残余应力对材料性能和不锈钢自蔓延高温合成柱行为的影响
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不锈钢热处理后残余应力不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性能的金属材料,广泛应用于各个领域。
然而,在一些特定条件下,不锈钢可能会出现残余应力的问题。
残余应力是指在材料内部存在的无外力作用下的应力状态。
热处理是一种常用的方法,用于改变不锈钢的组织结构和性能,然而它也可能引起残余应力的产生。
热处理过程中,不锈钢材料经过加热、保温和冷却等工艺步骤,以改变其晶粒尺寸、晶体结构和相变等。
这些变化会导致材料内部出现应力分布的不均匀性,从而形成残余应力。
残余应力的大小和分布与热处理工艺参数、材料本身的性质以及冷却速度等因素密切相关。
残余应力对不锈钢的性能和使用寿命有着重要的影响。
首先,残余应力可能导致不锈钢材料的变形和破裂。
当应力超过材料的强度极限时,就会引起塑性变形或断裂。
其次,残余应力还会影响不锈钢的耐腐蚀性能。
高应力状态下的不锈钢更容易受到腐蚀和应力腐蚀开裂的影响,从而降低了其使用寿命。
为了解决不锈钢热处理后的残余应力问题,可以采取以下措施。
首先,调整热处理工艺参数。
通过改变加热温度、保温时间和冷却速度等参数,可以控制不锈钢的组织结构和残余应力的分布。
其次,采用适当的冷却介质。
选择合适的冷却介质可以调节冷却速度,从而影响残余应力的大小和分布。
此外,还可以进行后续的应力释放处理,如退火或回火,以减小不锈钢的残余应力。
除了热处理工艺参数的调整外,还可以通过改变不锈钢的材料组成和结构设计来减小残余应力的产生。
合理选择合金元素的含量和添加方式,可以改善不锈钢的组织结构和力学性能,从而减小残余应力的大小。
此外,在结构设计上采用合理的几何形状和连接方式,也可以降低残余应力的产生。
不锈钢热处理后的残余应力是一个需要重视的问题。
合理调整热处理工艺参数、选择适当的冷却介质、进行后续的应力释放处理以及优化材料组成和结构设计等措施,可以有效减小残余应力的大小和分布,提高不锈钢的性能和使用寿命。
在实际应用中,需要根据具体情况进行综合考虑和选择,以确保不锈钢材料的稳定性和可靠性。
考虑高温蠕变和残余应力的高强度Q460钢柱抗火性能研究钢柱的抗火性能研究对钢结构设计至关重要,在火灾下钢柱的提前失稳破坏将直接影响到结构的安全。
Q460钢材相对于普通钢材具备更优的力学性能,能有效减轻结构自重和减小截面尺寸,从而带给结构设计更多的可能性和更大的经济效益,因此成为我国目前大力推广并广泛应用的钢材之一。
在火灾下,无保护钢构件的升温较快,钢材屈服强度和弹性模量随着温度的升高而急剧降低,极易造成结构丧失承载能力而破坏。
研究表明基于普通钢构件的设计方法并不适用于高强钢结构,因此对高强度Q460钢柱的抗火性能研究具有重大意义。
在高温作用下,蠕变效应十分明显,将增大钢柱变形,加速其破坏,降低火灾下承载力。
而残余应力在高温作用下则有所降低,在我国抗火设计规范中尚未考虑这一变化以及蠕变带来的影响。
本文对Q460钢柱高温下蠕变屈曲性能以及抗火性能进行分析,主要内容如下:(1)钢柱高温蠕变屈曲试验:对6根高强度Q460焊接H形钢柱进行了高温蠕变屈曲性能的试验研究,考虑长细比、荷载比和温度三个参数的影响,测得试验过程中的炉温、柱温、侧向位移和轴向位移随时间的变化,得到试件在恒温恒载下的蠕变屈曲破坏时间。
(2)钢柱抗火性能试验:对2根高强度Q460焊接H形钢柱进行ISO-834标准升温曲线下的抗火性能试验,测得了炉温、柱温、侧向位移和轴向位移随时间的变化,得到不同荷载比下钢柱的耐火极限和临界温度。
(3)高强度Q460钢柱蠕变屈曲以及抗火性能分析:引入高强度Q460钢材高温下的力学性能、蠕变参数、残余应力参数,采用ANSYS有限元程序建立了考虑高温蠕变和残余应力的轴心受压Q460钢柱的力学性能分析模型。
将有限元的分析结果与Q460钢柱的蠕变屈曲试验和抗火性能试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性,并用验证后的有限元模型进行了Q460钢柱高温蠕变屈曲的参数分析,考虑了长细比、荷载比、温度和初弯曲对钢柱高温蠕变屈曲性能的影响。
热处理后的残余应力及其影响作用热处理残余应力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,尺寸和性能都有极为重要的影响。
当它超过材料的屈服强度时,便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。
但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。
分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。
例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。
一、钢的热处理应力工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差,就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。
在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时,由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。
即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。
这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。
当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。
另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变,造成体积长大不一致而产生组织应力。
组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。
组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状,材料的化学成分等因素有关。
实践证明,任何工件在热处理过程中,只要有相变,热应力和组织应力都会发生。
只不过热应力在组织转变以前就已经产生了,而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。
这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。
就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。
热处理对金属材料的退火效果和应力腐蚀性能的影响分析热处理是一种常用于金属材料加工的技术,在加工过程中通过控制材料的温度和时间来改变材料的组织结构和性能。
其中,退火效果是热处理的一种常见影响,而应力腐蚀性能则是热处理后材料的重要特性之一。
本文将对热处理对金属材料的退火效果和应力腐蚀性能的影响进行深入分析,并探讨其相关机理。
一、退火效果的影响因素1. 温度退火温度是影响金属材料退火效果的重要因素。
一般情况下,随着温度的升高,金属材料的退火效果会变得更好。
这是因为高温下金属材料的晶界扩散速率加快,原子能够更好地重新排列,从而消除了材料内部的组织缺陷。
但是,过高的温度可能导致晶粒长大过快,形成粗大的晶粒,从而降低材料的机械性能。
2. 时间退火时间也是影响退火效果的重要因素。
时间过短,不足以使金属材料内部的晶体重新排列,无法完全消除组织缺陷;时间过长,可能导致晶粒长大过度,造成材料的硬度下降。
因此,合理选择退火时间对于获得理想的退火效果至关重要。
3. 材料的化学成分和初始状态不同材料的化学成分和初始状态对退火效果也有显著影响。
一些含有合金元素的材料,通过退火可以使合金元素均匀分布,提高材料的强度和韧性。
而对于初始状态带有工艺缺陷或残余应力的材料,经过一定的退火处理可以改善其内部结构,降低局部应力,从而提高整体性能。
二、应力腐蚀性能的影响因素1. 热处理工艺参数热处理工艺参数,如退火温度和时间,会直接影响材料的晶粒尺寸和组织结构,从而影响金属材料的应力腐蚀性能。
适当的退火工艺可以减少材料内部应力的积累,提高其抗应力腐蚀性能。
2. 金属材料的表面处理金属材料的表面处理对其应力腐蚀性能影响重大。
表面处理包括机械处理、化学处理以及涂层等。
这些处理可以改变材料的表面物理和化学性质,减少表面缺陷,提高抗应力腐蚀性能。
3. 材料的组织结构和晶界性质材料的组织结构和晶界性质对其应力腐蚀性能也有重要影响。
细小且均匀的晶粒可以减少晶界对应力腐蚀的敏感性,而晶界本身的化学稳定性和力学强度也会影响金属材料的应力腐蚀性能。
试析焊接残余应力对钢结构性能的影响作用作者张红随着社会经济及科学技术的发展,钢结构以其材料强度高、自重轻、延性及抗震性好、工业化程度高、施工速度快等多个优点在现代化建设中得到了广泛的应用。
钢结构是利用钢材设计制作成构件后通过一定的连接方式将构件连接形成的,焊接是常用的钢构件连接方法,焊接过程中产生的焊接残余应力对钢结构有着较大的影响,是实际工程中需关注的主要问题之一。
1焊接残余应力的产生原因焊接残余应力产生的主要原因是焊接过程中的局部不均匀热输入。
按应力分布形式分以下三种:1.1纵向残余应力沿焊缝长度方向的残余应力称为纵向残余应力(如下图1),钢材焊接是一个不均匀的加热和冷却过程,在焊接时,温度很高的焊缝及其附近区域和温度较低的临近区域会产生不均匀的温度场,进而产生不均匀的膨胀,低温度区的钢材膨胀小,限制高温度区钢材膨胀,产生热塑性压缩,冷却时,焊缝两侧钢材又会限制塑性压缩引起的焊缝缩短,产生纵向拉应力,由于焊接残余应力是一种内应力,无荷载作用,需要在焊件内部自相平衡,从而导致焊件上距焊缝稍远产生压应力。
图1纵向残余应力分布图2横向残余应力分布1.2横向残余应力横向残余应力是指垂直于焊缝方向的残余应力(如上图2),受到塑性压缩焊缝的纵向收缩可使焊缝两侧的钢板形成反向弯曲变形,在两块钢板间会产生横向的拉应力,同时钢板的两端形成压应力;焊接时,焊缝焊接的先后顺序不同,先焊接的焊缝先凝固,可限制后焊接焊缝的膨胀,引起横向塑性压缩变形,冷却时,先焊接已凝固的焊缝限制后焊接焊缝的收缩形成横向拉应力,同时最后焊接的焊缝末端产生拉应力,两块钢板间的横向拉应力及两端的压应力与先焊接焊缝的横向拉应力及焊缝末端的拉应力合成最终形成焊缝的横向应力。
1.3沿厚度方向的残余应力焊件采用厚钢板时,焊接时需要多层施焊,由于焊接时不同厚度方向的温度分布不均匀,冷却时表面冷却较中间快,可在焊缝中间层形成拉应力,在外层形成压应力,从而形成除纵向和横向残余应力外的沿厚度方向的残余应力。
残余应力对材料性能影响研究随着现代工业技术的发展,工程材料的强度和耐久性要求也越来越高。
残余应力是一种常见的材料力学问题,它的存在可能会对材料的性能产生影响。
本文将针对残余应力在材料性能中的影响进行探讨。
一、残余应力产生机制残余应力的产生是由于材料在制造过程中受到的外界力量和温度变化引起的应力。
在材料加工、风化等过程中,典型产生残余应力的原因包括:析出、热处理、涂覆、焊接、机械加工、变形等。
在制造过程中,材料的细微变化会导致残余应力的存在,通常分为压应力和拉应力两种情况。
残余应力虽然不会引起材料失效,但它能够显著影响材料的性能。
二、残余应力影响性能的原因残余应力的存在会影响材料的物理、力学性质以及耐腐蚀性。
这主要是由于残余应力可能会促使材料发生塑性形变。
对于金属材料,残余应力还会改变点阵的结构,导致单个晶粒变形。
在分子层面上,残余应力可能会影响材料的离子、分子等小尺寸物理特性。
三、残余应力的测试方法为了探究残余应力的大小和分布状况,科学家们采用了多种方法来进行测试。
其中一种常见的测试方法是X射线衍射法。
该方法可以通过测量材料晶体中 X 射线的散射角度,计算出材料的应力大小和分布情况。
另外,还有电子背散射衍射法、中子衍射法等其他的测试方法。
四、消除残余应力的方法为了减少残余应力对材料性能的影响,在材料的生产、加工过程中需要考虑消除残余应力的方法。
一方面,可以在加工过程中采用较小的力量和温度,以减少应力的产生。
另一方面,可以将材料进行退火处理,使原本的残余应力减小到可接受的范围。
总之,残余应力是一个广泛存在于工业生产过程中的材料问题。
尽管它并不会引起材料的失效,但它的存在会对材料的性能产生影响。
为了更好地应对残余应力对材料的影响,我们需要通过更深入的研究和测试方法,以及更有效的解决方法,来提高材料的耐久性和使用寿命。
残余应力对材料性能影响研究残余应力是指材料在加工或热处理过程中产生的内部应力,在材料表面或体内存在的应力状态。
这些应力可能是由于非均匀塑性变形引起的,也可能是由于热膨胀不匹配引起的。
残余应力对材料的性能具有重要影响,本文将就残余应力对材料性能的影响进行研究。
首先,残余应力会影响材料的力学性能。
应力会影响材料的硬度、强度和塑性等力学性能。
过高的残余应力会导致材料的脆性增加,从而降低材料的韧性和延展性。
另外,在材料受到外部载荷时,残余应力会与外部应力叠加,可能导致材料的疲劳寿命降低或产生裂纹扩展的敏感性增加。
其次,残余应力对材料的腐蚀性能也有重要影响。
应力状态会影响材料表面的氧化和电化学反应过程,从而改变材料的耐蚀性能。
过高的残余应力会导致材料表面的缺陷或裂纹,从而加速腐蚀的发生。
此外,残余应力还会影响腐蚀介质在材料表面的扩散速率,从而改变腐蚀的发展速度。
此外,残余应力还会对材料的热性能产生影响。
由于应力的存在,材料在加热或冷却过程中的热膨胀系数可能会发生变化,导致热膨胀不匹配引起的应力累积。
这可能导致材料的热膨胀不均匀,从而引起热裂缝或变形。
因此,在设计高温材料时,需要考虑残余应力对材料的热膨胀性能的影响。
最后,残余应力还会对材料的电子性能产生影响。
应力状态可能改变材料的电子结构和载流子传输性质,从而影响电学性能。
例如,残余应力可能导致材料的载流子浓度发生变化,从而改变其导电性能。
此外,应力还可能引起结晶格的畸变,进而改变材料的能带结构和禁带宽度,影响光电性能。
总的来说,残余应力对材料性能的影响是多方面的。
它可以影响材料的力学性能、腐蚀性能、热性能和电子性能等。
因此,在材料设计和工程应用中,需要考虑残余应力对材料性能的影响,并采取相应的措施进行处理,以提高材料的性能和寿命。
同时,残余应力的测量和分析也是重要的研究方向,可以帮助了解材料加工和热处理过程中应力的分布和演化规律,为材料性能的优化提供指导。
残余元素对奥氏体不锈钢热裂纹形成敏感性的影响连铸工艺同模铸工艺,相比具有收得率高、质量稳定和减少工序的特点。
从经济角度及质量要求方面考虑,在进入下一道工序时,连铸坯必须是无缺陷的,如果可能,不需要任何的检查与加工。
为了获悉在连铸坯内部或表面裂纹的形成机制以及在出现裂纹情况下材料的高温性能,研究者进行了大量的高温拉伸测试。
通常,在刚好低于1000℃进行的高温拉伸测试被称作“温拉伸",而在l0OO℃至熔点温度以下进行的高温拉伸测试被称作“高温拉伸”。
高温拉伸测试主要研究材料的强度及韧性(延展性),以实现在凝固及连铸过程中对产品质量进行优化。
金属材料的高温性能受多种参数的影响。
对性能有显著影响的因素,比如:材料的化学成分、应变速度、温度一时间循环关系一直是人们研究的对象。
1、连铸过程中热裂纹的形成在连铸、焊接及热加工过程中,如果材料不能承受应力和应变所产生的应力,热裂纹就会形成。
说到这里,必须区别两种不同类型的热裂纹。
第一种热裂纹是晶体内裂纹,当有液相薄膜层浸入晶粒边界,在拉伸负荷作用下,没有出现塑性变形,晶粒内部显微组织就发生了撕裂。
第二种热裂纹则正好相反,不涉及液相。
大约在再结晶温度以下,材料的延展性有所降低,因此,这种热裂纹被称作“延展性降低裂纹”。
第一种热裂纹被称作偏析裂纹,因为液相薄膜的形成与凝固过程中合金元素的显微偏析有关。
这种类型的裂纹可进一步分为凝固收缩裂纹和熔化裂纹。
凝固过程中,在凝固面前沿的熔融区富含合金元素和残余元素。
因此,在凝固过程的末期还会存在少量的残留液相分布在已凝固的显微组织之间,把它们分开。
凝固和冷却阶段产生的收缩应变以及膨胀另外增加的收缩应变都会产生表面裂纹和内部裂纹。
即使在随后的热成型加工中,内部凝固裂纹也不能消除,如果材料承受更大的张力负荷,合金元素偏析的地方仍会发生断裂。
如果这些区域在随后进一步的加工中被切掉,这些部位有可能成为淬火裂纹的起始点或导致材料发生劈裂。
制造过程中的材料变形与残余应力分析材料在制造过程中经历了多种形式的变形,这些变形可能是由外力引起的,也可能是由材料内部的热力学过程所致。
而这些变形所产生的残余应力对制造品质和性能有着重要的影响。
本文将讨论制造过程中的材料变形和残余应力的成因,并提出分析方法和预防措施。
1. 引言材料在制造过程中经历多个步骤,如锻造、轧制、冷却等。
在这些过程中,材料经历了外力的作用,如拉伸、压缩等。
同时,材料内部的结构也发生了变化,如晶粒的形变和相变等。
所有这些变形都会导致材料内部积累残余应力。
2. 材料变形与残余应力材料的变形可以分为弹性变形和塑性变形。
当材料受到外力作用后恢复到初始形状时,称为弹性变形;当材料在外力作用下无法恢复到初始形状时,称为塑性变形。
弹性变形不会导致残余应力的产生,而塑性变形会产生残余应力。
塑性变形产生的残余应力是由于材料的分子结构发生了改变,导致内部存在应力差。
这些残余应力的存在可能导致制造品的变形、破裂或性能下降。
因此,对于一些对应力敏感的制造品,必须特别关注材料变形和残余应力的问题。
3. 材料变形与残余应力的成因材料变形和残余应力的成因有很多,下面将讨论几个常见的:3.1 温度变化材料在制造过程中会经历温度的变化,而温度的变化会导致材料的热胀冷缩。
当材料受到限制无法自由膨胀或收缩时,会产生残余应力。
例如,高温下加工的金属在冷却时由于热胀冷缩受限,可能导致内部的残余应力。
3.2 加工过程制造过程中的加工操作也会引起材料的变形和残余应力。
例如,金属的轧制过程中,由于材料受到了强大的压力,晶粒会重新排列,导致残余应力的积累。
类似地,锻造、拉伸等加工过程也会引起材料的变形和残余应力。
3.3 相变材料的相变也会导致变形和残余应力的产生。
例如,金属在加热时可能发生相变,例如铁的铁素体向奥氏体的相变。
这种相变会引起材料结构的变化,进而导致残余应力的形成。
相变的温度变化和相变过程也会对材料的变形和残余应力产生影响。
耐热不锈钢的高温蠕变引发的压应力腐蚀行为研究引言:在高温环境下,金属材料可能会受到高温蠕变的影响,导致压应力的积累。
当同时存在化学环境下的腐蚀,会引发压应力腐蚀。
耐热不锈钢是一种具有热稳定性和耐腐蚀性能的合金材料,被广泛应用于高温、高压工作条件下的装置和管道。
然而,耐热不锈钢在高温环境下的蠕变行为及其对腐蚀行为的影响仍然需要进行深入研究。
一、高温蠕变机制与行为1.1 蠕变的定义和机制蠕变是指在高温下,材料在一定应力作用下发生塑性变形的现象。
主要有三种类型的蠕变,即原始蠕变、次晶内蠕变和亚晶蠕变。
蠕变会导致材料发生巨观形变和显微组织改变,从而影响材料的力学性能和耐蚀性能。
1.2 蠕变引发的压应力在高温蠕变过程中,由于不均匀应力分布和变形速率差异等因素,会引发材料内部的压应力积累。
这些压应力可能会导致材料的应力失稳和局部塑性变形,从而造成材料的蠕变破坏。
二、高温蠕变对耐热不锈钢的影响2.1 高温蠕变对机械性能的影响高温蠕变会导致耐热不锈钢的拉伸性能和断裂韧性降低。
蠕变使得材料的延伸率减小,抗拉强度和屈服强度下降,而断裂韧性也会减小。
这些变化可能导致材料在高温高压环境下的失效。
2.2 高温蠕变引发的压应力腐蚀行为在高温高压、同时存在外加应力和腐蚀介质的环境下,耐热不锈钢可能发生压应力腐蚀。
压应力与腐蚀剂之间的相互作用会导致材料的局部腐蚀和裂纹扩展。
研究表明,蠕变对耐热不锈钢的应力腐蚀行为有着重要影响。
三、耐热不锈钢高温蠕变引发压应力腐蚀行为的研究进展3.1 高温蠕变和腐蚀相互作用的数值模拟利用数值模拟方法,可以研究高温蠕变和腐蚀相互作用的关系。
通过建立材料的物理模型和数学模型,可以模拟蠕变过程中压应力的分布和变化,并模拟腐蚀剂对材料的腐蚀行为。
这些数值模拟结果有助于揭示高温蠕变引发的压应力腐蚀行为的机制。
3.2 蠕变速率对压应力腐蚀的影响研究发现,蠕变速率对耐热不锈钢的压应力腐蚀行为有显著影响。
较高的蠕变速率会加剧材料内部的应力积累和局部塑性变形,从而增加腐蚀的敏感性。
残余应力对材料性能和不锈钢自蔓延高温合成柱行为的影响课程:弹性与塑性力学基础学校:哈尔滨工业大学学院:材料科学与工程学院班级:1209102:孙雄凯学号:1120910214:hit_sxk163.2014年11月15日残余应力对材料性能和不锈钢自蔓延高温合成柱行为的影响摘要:本文描述了形成诱导残余应力的不锈钢SHS(立方空心型材),还有材料本身和压缩组分的行为的影响。
关于弹性和非线性的初始弹性模量的应力- 应变图中的残余应力的贡献示出由作为交付和应力消除材料的比较。
分析模型涵盖了残余应力对材料性能的影响进行了研究和数字验证。
使用Abaqus软件进行有限元研究决定残余应力压缩的成分无论在局部和整体的影响。
最后,本研究对构件的行为包括不同程度的材料非线性的作为表示各种钢中的长和短柱与残余应力的行为的独立参数的影响。
关键字:不锈钢;立方空心截面;残余应力;冷成型1.简介不锈钢被越来越多地用作结构件,尤其是在矩形或圆形冷弯空心型材的形式。
最近出版的报告对不锈钢椭圆截面的性能进行分析。
本文的重点是由奥氏体不锈钢1.4301级这是最常用的等级的不锈钢的空心方形截面(SHS)。
但是,提出被认为结果是有效的其他奥氏体不锈钢和铁素体也和双相不锈钢。
形成薄壁结构的过程中引起的可能对结构行为一个显著影响残余应力。
在冷弯部分的残余应力,通常期望具有一个大的弯曲分量和相对低的膜成分;这些残留的应力是热引起的在焊接或热轧部分。
在不锈钢部分受到压缩,弯曲大的残留纵向弯曲应力实验性研究已经测量。
残余应力为碳钢SHS由密钥和汉考克测定,并提出了其在两个方向上的分布的模型。
讲的全不锈钢SHS / RHS的第一个测量由杨和吕出版和克鲁斯和加德纳,其中还提出了纵向弯曲部分的分布。
黄与杨于2012年发表了测量一个新的双相不锈钢等级论文。
在2011,预测公式,由Jandera和Machacek 出为纵向(在该构件轴线的方向)弯曲(σb.pl)和膜(σm的部分纤维网),以及横向(沿)残留的弯曲(σb.pl.t)强调。
弯曲部件是透过材料的厚度简化由一个塑料的分布图案。
这种简化也使用克鲁斯和加德纳。
的塑料状的应力分布先前呈现在Quach等人的分析模型。
(除空心部分)和实验中。
测量两个SHS,即SHS 100×100×3 120×120×43网发了言。
做了显著简化的,特别是对于横向弯曲分量(横向应力测量只在一个位置上,在所述幅材的中心)。
为所有元件产生的方程式如下:σm=(-0.253+1.483(X-X2))σ0.2(1)σb.p l=(0.833-1.866(X-X2))σ0.2(2)σb.p l.t=-0.376σ0.2(3)其中X是沿卷筒纸宽度的相对距离(与X= 0和X= 1的扁平腹板的边缘,X= 0.5为网络的中心)和σ0.2是材料中的0.2%屈服强度中心的网络的。
加号用于张力和减号为压应力。
残余弯曲应力,符号是与SHS的外表面(加装置的内表面上的张力在外表面上和压缩)。
应力在按照式围绕横截面的纵向。
(1)和(2)中示出了图1 和图2 ,这种分配被认为是以后提出的数值模拟研究。
图1残余纵向膜应力σm左右的方形空心截面,方程(1)。
图2 残余纵向弯曲应力σ b.pl围绕一个空心方形截面,方程(2)。
除残余应力时,材料的特性也受到冷成形处理。
冷弯空心部分的材料性质已被许多研究人员。
第一个结果给了角球强度的增加,并定义出角球区发表加德纳。
在最近的出版物通过Afshan等人和,其中多个部分进行了测试,强度提高为平坦的部分也被赋予与先前的预测公式进行了修改。
2.分析模型连同下面描述的有限元模型,分析模型被构成了研究残余应力的应力- 应变图上的影响,也分析了有限元模型的结果。
2.1 型号说明分析模型包括两个层(图3),通过腹板厚度。
塑料材料的响应假设··米塞斯的屈服和普朗特-罗伊斯流动规律进行了审议。
假设简化了不锈钢的行为的真实材料的响应,而忽略了例如各向异性,非对称性,因冷成型同比增长极限强度。
该模型是建立在枫树数学软件;完整的代码发表在文献。
一种类似的方法,使用由Quach等人对残余应力的预测由于冷成型的不锈钢部分,或由Rossi 等。
对于强度增强预测。
2.2材料特性使用来自两个SHS杆取试样的拉伸试验的模型的准确性进行了研究(SHS 100×100×3和SHS 120×120×4),这在以前研究了残余应力。
从他们两个,一个标本是消除应力用650℃退火。
该属性定义由加德纳和Nethercot开发出一种化合物应力-应变图作为Mirambell的变形和Real化合物示意图,在那里Ë0是初始的弹性模量,σ0.2的0.2%屈服强度,σ1.0的1.0%屈服强度,σü极限拉伸强度,,图3 弯曲应力近似分析模型考虑。
ñ的拉姆贝格-奥斯古德硬化指数,改性拉姆贝格-奥斯古德硬化指数为图的使用第二阶段σ0.2和σ1.0。
此化合物图表随后被用来研究最多建模为1%屈服强度的精度。
在材料非线性一个显著的差异(不同的拉姆贝格-奥斯古德硬化指数ñ)和初始刚度的细微变化是显而易见的,从与作为交付(F)比较和消除应力(FA)的标本。
的差值被分配给剩余的纵向弯曲应力在作为输送的试样(这是由拉伸试验重新引入)的存在。
2.3残余应力的引入随着试样的测试对比,进行分析建模。
该模型是基于其中的残余应力的纵向弯曲成分,所采用的消除应力材料模型。
因为所有的试样取自网络中心,应力被认为是这一部分的截面。
根据残余应力测量中,略有不同的大小被用于SHS 100×100×3和SHS 120×120×4。
对于SHS 100×100×3,应力,计算在公式(4),以及用于SHS 120×120×4在方程(5)从作为输送的试样的0.2%屈服强度(4)(5)其它组分(膜和横向弯曲应力)可被假定为在拉伸试验为零。
因此,纵向弯曲应力分量是唯一一个需要考虑的。
以获得的应力-应变图,其可与拉伸试验相比,该应力是通过先前描述的方法(计算迭代)模拟单轴应变增加。
2.4模型验证图4 和图5比较的拉伸试样的测试结果和分析模型的结果。
考虑到该模型的简化,如采取通过厚度和其特征在于,所述化合物框图略微简化的应力-应变行为完全塑性的残余弯曲应力分布,该剩余应力的影响是合理的近似。
然而,该预测是相当准确的起始部分,这对压缩部件的压曲是必不可少的。
分析模型的数学正确性也通过的试样试验的有限元模型确定,并且几乎相同的曲线进行了观察。
图4 SHS 100×100×3样品:作为输送的(F)的应力消除(FA)和其中纵弯曲应力由分析模型引入的应力- 应变曲线。
图选项图5SHS 120×120×4试样:作为输送的(F)的应力消除(FA)和其中纵弯曲应力由分析模型引入的应力- 应变曲线。
2.5结果分析模型结果证实,弹性和材料非线性的弹性模量在很大程度上取决于残余应力大小(与残余应力的幅度增加)。
因此,该材料的非线性是即使对于具有冷成形,但不同的残余应力,即空心的或打开的部分的类似大小的部分不同。
作为一个例子,测拉姆贝格-奥斯古德硬化指数Ñ可用于平面部分和SHS的角落。
系数Ñ为平坦部是在比对中的6 SHS由Jandera等人测试了测量角的平均值约低18%(即较大的非线性)。
即使在角部区域进行冷成形,这增加了非线性(如在参考文献证明之前。
),则显著较大的残余应力,在平坦部件造成更大的非线性。
以上给出的结果显示的残余应力分布的前面提到的简化,它也被用来在下面的FE研究的适用性。
分析模型的另一目的是允许估计残余应力的分类材料行为时用于作为交付的部分仅试样进行测试。
作为残余应力是已知时,残余应力的分类的材料特性,计算迭代。
由于在迭代计算过程中,分析模型被认为是更多的时间效率比试样(当然,也可以用于分析)的有限元模型。
3.有限元模型的残余应力分布的所提出的模型随后被引入到有限元模型,将其成功地验证在参考文献和包含该模型的详细说明。
残余应力的影响参数研究分为两部分:一部分集中在残余应力对全球柱屈曲,其中一个固定柱为蓝本,其他局部网只屈曲,这是由一个存根列所代表的影响模型。
边界条件示于图6。
3.1初始几何缺陷测试之前局部几何缺陷被认为是在最低的局部压曲模式的试样测得的振幅的形状(供SHS 120×120×4它为0.84毫米)。
这些网页挠度引入短柱的模型以及长列。
此外,全球初始几何柱挠度是由最低全局屈曲征模式与振幅引入长柱模型L/ 2000,其中,L是列长度。
提出这个值由加德纳如平均值,并通过巡航和加德纳最近证实。
图6 短线的有限元模型和参数研究使用长柱。
为了研究残余应力的影响,不完善的平均幅度进行了介绍。
利用缺陷的安全(大)幅度将意味着负载容量较小的残余应力的贡献。
3.2残余应力残余弯曲应力在6集成点被引入通过网络与厚度的二次积分。
建议残余应力模式中引入了五种模式:●膜:只有纵向薄膜应力,●纵向:纵向膜和弯曲应力,●马克斯。
纵向:纵向膜,并采取的上限为95%预测区间的哪弯曲应力,●所有:纵向膜和弯曲应力以及横向弯曲应力,●马克斯。
所有:纵向的膜和弯曲应力以及横向弯曲应力,残余纵向弯曲应力分别作为上限的95%预测区间的。
在角部,在没有进行测定的残余弯曲应力,被忽略的数据。
如先前由克鲁斯和加德纳所示,在角部的残余弯曲应力都很低。
这意味着,在该角部增加的强度和角部的相对小的面积合计,其对整个构件的阻力效果是微不足道的。
在角部的残余纵向薄膜应力总是计算从平衡的,在整个横截面的情况。
它们的幅度是非常低的。
与此对应的由克鲁斯和加德纳提出的结论提出的钥匙和考克和图案对碳钢SHS。
4.参数研究基于SHS 120×120×4这项研究是基于SHS 120×120×4在布拉格捷克技术大学的测试。
所有主要的几何和材料特性进行测定。
测量,以进行拐角处的材料特性。
为平坦的部分,剩余的弯曲应力成分的影响的分析模型中除去。
所得到的应力-应变图,因此,对应于应力消除材料的关系。
假定增强的拐角属性其由弯曲角部加上的角部两侧的腹板厚度两倍的距离的角部区域(由加德纳提出了二手烟)。
4.1残余应力对整体稳定的影响通过分析不同长度的列模型,对全球屈曲能力在长细范围内的残余弯曲和薄膜应力的影响进行了评估。
该项研究的结果示于图7 。
图7 对长柱的承载力残余应力的影响参数研究。
为无量纲的长细(定义为屈服载荷和弹性屈曲载荷之比的平方根)高达1.3,残余应力可以被视为对承载能力产生积极的影响。