高沉积速率定向能量沉积工艺的主要挑战之一是材料沉积过程中产生的残余应力,这常常导致材料变形和性能不佳。适用于航空航天领域 DED 工艺的重要零件系列是薄壁部件,其特点是具有大基底表面积和肋状加强结构。在这里,基板可以设计为最终部件的一部分。基板集成到最终部件中可能会导致变形,这是由于加工过程中的残余应力释放造成的。因此,本文研究了各种基于粉末的激光金属沉积工艺参数和策略对增材制造的 Ti-6Al-4V 部件的残余应力状态以及加工过程中产生的应力释放的影响。分析是在加工过程中进行的,包括基板的在线应变测量。所采用的层去除方法允许基于分析和 FEM 模型确定加工区域特定的应力释放图。因此,计算了零件的初始残余应力状态,结果表明,尽管热处理解决了大部分残余应力,但在热处理零件中,根据处理过程中的零件夹紧情况,也发现了残余应力。此外,研究表明,靠近基材的层中存在显著的残余应力。
通过使用专门的几何学机械测试样品,研究了在单轴和多轴载荷条件下,在单轴和多轴载荷条件下研究了由激光粉床融合添加剂制造制造的不锈钢304L的可塑性和延性裂缝行为。材料各向异性通过在两个正交材料方向上提取样品提取。发现实验测量的可塑性行为是各向异性和应力状态依赖性的。使用实验数据校准的各向异性丘陵48可塑性模型能够准确捕获这种行为。考虑损伤起始和最终断裂,使用了一种合并的实验 - 计算方法来量化延性断裂行为。使用各向异性霍斯福德 - 库仑模型来捕获各向异性和应力状态依赖性裂缝行为。©2021 Elsevier Ltd.保留所有权利。
热载荷或机械载荷引起的应力状态非单调变化可能导致材料微观结构的永久性变化,并导致疲劳裂纹的产生。自19世纪的先驱工作以来的研究表明,疲劳现象是一个非常复杂且多尺度的问题,正如Schütz [1] 等人所评论的那样。为了在机械结构设计过程中克服这一问题,所提出的疲劳损伤模型的适用性通常限于给定的材料类型、载荷条件、温度、疲劳寿命范围等,这些条件接近于模型验证的条件。据观察,工程实践特别广泛地使用最不复杂的模型。人们倾向于修改这些模型并扩展其操作范围。因此,近几十年来已经开发了大量多轴疲劳损伤模型[2 – 8]。处理多轴应力状态问题的损伤模型包括一个将空间应变/应力状态降低为等效损伤标量值的功能。在疲劳寿命计算算法中,将此标量值与适当的参考疲劳特性进行比较,从而估算出疲劳寿命。这种相对简单的方法已经获得了相当大的普及,并且在过去几年中已经提出了几种新模型[9 – 23]。Apar
1.1 简介 1 1.1.1 材料力学和弹性理论 1 1.1.2 历史发展 2 1.2 本书范围 3 1.3 分析和设计 4 1.3.1 分析在设计中的作用 6 1.3.2 安全系数的选择 6 1.3.3 案例研究 7 1.4 平衡条件 8 1.5 应力的定义和分量 9 1.5.1 符号约定 11 1.5.2 剪应力相等 12 1.5.3 应力的一些特殊情况 12 1.6 内部力合力和应力关系 13 1.6.1 应力的基本公式 15 1.6.2 组合应力 17 1.7 倾斜截面上的应力 17 1.7.1 轴向荷载构件 18 1.8 物体内部的应力变化 20 1.8.1 平衡方程 20 1.9 平面应力变换 23 1.9.1 应力张量 25 1.9.2 平面应力状态的极坐标表示 25 1.9.3 平面应力状态的笛卡尔表示 25
1.1 简介 1 1.1.1 材料力学和弹性理论 1 1.1.2 历史发展 2 1.2 本书范围 3 1.3 分析和设计 4 1.3.1 分析在设计中的作用 6 1.3.2 安全系数的选择 6 1.3.3 案例研究 7 1.4 平衡条件 8 1.5 应力的定义和分量 9 1.5.1 符号约定 11 1.5.2 剪应力相等 12 1.5.3 应力的一些特殊情况 12 1.6 内部力合力和应力关系 13 1.6.1 应力的基本公式 15 1.6.2 组合应力 17 1.7 倾斜截面上的应力 17 1.7.1 轴向荷载构件 18 1.8 物体内部的应力变化 20 1.8.1 平衡方程 20 1.9 平面应力变换 23 1.9.1 应力张量 25 1.9.2 平面应力状态的极坐标表示 25 1.9.3 平面应力状态的笛卡尔表示 25
• 连接的变形行为,特别是连接边缘处的刚度跃变,导致连接长度上的应力分布不均匀,并且连接开始处的负载增加/3/。进一步的负载峰值是由齿轮齿的几何形状引起的轴和轮毂的齿根处的缺口效应产生的。在载荷引入点,各个应力最大值的叠加会导致复杂的三轴应力状态,从而促进疲劳失效/4/,在这种情况下,齿跳动至关重要。根据其几何设计和制造工艺,预计外形尺寸差异约为 2。我们的客座科学家华先生在下面的文章中介绍了第一种数值量化方法。
描述了“3”ABsTnAcT 实验,揭示了 Fe-3Si 钢和普通碳钢板中缺口和裂纹前塑性区的三维特征。这些将平面应力状态定义为施加应力和板强度的函数。它们还为 DM(Dugdale - Muskhelishvili)模型作为平面应力下裂纹的试验性弹塑性解决方案提供了理论依据。描述了一种考虑加工硬化和速率敏感塑性变形的方法的改进方法。这样,无缺口拉伸性能(应力-应变曲线和面积减小)可用于计算塑性区尺寸、裂纹尖端位移和应变、裂纹延伸应力和断裂韧性,与实验结果一致。最后,该方法扩展到延性裂纹扩展,并用于计算
抽象电子组件使用具有不同机械和热性能的各种聚合物材料,以在恶劣的使用环境中提供保护。然而,机械性能的可变性,例如热膨胀系数和弹性模量,通过对长期对电子设备可靠性产生的不确定性引入不确定性来影响材料选择过程。通常,主要的可靠性问题是焊接关节疲劳,其造成了电子组件的大量故障。因此,在预测可靠性时,有必要了解聚合物封装(涂料,盆栽和底部填充物)对焊接接头的影响。已经表明,由于聚合物封装的热膨胀,焊料中存在拉伸应力时,疲劳寿命大大降低。将拉伸应力受试者焊接到环状多轴应力状态中,发现比常规的循环剪切负荷更具破坏性。为了理解其对微电子焊接关节的疲劳寿命的影响,必须隔离拉伸应力成分。因此,为了使无PB的焊接接头构造出独特的标本,以使其符合波动的拉伸应力条件。本文介绍了热机械拉伸疲劳标本的构建和验证。热循环范围与盆栽膨胀特性相匹配,以改变焊接接头施加的拉伸应力的大小。焊接接头几何形状的设计具有比例因子,该比例因子与BGA和QFN焊接接头有关,同时保持简化的应力状态。FEA建模以观察热膨胀期间焊接接头的应力应变行为,以了解各种盆栽材料特性。焊接接头中轴向应力的大小显示出依赖于热膨胀和模量的系数以及热循环的峰值温度。由于样品的热循环辅助,由于盆栽材料的热膨胀而具有各种膨胀性能,焊料接头经历的拉伸应力的大小与焊接的幅度相关联,并为带有封装的电子包装中焊料关节的低周期疲劳寿命提供了新的见解。
对裂纹尖端的氢浓度分布进行了初步分析,以此为基础建立更严格的模型,从而预测裂纹扩展动力学。其显著特点是使用边界拟合坐标法进行数值分析,并在裂纹尖端和裂纹壁采用通量边界条件。在此开发阶段,已采用应力状态的简单解析表达式。使用极限情况,边界拟合坐标法已显示可得出与边界积分和有限元法相当的结果。将恒定浓度和通量边界条件对裂纹尖端氢分布的预测进行比较,表明后者应适用于低合金钢,但由于晶格扩散率低得多,因此对于面心立方晶格可以获得等效结果。
W 的高耐磨性和机械强度与 Cu 的高热导率相结合,使 Cu/W 系统成为等离子体实验中散热器和耐辐射应用的有吸引力的候选材料。然而,多层膜和涂层的最终机械性能在很大程度上取决于层的微观结构。在这项工作中,系统地研究了具有不同内部界面密度的 Cu/W 纳米多层膜在两种相反的面内应力状态下的机械性能,并与文献进行了批判性讨论。使用具有最先进的神经网络势的原子模拟来解释杨氏模量和硬度的实验结果。结果表明,微观结构,特别是与应力状态相互关联的孔隙率和界面无序相关的过量自由体积,对机械性能有很大影响,尤其是 Cu/W 纳米多层膜的杨氏模量。