- 张昭;葛芃;谭治军;胡超平;赵国忠;
提出一种考虑粒子数量的激光增材制造热源模型,模拟同轴送粉激光熔覆增材制造过程中的温度变化历史,通过与试验数据对比验证所提出新型热源的有效性。基于Monte Carlo方法发展一种新型多尺度计算模型以模拟双相钛合金增材制造过程中的相变和晶粒变化,采用有限元模型重构Monte Carlo模型所得到的微观结构模型,通过算例对比验证基于微观结构形貌的有限元模型对于双相钛合金力学性能预测的准确性,并进一步计算分析激光增材制造构件的流动应力。计算结果发现,采用考虑粒子数量的热源模型,可以更好地模拟增材制造热过程,增材过程中各层出现不同程度的重熔及重加热过程。微观结构计算结果表明,对增材制造过程微观结构的多尺度模拟是有效的,且可以较好地计算两相钛合金增材制造过程中的晶粒体分比变化及形貌。在对重构Monte Carlo模型计算所得微观结构进行力学性能测试中发现,计算所得流动应力均能较好地反映两相钛合金力学性能变化规律。
2018年01期 v.41;No.286 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 2243K] [下载次数：877 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：367 ] - 陈冰;李时春;邓朝晖;赵清亮;
为探索旋转声发射(AE)在线监测技术在非球面超精密磨削加工中的监测能力,以单晶硅和多光谱CVD硫化锌两种硬脆材料为研究对象,通过非球面磨削正交试验设计,基于旋转声发射传感器研究磨削加工参数对声发射信号幅值的影响规律,探索声发射与超精密磨削加工质量之间是否存在对应关系。研究表明,通过硬件滤波和增强后的声发射均方根值可实现对超精密磨削加工过程的监测,但无法实现对超精密磨削后非球面表面粗糙度的准确预测。
2018年01期 v.41;No.286 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1309K] [下载次数：285 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：238 ] - 李旭波;郑建明;郑亮奎;邱易;肖继明;
为提高错齿BTA钻头的钻削寿命与钻削孔的质量,采用TiAlN涂层与未涂层错齿BTA钻头对核电管板进行深孔钻削试验。通过扫描电子显微镜观察钻头的磨损形貌、能谱仪分析失效钻头刀齿表面物质的结构,揭示错齿BTA钻头的磨损形式与机理。研究TiAlN涂层对钻削核电管板错齿BTA钻头的钻削性能、钻削力、加工孔表面粗糙度、孔径偏差的影响。结果表明:错齿BTA钻头磨损最严重的是外齿与第1导向条,钻头的磨损主要以黏结磨损、扩散磨损和磨粒磨损为主,刀齿切削刃的磨损影响钻削力,外齿定径刃的磨损影响加工孔径,导向条的磨损影响加工孔壁的表面粗糙度;TiAlN涂层使错齿BTA钻头的钻削能力提高2.8倍,减小钻削扭矩和扭矩值的波动,提高钻削孔的质量。
2018年01期 v.41;No.286 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2643K] [下载次数：257 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：194 ] - 谢学涛;何柏林;邓海鹏;
为提高镁合金焊接接头的超高周疲劳寿命及其安全可靠性,采用机械打磨除去MB8镁合金焊接接头余高,利用超声疲劳试验机来探究MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能。结果表明:MB8镁合金焊接接头的S-N曲线在2.0×10~8周左右时会出现平台,说明其存在疲劳极限;当疲劳寿命小于2.0×10~8周,S-N曲线呈连续下降趋势,疲劳寿命随着载荷的降低而增加;疲劳失效试样都断裂在试样的中间焊缝部位,疲劳断口可以分成疲劳源区,柱状晶扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、瞬断区5个区域。
2018年01期 v.41;No.286 20-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2220K] [下载次数：171 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：270 ] - 刘涛;吕盛坪;汪方斌;朱达荣;雷经发;
为提高使用红外热成像方法对金属构件疲劳损伤进行评估的效率和精度,选取Q235板试样,利用热力学熵和温度二维信息熵提取金属表面热像特征。通过红外热像采集,并结合热弹性、非弹性和热传导效应,对损伤过程的温度及热力学熵累积进行推演。构造表面温度矩阵,提取各损伤阶段的二维信息熵及其积分值,建立基于热力学熵和二维信息熵的疲劳损伤评估模型。结果表明,两类熵均可用于疲劳损伤评估,但二维信息熵的温度信息利用率和计算效率更高,且可有效避免塑性应变能计算的数值误差,有利于获取更精确的评估结果。
2018年01期 v.41;No.286 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 2332K] [下载次数：183 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：249 ] - 贾翠玲;陈芙蓉;
为探究7A52铝合金的流动应力变化规律,在材料拉伸试验数据基础上,建立Johnson-Cook本构模型。利用有限元软件AQAQUS,模拟7A52铝合金在温度为25~400℃、应变率为0.1~10 000 s~(-1)的准静态和动态拉伸试验。结果表明:温度和应变率都会影响7A52铝合金的流动应力,但对温度的敏感性较大,对应变率敏感性较小;流动应力随着温度的升高而减小;流动应力随着应变率的增加而增大,尤其在应变率高于1 000 s~(-1)时影响更加明显。所建有限元模型结果与试验结果吻合较好,证明该Johnson-Cook本构模型能够在一定温度和应变率范围内预测7A52铝合金的流动应力。
2018年01期 v.41;No.286 30-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1177K] [下载次数：1254 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：40 ] |[阅读次数：237 ] - 张峪铭;罗远新;陈世磊;
针对冷作模具钢DC53的断裂失效情况,开展断裂韧度及疲劳裂纹扩展试验,获得材料断裂性能参数。基于线弹性断裂力学理论,运用三维断裂分析软件FRANC3D模拟计算含有穿透型裂纹的标准紧凑拉伸CT试样的裂纹前缘应力强度因子,由Paris公式计算裂纹扩展寿命,并将理论计算、数值模拟和断裂力学试验进行对比研究。结果表明:数值模拟、理论计算以及试验得到的裂纹扩展寿命在16.7%的合理误差范围内。
2018年01期 v.41;No.286 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1609K] [下载次数：430 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：251 ] - 于小健;宁萌;周文军;黄浩;沈坚;姚瑾;
为改善合金中富铁相的形貌以降低其危害性,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和WDW电子万能试验机等测试手段,研究稀土Y对Al-7Si-0.35Mg合金中富铁相组织形貌及合金力学性能的影响,亦对稀土Y变质富铁相的机制进行分析探讨。结果表明:稀土Y能促进富铁相异质形核和抑制其长大,并使其由粗大的块状、针片状转化为细小纤维状、球状;当添加稀土Y的质量分数为0.3%时,变质效果最佳,其抗拉强度和伸长率分别为284 MPa和5.2%,比未添加稀土分别提高36%和58%;拉伸断口呈现大量致密、均匀韧窝的特征,表明合金具有良好的韧性,其断裂方式为塑性断裂。
2018年01期 v.41;No.286 38-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1862K] [下载次数：313 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：262 ] - 韩阳阳;尹建平;王志军;陈杰;
为提高战斗部毁伤能力,设计一种钢/铝/钢复合变壁厚球缺型药型罩战斗部,运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟药型罩材料为钢、铝以及钢/铝/钢时毁伤元的成型状态,比较3种不同毁伤元对30 mm装甲钢靶板的毁伤效果,研究曲率半径对EFP性能的影响。结果表明:铝材药型罩形成的杆式侵彻体速度与长径比最大,钢材药型罩形成的EFP速度与长径比均很小,而钢/铝/钢复合药型罩形成的EFP速度、长径比均介于纯铝、纯钢之间;纯铝、纯钢药型罩形成的毁伤元对靶板的侵彻孔径随侵彻深度的增加而减小,而钢/铝/钢复合药型罩形成的EFP对靶板的侵彻效果较好,能够产生横向效应,且随着药型罩曲率半径逐渐增大,复合EFP的横向效应越明显,速度与长径比也逐渐增大。
2018年01期 v.41;No.286 42-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 2215K] [下载次数：307 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：239 ] - 冷小龙;李鹏南;邱新义;牛秋林;李常平;
采用整体硬质合金麻花钻对碳纤维复合材料/钛合金叠层板进行钻削试验,研究不同加工工艺下碳纤维复合材料层的孔径误差、孔入口撕裂因子、孔壁表面粗糙度、孔出口烧伤以及碳纤维复合材料孔壁形貌。结果表明,啄式钻削工艺下的钛合金切屑排出更顺畅,避免钛合金切屑对孔的二次伤害。对比3种工艺,变加工参数啄式钻削工艺下的碳纤维复合材料层的孔径误差更小,孔入口处的撕裂因子趋于稳定值且小于1.05,孔壁表面粗糙度更小,孔出口没有明显烧伤。
2018年01期 v.41;No.286 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1890K] [下载次数：253 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：225 ] - 黄文亮;李鹏南;邱新义;牛秋林;刘峰;
针对碳纤维复合材料加工过程中刀具磨损及孔出口损伤问题,监测CFRP钻削过程的声发射信号,分析不同钻削参数和不同孔数下刀具后刀面磨损、声发射信号及孔出口损伤。结果表明:在钻削过程中,转速一定时,随着进给量的增加,刀具磨损速度加快,声发射信号幅值也增大,孔出口处更容易产生撕裂与毛刺。声发射信号幅值小于1.5 V,孔出口质量较好;当幅值大于1.5 V,则孔出口产生撕裂与毛刺。刀具的磨损会引起声发射信号的变化,利用小波包分析提取刀具磨损声发射信号的频段能量特征,通过监测这些频段的能量百分比变化可有效判断刀具的磨损情况。
2018年01期 v.41;No.286 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2801K] [下载次数：284 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：204 ] - 李素云;杜志鹏;眭明斌;武岳;谢时雨;任杰;
为研究石墨烯增强铝基SiC复合材料的力学性能,用万能材料试验机及分离式霍普金森压杆装置,在10~(-3)~5 200s~(-1)应变率内进行试验,计算得到常温条件下两组试验数据的真应力-应变曲线,用该压缩数据拟合Johnson-Cook(JC)及Cower-Symonds(CS)本构模型参数;并对两种压缩试验下的试件进行金相观察。结果表明:石墨烯增强铝基SiC复合材料具有明显的应变率硬化效应;拟合结果显示CS模型能更准确地描述该材料的应变率硬化效应;在宏观与微观下,裂纹均表现为向斜45°方向演化发展,在光镜下,将压缩试件在同一比例标尺下与原试件对比,准静态后的试件与动态压缩后的试件均发生整体颗粒细化,且随着应变率提高,沿裂纹方向的颗粒细化明显加剧。
2018年01期 v.41;No.286 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 2277K] [下载次数：475 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：234 ] - 王永波;张合礼;杨蔚;史春元;
为研究焊接热输入量对SMA490BW耐候钢粗晶区(CGHAZ)低温韧性的影响,利用Gleeble-1500热模拟试验机对SMA490BW耐候钢进行CGHAZ的热模拟试验,并对不同热输入量下的热模拟CGHAZ进行-40℃低温冲击试验。结果表明:随着焊接热输入量的增加,焊接热模拟粗晶区的低温冲击韧性降低,但当热输入量不超过30 kJ/cm时,其冲击功均符合标准规定的不小于27 J的要求。焊接热模拟粗晶区粒状贝氏体增多、羽毛状贝氏体形成以及晶粒粗大是导致低温冲击韧性下降的主要原因。
2018年01期 v.41;No.286 61-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1831K] [下载次数：133 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：182 ] - 丁文有;何晓聪;刘佳沐;
为探究泡沫夹层对自冲铆接头力学性能的影响,制备以AA5052铝合金为基板,泡沫镍、泡沫铜为夹层的自冲铆接头;通过拉伸-剪切试验研究接头的静失效载荷、失效位移及能量吸收能力,分析接头的失效形式及宏观失效机理;运用MATLAB对接头的静失效载荷和失效位移进行分析。结果表明:泡沫夹层对接头的成形质量影响显著,可增大接头的钉脚张开度,改善应力分布;1 mm泡沫镍夹层使接头静失效载荷增加8.9%;随着泡沫镍夹层厚度的增加,夹层结构自冲铆接头的抗拉强度呈降低趋势,但能量吸收值相对提升;泡沫铜夹层相对降低了接头的失效位移和能量吸收值,且其厚度对自冲铆接头的静失效载荷影响显著,泡沫铜夹层越厚,接头静失效载荷越低。泡沫夹层结构自冲铆接头的失效模式为铆钉脱离下板。
2018年01期 v.41;No.286 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1436K] [下载次数：177 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：238 ] - 张志毅;韩晓辉;张中东;郑自芹;王素环;梁景恒;
为研究301L不锈钢电阻点焊不同板厚组合对疲劳寿命的影响,对9组不锈钢电阻点焊拉剪试样进行疲劳试验,获得不同厚度不锈钢点焊的载荷疲劳寿命曲线及其疲劳强度。利用Swellam应力因子分析疲劳结果时发现:应力因子K_i对于预测同种板厚组合的电阻点焊寿命较为准确;而对于异种板厚组合,两侧板厚的厚度差越大,寿命预测的准确性越差。通过有限元分析发现,厚板对整个试样的应力集中程度有显著影响,采用薄板预测其疲劳强度会产生较大的偏差,采取板厚修正的方法提高其寿命预测的准确性,修正板厚与板厚差满足y=0.357x+0.659的线性关系,修正后的K_i-N曲线可以较好地评价点焊疲劳试样的疲劳寿命。
2018年01期 v.41;No.286 70-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1412K] [下载次数：90 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：213 ] - 陈帅帅;薛勇;张治民;苏暄博;王强;徐苗苗;
在应变速率为0.001~5 s~(-1)、变形温度为440~600℃条件下,在Geeble-1500D热模拟试验机上对Al-0.2Sc-0.04Zr(质量分数/%)变形铝合金开展单向热压缩试验,研究其高温流变行为。结果表明:流变应力随变形温度的减小和应变速率的增加而增大,应力曲线经历线性-硬化阶段、抛物线-动态回复阶段、完全动态再结晶-稳态变形阶段;压缩变形后试样中间部位的组织呈条带状,晶粒沿垂直于压缩方向被压扁和拉长,再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高和应变速率的减小而增大;建立的Z参数-Arrhenius型本构方程对Al-0.2Sc-0.04Zr合金峰值应力的预测平均相对误差率仅为7.428%;该合金较高的热变形激活能(642.575 kJ/mol)和应变指数(13.810 5)与第二相粒子Al3(Sc,Zr)有关。
2018年01期 v.41;No.286 74-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1983K] [下载次数：165 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：279 ] - 冯杰;黄树涛;于晓琳;许立福;
为提高钛合金TC4的可钻削性、减小对刀具的磨损,利用有限元分析软件ABAQUS对TC4钛合金薄壁件钻削加工过程进行动态仿真,获得钻削加工过程中钻削力的变化特征以及钻削参数对钻削力的影响规律,并分析应力的分布规律。仿真结果表明:在钻削厚度小于钻尖高度的薄壁件时,在钻头主切削刃与副切削刃的交点切入工件时钻削轴向力和扭矩达到最大;钻削轴向力和扭矩随着主轴转速和进给量的增大而增大,且转速和进给量越大,这种变化越明显;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。
2018年01期 v.41;No.286 80-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2073K] [下载次数：420 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：233 ] - 何翔;李永清;朱锡;于利峰;郑红伟;方志威;
以初速为1.2 km/s的3.3 g立方体弹体作为典型防御目标,对设计的夹芯型吸波结构开展抗侵彻试验,对比分析夹芯型吸波结构与吸波贴片+船用钢的上层建筑典型钢质结构的防护性能。结果表明:结构4(由3.0 mm厚的Q-GFRP+5.0 mm厚的PU基吸波芯材+5.0 mm厚的S-GFRP+3.0 mm厚的CFRP构成的夹芯型吸波结构)具有良好的抗侵彻性能,其单位面密度吸能可达55.73 J·m2/kg,优于6.0 mm厚的945钢板;在结构4后进一步增加15.0 mm厚的KFRP,可有效抵御典型防御目标的侵彻,且留有约10.0 mm厚的防护余量,在隐身性能、防护性能及结构轻量化方面均优于典型钢质结构。
2018年01期 v.41;No.286 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2014K] [下载次数：241 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：254 ] - 赵丽俊;朱小平;尹龙;李晓婕;黄晓杰;焦志刚;赵东志;王昌富;杜艳龙;杨福伟;
为寻求比铜性能更高的材料(包括单金属和多相复合材料),提高破甲弹的破甲水平,采用数值模拟分析和试验验证的方法,分别对细晶铜、电铸铜、钨铜、钼合金和贫铀几种材料药型罩的破甲性能进行数值模拟和试验研究,通过数值分析和试验结果对比,细晶铜、电铸铜和钨铜材料的药型罩破甲威力数值分析结果与试验结果一致性较好,而钼合金和贫铀材料的药型罩相对较差,对几种不同材料药型罩的破甲性能给出初步评价。
2018年01期 v.41;No.286 89-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1462K] [下载次数：573 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：195 ] - 李德英;张坚;赵龙志;李洋;
综合考虑超声的空化作用和声流效应,通过元胞自动机将超声振动作用模型耦合到激光熔覆凝固过程的晶粒形核模型中,研究超声频率对激光熔覆TiC/FeAl凝固组织的影响,并采用直线截点法定量分析凝固组织随超声频率的变化规律,同时采用自行设计的超声振动工作台制备超声辅助激光熔覆TiC/FeAl复合涂层。结果表明:超声的空化作用及声流效应促使激光熔覆TiC/FeAl凝固组织细化,组织及TiC颗粒分布较为均匀;凝固组织随超声频率的增大先细化后粗化,且振动频率为20 k Hz时晶粒细化效果最佳,达到16.7%。模拟计算结果与试验结果一致。
2018年01期 v.41;No.286 93-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2636K] [下载次数：286 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：210 ] - 孙远东;徐军;李红伟;张志伟;闫世春;
在单因子试验的基础上,采用响应曲面法(RSM)对紧固件扭矩系数测试条件进行优化,以扭矩系数为响应值,选取对扭矩系数测试过程有显著影响的变量(试验温度、拧紧速率、防滑垫圈摩擦因数)作为考察因素,采用central composite design(CCD)中心设计方案以3因素3水平设计试验,得到最优的扭矩系数测试条件,并获得拟合度高的二阶多项式模型。结果表明:扭矩系数的最佳测试条件是试验温度为24℃、拧紧速率为1 r/min、防滑垫圈摩擦因数为0.1;在最佳检测条件下,紧固件扭矩系数的实测值为0.109,紧固件扭矩系数参考值为0.109。使用该模型进行测试条件优化效果较好。
2018年01期 v.41;No.286 97-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1221K] [下载次数：116 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：200 ] - 刘静;陈红玲;侯志燕;李唯东;刘静远;白旭;
针对黏接法和烧结法制备磁性磨粒工艺过程中的破碎难题,采用化学法制备以Fe_3O_4为核、SiO_2为壳的包覆型磁性磨粒。通过透射电镜、X射线衍射、红外光谱和磁感应强度对该磨粒进行性能分析,用制备出的包覆型磁性磨粒加工硅片,并进行加工性能研究。结果表明,包覆型磁性磨粒的制备工艺简单,性能良好,且用此包覆型磁性磨粒可以有效加工硅片。
2018年01期 v.41;No.286 101-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K] [下载次数：88 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：182 ]