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World File Search System残余应力
残余应力对复合涂层疲劳裂纹扩展速率的影响
通讯作者：Christine M. Smudde 加州大学材料科学与工程系 One Shields Ave. Davis, CA 95616, USA 电话：(714) 356-0477 电子邮箱：cmsmudde@ucdavis.edu
热固性复合材料残余应力预测的工艺建模与表征
聚合物基复合材料 (PMC) 因其优良的性能和较高的强度重量比而广泛应用于风能行业的主要承重部件[1]。然而，制造这种复合材料仍然是一项艰巨的任务。随着固化的进行，成分基质的化学流变和热机械性能会发生变化。化学收缩、放热产热和成分材料性能不匹配等多种多物理现象进一步影响原位基质响应，并导致制造过程中残余应力的积累、变形和损坏[2-9]。这些残余应力对复合材料性能的改变程度尚不完全清楚。基于准确而全面的材料表征的过程建模模拟可以填补这一知识空白。由此产生的过程模型可用于优化复合材料制造，以提高风能应用复合部件的性能。过程建模利用强大的计算分析工具，能够准确预测复合材料在受到各种热机械载荷时的微尺度响应[2-8,10-16]。许多基于航空级复合材料的计算研究报告了现象学和本构关系，以预测基质固化的演变[17]，估计工艺引起的残余应力产生[18-27]，并评估其对加工复合材料性能的影响[3-6、8、10、11、28]。然而，由于缺乏完整的固化和温度相关材料属性数据集，此类研究通常依赖室温数据或采用确定性基质属性进行分析。因此，
氮化镓 MEMS 谐振器：残余应力如何影响设计和性能
摘要 — 从硅上外延生长的氮化镓 (GaN) 开始，设计、制造并表征了集成压电换能器的预应力微谐振器。在夹紧梁中，众所周知，拉伸应力可用于增加谐振频率。在这里，我们计算了预应力梁中平面外弯曲模式的模态函数，并推导出一个模型来预测谐振频率和压电驱动因子。我们表明，理论和实验结果之间可以获得良好的一致性，并推导出机电转换的最佳设计。最后，我们的模型预测了由于拉伸应力导致的品质因数增加，这已通过真空下的实验测量得到证实。这项研究展示了如何利用外延工艺产生的材料质量和初始应力。
2024铝合金激光定向能量沉积残余应力：模拟与验证
摘要 基于激光的金属定向能量沉积模拟受到越来越多的关注，旨在减少选择适当的加工条件来修理或大修实际部件的实验工作。需要解决的主要问题之一是对残余应力的评估，残余应力可能导致零件在标称载荷下失效。在这方面，特别是涉及铝合金，很少有研究进行开发和验证。本文解决了这方面知识的缺乏：即，在单次沉积的情况下讨论了模拟沉积金属活化的正确方法，并将其转移到基板上多次沉积的情况。通过与 X 射线衍射产生的实际应力进行比较来验证预测的残余应力。
薄壁产品激光定向能增材制造中基体结构对残余应力影响的数值研究
摘要：提出一种基于制造约束和基体设计的激光定向能量沉积增材制造（DED AM）产品残余应力控制新方法。残余应力的模拟结果与实验测量数据进行了验证。结果表明，减弱基体上的约束可以大大降低激光DED AM产品中的残余应力。此外，通过在基体上设计局部减薄区域，如长条形孔或支撑腿，可以进一步降低DED AM产品的残余应力。在本研究中，当基体上设计长条形孔时，拉残余应力降低了28％。当设计结构改为支撑腿时，残余应力更小。拉残余应力降低了30％以上。支撑腿越少，残余应力越小。DED AM产品的残余应力可以通过设计得到很好的控制，同时可以通过减少约束来削弱刚度。
激光粉末床融合中的残余应力形成机制 - 数值评估
摘要：添加剂制造方法，例如激光粉床融合，不需要任何特殊的工具或铸造模具。这可以通过集成功能快速实现复杂和单个几何形状。但是，制造过程中的局部热量输入通常会导致残余应力和失真。这反过来会导致质量差，废料零件，甚至可以在此过程中粉末重复配置机构与扭曲的零件发生碰撞，甚至可以过早地终止工作。本研究研究了不锈钢316L的激光粉末床融合（LPBF）期间残留应力和失真的产生机制，以减少这些作用，从而有助于提高过程的安全性和效率。因此，关于几个熔融轨道和层的规模的有限元模型的数值研究，可以对生产过程中的机制进行详细的了解。工作包括对构建板温度，激光功率和速度以及层厚度的研究。结果表明，对构建板的预热和单位长度的能量有很强的依赖性。较高的构建板温度和单位长度的能量的降低都导致较低的残余应力。
通过能量控制焊接和淬火工艺制造的样品
由于沉积区域和基材的快速加热和冷却循环，定向能量沉积 (DED) 工艺沉积区域附近会出现复杂的残余应力分布。残余应力会导致沉积区域附近出现缺陷和过早失效。人们已经对多种热处理技术进行了广泛的研究，并将其应用于通过 DED 工艺沉积的部件，以释放残余应力。本研究旨在利用热机械分析研究通过 DED 和淬火工艺制备的试样的残余应力特性。采用耦合热机械分析技术预测淬火步骤后沉积区域附近的残余应力分布。沉积和冷却措施的有限元 (FE) 分析结果表明，在弹性恢复完成后，沉积区域附近的残余应力显著增加。加热和淬火阶段的 FE 分析结果进一步表明，在淬火初始阶段，沉积区域附近的残余应力显著增加。此外，观察发现，无论沉积材料如何，淬火残余应力均小于弹性恢复后的残余应力。
层间停留时间对定向能量沉积残余应力的影响
摘要 各行业采用金属增材制造受到沉积部件中残余应力和变形的阻碍。定向能量沉积过程中的大热梯度通常会导致最终沉积物中出现残余应力。参数优化主要用于缓解残余应力。然而，工艺参数的影响是材料特定的。当前的研究旨在研究层间停留时间对高强度钢合金定向能量沉积中残余应力的影响。样品以三个层间停留时间水平沉积。使用 X 射线衍射测量表面和体积残余应力。发现表面和体积残余应力都随着层间停留时间的增加而增加。
采用元素消除与再激活法建立增材制造残余应力晶体塑性模型
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激光加工净成形AISI 1025钢热处理工艺的数值模拟与分析
退火和淬火等热处理工艺对于确定金属材料的残余应力演变、微观结构变化和机械性能至关重要，残余应力在部件性能中起着更大的作用。本文研究了热处理对使用 LENS 制造的 AISI 1025 中残余应力的影响。开发并模拟了有限元模型以分析残余应力的发展。适用于熔融沉积成型 (FDM) 长丝生产中的工具和模具应用的 AISI 1025 样品是使用激光工程净成型 (LENS) 工艺制造的，然后进行热处理，即进行退火和淬火工艺。将所研究的热处理样品的材料微观结构、残余应力和硬度与原始样品进行了比较。结果表明，与原始样品相比，退火后，拉伸残余应力降低了 93%，导致裂纹扩展速率降低，尽管硬度显著降低了 25%。另一方面，淬火后记录到 425±14 MPa 的高拉伸残余应力，硬度提高了 21%。