康玲;正交異性鋼橋面板縱、橫肋焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬[D];西南交通大學(xué);2015年

6 孫彥文;Q345B鋼等離子-MAG復(fù)合焊工藝研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 王曉臣;面向衛(wèi)星零件工藝設(shè)計(jì)的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)研究[D];北華航天工業(yè)學(xué)院;2015年

8 劉何亮;U肋與頂板連接焊縫殘余應(yīng)力的三維數(shù)值模擬[D];西南交通大學(xué);2015年

9 周鵬;微晶玻璃磨削表面的殘余應(yīng)力研究[D];蘇州大學(xué);2015年

10 張愛愛;基于SYSWELD的7A52鋁合金雙絲MIG焊殘余應(yīng)力分析[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號：827683