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超声冲击下Q420/ZG300焊接接头表层残余应力场数值分析
1
作者 杨波 甘进 +4 位作者 刘华兵 张晋晗 贾青青 姜传海 全顺红 《表面技术》 北大核心 2025年第3期182-192,共11页
目的模拟超声冲击作用下Q420/ZG300厚板异种钢焊接接头残余应力场数值及分布规律,以评估其表层残余应力场改善情况。方法首先,建立厚板异种钢温度-位移顺序耦合模型,针对厚板焊接模拟难收敛和计算时间长等难题,对焊道进行简化合并和采... 目的模拟超声冲击作用下Q420/ZG300厚板异种钢焊接接头残余应力场数值及分布规律,以评估其表层残余应力场改善情况。方法首先,建立厚板异种钢温度-位移顺序耦合模型,针对厚板焊接模拟难收敛和计算时间长等难题,对焊道进行简化合并和采用瞬间热源模型,模拟得到焊接残余应力场。然后,在此基础上建立焊接-超声冲击耦合模型,分析不同超声冲击工艺对残余应力场的影响。结果焊后在焊缝和热影响区存在较高的残余拉应力,其峰值可达467MPa。经超声冲击处理后,过渡区表层一定深度范围内的残余拉应力转变为压应力,最大压应力出现在表层或次表层,随着深度增加,压应力不断减小,直至出现拉应力。在振幅为15μm和冲击针直径为4mm时,最大残余压应力为333MPa,压应力影响深度可达0.96mm。当振幅和冲击针直径增大时,影响深度也随之增加。当冲击针间距增大时,影响深度先减小后增大,但增大效果不明显。试验测量结果与模拟值具有良好的对应趋势,验证了模拟方法的可靠性。结论超声冲击能在厚板异种钢接头表层引入残余压应力,振幅和冲击针直径增大可提高压应力影响深度,而冲击针间距需适当控制以保证压应力场效果。 展开更多
关键词 超声冲击 异种钢 厚板焊接接头 残余应力 有限元分析
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贮箱筒体多节筒段与长筒段搅拌摩擦焊接残余应力差异性研究
2
作者 赵耀邦 陈波 +4 位作者 王建峰 历吴恺 李峻臣 林才渊 占小红 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期92-99,共8页
通过有限元模拟的方法,对火箭贮箱多节筒段、长筒段两种制造模式下的2219铝合金贮箱筒体进行建模,并通过试片级搅拌摩擦焊实验验证了模型的准确性,对比研究了二者的残余应力差异性。结果表明,多节筒段、长筒段筒体均在焊缝处发生应力集... 通过有限元模拟的方法,对火箭贮箱多节筒段、长筒段两种制造模式下的2219铝合金贮箱筒体进行建模,并通过试片级搅拌摩擦焊实验验证了模型的准确性,对比研究了二者的残余应力差异性。结果表明,多节筒段、长筒段筒体均在焊缝处发生应力集中,而多节筒段在最后一道焊缝的尾部应力集中现象尤为严重;多节筒段和长筒段筒体的纵焊缝和环焊缝交接处应力集中现象并不明显,多节筒段在完成第二道环焊缝后,应力得到轻微缓解,减小5.51%,长筒段减小3.83%,在无焊缝的筒体部位应力分布都较为均匀;多节筒段与长筒段筒体的纵、环焊缝残余应力分布是类似的,但是长筒段的应力集中区域较小,最大残余拉应力降低25.73%,最大残余压应力减小27.38%。 展开更多
关键词 2219铝合金 火箭贮箱筒段 有限元仿真 搅拌摩擦焊 残余应力
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孔内壁残余应力和表面粗糙度对7050铝合金紧固孔试样疲劳寿命的影响
3
作者 刘长军 戴寅 +1 位作者 常帅 谈建平 《机械工程材料》 北大核心 2025年第1期23-29,共7页
通过不同切削速度(4,8,12,16,20,40,80 mm·min-1)钻铰、不同进给速度(0.02,0.04 mm·r-1)铣削和电火花加工,在7075-T72451铝合金疲劳试样中心制备了不同表面粗糙度和残余应力的紧固孔,通过高周疲劳试验研究了孔表面粗糙度和残... 通过不同切削速度(4,8,12,16,20,40,80 mm·min-1)钻铰、不同进给速度(0.02,0.04 mm·r-1)铣削和电火花加工,在7075-T72451铝合金疲劳试样中心制备了不同表面粗糙度和残余应力的紧固孔,通过高周疲劳试验研究了孔表面粗糙度和残余应力对试样疲劳寿命的影响,建立了孔表面粗糙度和残余应力与疲劳寿命之间的关系。结果表明:3种工艺加工孔中,钻铰孔表面质量最好,可以通过增加切削速度在维持较小表面粗糙度的同时增大残余压应力。表面粗糙度和残余应力共同影响疲劳寿命,表面粗糙度较小时,随着残余压应力增加,疲劳寿命延长;表面粗糙度增大后,应力集中效应对疲劳寿命影响的占比变大,残余应力的影响占比变小,疲劳寿命缩短;切削速度为16 mm·min-1时钻铰孔试样疲劳寿命最长;提出的综合考虑表面粗糙度和残余应力影响的孔表面质量影响系数能在±2.5倍数据分散带内很好地关联疲劳寿命。 展开更多
关键词 孔加工 疲劳寿命 表面粗糙度 残余应力
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钢桥面板嵌补段U肋对接焊缝残余应力与变形研究
4
作者 李枝军 刘千军 +2 位作者 谢长进 张菁 徐秀丽 《桥梁建设》 北大核心 2025年第2期58-65,共8页
为研究钢桥面板嵌补段U肋对接焊缝的残余应力分布和变形规律,以苏州某新建内河航道桥为背景,开展现场原位试验及有限元数值模拟分析。首先利用盲孔法对现场原位焊接试件表面残余应力进行测试,然后基于Goldak双椭球热源模型编写焊接模拟... 为研究钢桥面板嵌补段U肋对接焊缝的残余应力分布和变形规律,以苏州某新建内河航道桥为背景,开展现场原位试验及有限元数值模拟分析。首先利用盲孔法对现场原位焊接试件表面残余应力进行测试,然后基于Goldak双椭球热源模型编写焊接模拟子程序,采用顺序耦合法和热弹塑性法对温度场和力学场进行数值模拟。结果表明:残余应力集中在距离焊缝中心20 mm的热影响区域内;纵向和横向残余应力呈现出由中间往两端递减的分布规律,在焊缝路径中间应力大小分布均匀;纵向残余应力在整个焊缝路径上都为拉应力,在中间部位最大达400 MPa;横向残余应力在焊缝路径中间为拉应力(最大约为160 MPa),而在路径两端则表现为较大的压应力(最大达350 MPa);弧形段的应力分布规律与直线段基本一致。U肋对接焊试件变形呈现向内侧凹陷的面外特征,最大变形出现在焊缝起始位置,达2.06 mm,变形量随着与焊缝距离的增加而减小且在远离焊缝区域呈线性变化,同时试件产生下凹的纵向弯曲变形。 展开更多
关键词 钢桥面板 U肋对接焊缝 残余应力 变形 原位试验 盲孔法 有限元法
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超声滚压下18CrNiMo7-6合金钢残余应力研究
5
作者 刘治华 赵豪 +1 位作者 牛志涛 周洋 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第4期126-129,共4页
超声滚压是一种表面塑性变形技术,可以有效改善金属材料的表面粗糙度,提高材料表面显微硬度和引入一定程度的表层残余压应力,从而提高材料的疲劳性能。主要分析了18CrNiMo7-6合金钢经不同工艺参数进行超声滚压加工后表层残余应力场的变... 超声滚压是一种表面塑性变形技术,可以有效改善金属材料的表面粗糙度,提高材料表面显微硬度和引入一定程度的表层残余压应力,从而提高材料的疲劳性能。主要分析了18CrNiMo7-6合金钢经不同工艺参数进行超声滚压加工后表层残余应力场的变化情况,超声滚压对不同静载荷、进给量和振幅进行试验,测量材料表层残余应力场的分布。利用ABAQUS建立轴类件超声滚压三维有限元模型,对不同加工参数进行有限元模拟,得到工件表层残余应力场变化趋势与试验结果吻合良好,表明采用该有限元分析方法可以预测不同超声滚压工艺参数下金属表层残余应力场的分布。 展开更多
关键词 超声滚压 残余应力场 有限元模拟 18CrNiMo7-6合金钢 工艺参数
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喷丸角度对螺旋锥齿轮轮齿残余应力分布的影响
6
作者 何国旗 吴旭 +2 位作者 谢远昊 彭凌杰 罗水田 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第2期112-120,共9页
为了探究喷丸角度对材料为18Cr2Ni4WA的螺旋锥齿轮齿面与齿根表面及深度方向上残余应力分布的影响。利用ABAQUS有限元软件分别构建了单齿齿面及齿根喷丸有限元模型,分析了齿面与齿根在3种喷丸角度下的仿真结果。结果表明:在多弹丸随机... 为了探究喷丸角度对材料为18Cr2Ni4WA的螺旋锥齿轮齿面与齿根表面及深度方向上残余应力分布的影响。利用ABAQUS有限元软件分别构建了单齿齿面及齿根喷丸有限元模型,分析了齿面与齿根在3种喷丸角度下的仿真结果。结果表明:在多弹丸随机喷丸条件下,与平面靶材的最佳喷丸角度为90°不同,作用于齿面的最佳喷丸角度为60°,齿面产生的残余压应力峰值为941.68 MPa;与齿面模型基于同一坐标系进行齿根喷丸角度设置,作用在齿根的最佳喷丸角度同样也为60°,齿根在此条件下产生的残余压应力峰值达1018.74 MPa。同时在进行螺旋锥齿轮齿面喷丸强化相关仿真中,应同时考虑其在x轴与y轴方向上的残余应力分布情况。 展开更多
关键词 螺旋锥齿轮 喷丸角度 喷丸强化 残余应力 数值模拟
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X80高钢级管道焊接残余应力测试研究
7
作者 古松 蒋广 +3 位作者 顾颖 陈祥斌 孔超 张豫 《精密成形工程》 北大核心 2025年第1期127-133,共7页
目的获得X80高钢级管道环焊缝焊接残余应力大小与分布模式。方法首先采用盲孔法对X80高钢级管道的环焊缝焊接残余应力进行了测试,然后将测试结果与X80管道焊接残余应力的相关文献试验数据以及国家标准《在用含缺陷压力容器安全评定》GB/... 目的获得X80高钢级管道环焊缝焊接残余应力大小与分布模式。方法首先采用盲孔法对X80高钢级管道的环焊缝焊接残余应力进行了测试,然后将测试结果与X80管道焊接残余应力的相关文献试验数据以及国家标准《在用含缺陷压力容器安全评定》GB/T 19624—2019所规定的内容进行了对比分析,最后根据测试数据提出了X80高钢级管道环焊缝焊接残余应力σ_(R)与距焊缝中心距离x之间的函数关系式,进一步得到了X80管道环焊缝沿环向与轴向的焊接残余应力计算公式。结果X80管道环焊缝沿环向区域存在较大的残余拉应力,焊接残余应力在焊趾区域达到峰值,表现为随着距焊缝中心距离的增加,环向残余应力由拉应力小幅度增加达到峰值567 MPa后迅速转变为压应力,随后缓慢转变为拉应力并趋近于0。随着距焊缝中心距离的增加,轴向残余应力由压应力迅速转变为拉应力,其中压应力峰值为92 MPa,发生在焊缝熔合线位置,拉应力峰值为188 MPa,出现在远离熔合线16 mm位置。结论根据试验结果提出了适用于X80管道环焊缝沿环向与轴向的焊接残余应力分布模式,为含缺陷X80管道的安全评定及修复提供理论参考。 展开更多
关键词 X80管道 焊接残余应力 盲孔法 环焊缝 试验研究
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残余应力对斜齿轮时变啮合刚度的影响及其动力学分析
8
作者 罗家元 严博 高聪 《机械传动》 北大核心 2025年第3期40-47,共8页
【目的】淬火热处理作为齿轮重要强化工艺会产生较高的残余应力,进而影响齿轮啮合刚度及动态性能。在分析淬火残余应力分布规律的基础上,揭示残余应力对齿轮啮合动态特性的量化影响。【方法】基于直接热-力耦合法建立齿轮淬火仿真模型... 【目的】淬火热处理作为齿轮重要强化工艺会产生较高的残余应力,进而影响齿轮啮合刚度及动态性能。在分析淬火残余应力分布规律的基础上,揭示残余应力对齿轮啮合动态特性的量化影响。【方法】基于直接热-力耦合法建立齿轮淬火仿真模型并求解淬火残余应力,结合单节点法将该残余应力作为预应力求解斜齿轮副的时变啮合刚度;并以此为基础,利用集中参数法建立斜齿轮副的10自由度动力学模型,使用龙格-库塔法进行数值求解,得到斜齿轮副的振动响应动载荷时域图和频域图。【结果】与不考虑残余应力相比,存在残余应力的单齿弯曲变形在4齿啮合区域变大、在5齿啮合区域变小,接触变形无明显变化,啮合刚度和动载荷的时域峰值变大,啮频处的动载荷频域幅值谱密度增大。 展开更多
关键词 斜齿轮 残余应力 时变啮合刚度 动载荷
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表面织构对H13模具钢激光熔覆残余应力影响分析
9
作者 赵昌龙 于子策 +3 位作者 杜伟龙 张自豪 白宇阳 张书豪 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期21-27,共7页
在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力... 在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力场进行了耦合分析研究;其次,结合正交实验模拟结果研究预置织构对激光熔覆层温度场和残余应力的影响;最后,进行实验测定。研究结果表明,对正交仿真实验结果进行均值化分析可知,最优熔覆参数为激光功率P=400 W,扫描速率v=20 mm/s,激光光斑半径R=0.8 mm,影响熔覆层残余应力的影响程度顺序依次为激光功率>激光光斑半径>扫描速率。将最优参数下有、无织构的仿真及实际加工结果进行对比,仿真结果中有织构激光熔覆后工件表面的残余应力降低了25.96%,实际熔覆后有织构工件表面的残余应力18.55%。因此通过在H13模具钢基体表面预置织构的方法,可以降低熔覆层残余应力,从而减少或消除裂纹的产生,在利用激光熔覆进行模具再制造过程中可以起到积极有效的作用。 展开更多
关键词 残余应力 激光熔覆 表面织构 有限元分析 H13模具钢
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超声冲击法消除钢结构桥梁焊接残余应力的应用研究
10
作者 沈力 金晶 +2 位作者 程海潜 赵德宗 胡义新 《山西建筑》 2025年第5期142-146,共5页
焊接残余应力影响钢结构刚性、强度和稳定性,诱发出现使用寿命内的变形、裂纹、疲劳破坏,进而诱发结构失稳或倒塌等危害。超声冲击技术可使金属表面温度快速升高和冷却,改变金属组织,从而强化冲击部位,达到消除残余应力的作用。以漳州... 焊接残余应力影响钢结构刚性、强度和稳定性,诱发出现使用寿命内的变形、裂纹、疲劳破坏,进而诱发结构失稳或倒塌等危害。超声冲击技术可使金属表面温度快速升高和冷却,改变金属组织,从而强化冲击部位,达到消除残余应力的作用。以漳州芝山大桥为背景,从超声冲击试验、残余应力测试、效果分析多方面介绍了超声波冲击法来调整钢结构桥梁焊接残余应力的研究。结果表明,经超声波冲击后的残余应力基本上全部实现30%以上下降幅度,且比较均匀,达到了消除残余应力的效果。 展开更多
关键词 残余应力 钢结构 焊接 超声波冲击
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残余应力对压痕硬度的影响分析
11
作者 薛河 贾宇磊 +1 位作者 路景智 王双 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期95-98,共4页
为了探究残余应力对压痕硬度的影响,本研究基于压痕硬度与残余应力的相关性,对不同拉伸和压缩应力状态下的316L奥氏体不锈钢进行了有限元模拟压入试验。结果表明:在(-200~200)MPa范围内,与无残余应力相比,残余拉应力状态下压痕硬度降低... 为了探究残余应力对压痕硬度的影响,本研究基于压痕硬度与残余应力的相关性,对不同拉伸和压缩应力状态下的316L奥氏体不锈钢进行了有限元模拟压入试验。结果表明:在(-200~200)MPa范围内,与无残余应力相比,残余拉应力状态下压痕硬度降低了17%,残余压应力状态下压痕硬度升高了6%。相对于残余压应力,压痕硬度对残余拉应力更为敏感。为验证数值模拟结果的准确性,对(0~200)MPa状态下残余拉应力对压痕硬度的影响进行了物理试验,结果在误差允许范围内。 展开更多
关键词 残余应力 压痕硬度 316L奥氏体不锈钢 有限元模拟 压入试验
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二次喷丸对18CrNiMo7-6齿轮钢残余应力影响的有限元分析
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作者 王振 孙浩 王国浩 《机械传动》 北大核心 2025年第2期101-110,共10页
【目的】针对齿轮在喷丸强化后残余压应力分布不均匀、表面粗糙度大的问题,研究二次喷丸强化技术对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表面完整性的改善效果。【方法】基于Abaqus软件建立随机丸粒分布的喷丸强化模型,主要分析了单次喷丸强化和二次... 【目的】针对齿轮在喷丸强化后残余压应力分布不均匀、表面粗糙度大的问题,研究二次喷丸强化技术对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表面完整性的改善效果。【方法】基于Abaqus软件建立随机丸粒分布的喷丸强化模型,主要分析了单次喷丸强化和二次喷丸强化的喷丸速度、丸粒直径等参数对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表层残余应力及表面形貌的影响规律。【结果】结果表明,二次喷丸强化与单次喷丸强化相比材料表面塑性变形更均匀;二次喷丸强化可以显著增大材料表层的残余压应力,使残余压应力最大值深度位置向表面移动,但对残余压应力层深度的影响并不显著;通过方差分析,在喷丸覆盖率为100%时,采用喷丸强度较小的加工参数进行第二次喷丸强化,对表层残余压应力均匀性的改善效果更好,表面残余压应力均匀性最大可提升28.76%。 展开更多
关键词 二次喷丸 18CrNiMo7-6钢 残余应力 表面形貌 有限元分析
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焊接工艺对不锈钢304/碳钢Q235异种钢对接接头残余应力的影响
13
作者 罗霞 王俊 +1 位作者 严琦瑶 李翱 《冶金标准化与质量》 2025年第2期46-54,共9页
异种钢焊接结构具有复合钢的综合性能优势,既能够满足结构的使用性能要求又能够降低成本,但是由于几类钢材料之间热物理性能以及晶体结构的差异,导致焊接残余应力的问题更为突出。本文即对采用不同的坡口形式以及层间温度的焊接工艺下... 异种钢焊接结构具有复合钢的综合性能优势,既能够满足结构的使用性能要求又能够降低成本,但是由于几类钢材料之间热物理性能以及晶体结构的差异,导致焊接残余应力的问题更为突出。本文即对采用不同的坡口形式以及层间温度的焊接工艺下的不锈钢304/碳钢Q235的残余应力进行研究,经研究发现,不同层间温度对304/Q235异种钢接头残余应力有影响,高层间温度的残余应力大于低层间温度的残余应力。 展开更多
关键词 异种钢 焊接残余应力 焊接接头残余应力
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基于修正固有应变法的选区激光熔化成型316L钢块体残余应力预测
14
作者 张博 耿鲁阳 +2 位作者 彭亚伟 王小威 巩建鸣 《南京工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期56-65,共10页
选区激光熔化(SLM)制造过程中极高的温度梯度及快速熔化凝固现象会在部件中产生复杂的残余应力分布,进而导致部件的变形、开裂,以及使用中的提前失效。因此,对SLM成型零件的残余应力预测至关重要。将修正固有应变(MIS)法用于SLM成型316... 选区激光熔化(SLM)制造过程中极高的温度梯度及快速熔化凝固现象会在部件中产生复杂的残余应力分布,进而导致部件的变形、开裂,以及使用中的提前失效。因此,对SLM成型零件的残余应力预测至关重要。将修正固有应变(MIS)法用于SLM成型316L钢块体的残余应力预测。首先,采用热-力顺序耦合方法建立SLM成型的详细模型,从计算结果中提取固有应变并验证其准确性;随后,基于修正固有应变法建立10 mm×10 mm×10 mm的316L钢块体模型,模型由20个元层构成,每个元层中包含数个真实物理层;最后,通过逐层激活元层,并加载固有应变来模拟选区激光熔化成型过程,得到块体的应力-应变分布。以相同的工艺参数实际打印同尺寸的316L钢块体,使用X线衍射(XRD)法对块体的残余应力进行测量。结果表明:与XRD测量数据对比,修正固有应变法能够在较短时间内有效预测SLM成型316L钢块体的残余应力。 展开更多
关键词 316L钢 选区激光熔化(SLM) 固有应变 残余应力 元层
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碳钢/不锈钢复合板微观组织演变及残余应力分析
15
作者 徐惠婷 李海斌 +2 位作者 吕海波 帅美荣 王强 《锻压技术》 北大核心 2025年第4期117-124,共8页
采用真空热轧工艺制备Q235碳钢/304不锈钢复合板,第1道次压下率为30%,第2道次压下率分别为0%、10%、20%和25%。计算了基板/复板组织的平均晶粒度、位错密度及残余应力,并讨论了三者之间的关系。结果表明:随着压下率增加,界面铁素体区的... 采用真空热轧工艺制备Q235碳钢/304不锈钢复合板,第1道次压下率为30%,第2道次压下率分别为0%、10%、20%和25%。计算了基板/复板组织的平均晶粒度、位错密度及残余应力,并讨论了三者之间的关系。结果表明:随着压下率增加,界面铁素体区的面积逐渐减小,而界面处基板/复板的几何必要位错密度呈增大趋势。第2道次压下率从0%增加至20%时,基板碳钢平均晶粒度GC增大,塑性变形导致碳钢位错密度由0.49×10^(14)m^(-2)增加至0.80×10^(14)m^(-2),残余应力由48.77 MPa增加至243.83 MPa;当压下率增大至25%时,GC减小,位错密度降低至0.67×10^(14)m^(-2),残余应力减小至33.89 MPa。而随着压下率增加,复板不锈钢平均晶粒度GS不断增大,位错密度由0.58×10^(14)m^(-2)增加至1.02×10^(14)m^(-2),残余应力由45.93 MPa增加至91.86 MPa。研究结果为该类型复合板轧制工艺和组织调控技术提供了理论参考。 展开更多
关键词 热轧复合板 微观组织 位错密度 残余应力 晶粒度
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面向超薄硅晶圆精密磨削工艺的内部残余应力分析
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作者 熊正权 窦筠雯 +4 位作者 陈颖 高能 黄银 朱旻昊 冯雪 《表面技术》 北大核心 2025年第2期161-172,共12页
目的硅基集成电路的超薄化(通常厚度≤50μm)是高性能集成器件实现柔性化的关键,同时也满足了器件先进封装的需求。背面精密磨削是低成本、大规模制造超薄硅基集成电路的重要技术路径。然而,随着厚度的降低,本征硬脆的硅基器件的机械强... 目的硅基集成电路的超薄化(通常厚度≤50μm)是高性能集成器件实现柔性化的关键,同时也满足了器件先进封装的需求。背面精密磨削是低成本、大规模制造超薄硅基集成电路的重要技术路径。然而,随着厚度的降低,本征硬脆的硅基器件的机械强度急剧下降,磨削的难度也极大增加。此外,当器件的厚度接近甚至低于有源层厚度(约为15μm)时,磨削过程中产生的缺陷和内部残余应力将严重影响超薄器件的性能和良品率。因此,控制磨削过程的缺陷和内部残余应力是突破超薄柔性硅基集成电路制备技术的关键,非常有必要深入分析超薄硅晶圆精密磨削产生的内部残余应力,建立起工艺参数与内部残余应力之间的定量关系。方法针对精密磨削工艺,基于磨轮与硅晶圆的几何运动学关系,将磨轮进给率对磨削过程的影响转变为对等效磨削深度的影响,建立了硅晶圆在单颗磨粒单次和多颗磨粒多次磨削下的有限元局部模型,探讨了工艺参数(磨轮转速、磨轮进给率、磨粒尺寸)、磨粒数量和磨削次数对磨削后的表面质量和内部残余应力的影响,开展了12英寸硅晶圆的自旋转精密磨削实验验证仿真。结果硅晶圆精密磨削后的内部残余应力主要集中于距离硅片表面约50nm处,并沿深度方向快速减小。降低磨轮进给率和减小磨粒尺寸可以有效降低内部残余应力,提高表面质量。使硅片磨削后的表面及内部区域近似处于等双轴压缩应力状态,当磨轮进给率为0.5、0.35和0.2μm/s时,通过激光共聚焦显微拉曼光谱仪测得残余应力分别为(-185±33)、(-216±25)和(283±41)MPa,多颗磨粒多次磨削有限元仿真获得的残余应力分别为(-127±32)、(-171±43)和(-221±55)MPa,二者吻合较好。结论将磨轮进给率转变为等效磨削深度后,建立的多颗磨粒多次精密磨削有限元模型可以有效预测硅晶圆自旋转精密磨削的内部残余应力,为硅基集成电路薄化工艺的开发和优化提供了指导。 展开更多
关键词 硅晶圆 超薄 精密磨削 内部残余应力 有限元仿真 显微拉曼实验
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陶瓷与金属钎焊残余应力研究综述
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作者 董文伟 牛济泰 高增 《热加工工艺》 北大核心 2025年第3期14-18,29,共6页
钎焊作为陶瓷与金属结合的常用方法,已广泛应用于航空航天、微电子等领域。但是由于两者性质的差异,钎焊接头中会产生残余应力,影响接头的力学性能。因此如何控制残余应力就成为影响钎焊接头性能的关键。本文综述了陶瓷与金属连接的钎... 钎焊作为陶瓷与金属结合的常用方法,已广泛应用于航空航天、微电子等领域。但是由于两者性质的差异,钎焊接头中会产生残余应力,影响接头的力学性能。因此如何控制残余应力就成为影响钎焊接头性能的关键。本文综述了陶瓷与金属连接的钎焊方法,介绍了钎焊接头残余应力的影响与残余应力的检测方法,并分析了缓解钎焊接头残余应力的不同方法。 展开更多
关键词 陶瓷 金属 钎焊 残余应力 数值模拟
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基于深度学习的保偏光纤轴向残余应力稀疏投影重建
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作者 张国庆 常素萍 +3 位作者 茅昕 王国强 刘尚军 卢文龙 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第1期98-104,共7页
针对稀疏投影下保偏光纤轴向残余应力重建时存在的伪影噪声问题,提出一种基于深度学习的正则化迭代重建算法。基于光弹原理与断层扫描分析光纤轴向残余应力的二维分布重建,在稀疏投影测量中,现有的滤波反投影法实现Radon逆变换进行应力... 针对稀疏投影下保偏光纤轴向残余应力重建时存在的伪影噪声问题,提出一种基于深度学习的正则化迭代重建算法。基于光弹原理与断层扫描分析光纤轴向残余应力的二维分布重建,在稀疏投影测量中,现有的滤波反投影法实现Radon逆变换进行应力重建存在伪影噪声问题;分析保偏光纤轴向残余应力测量的离散投影模型,针对稀疏投影导致的不适定问题,引入广义正则项,分析了应力的正则化迭代重建;通过深度学习,从样本中学习广义正则项的具体形式,并用训练好的模型进行仿真实验。对5种保偏光纤的重建结果表明:该方法在稀疏投影测量中同时具备很好的伪影噪声抑制与细节特征保持能力,在投影数目为36个视角时均方根误差为0.1985 MPa、峰值信噪比为47.3445 dB、结构相似性指数达到0.9951,分别提升59.7%、18.4%、1.34%;单个样本的重建时间低于1 s,可以实现应力的快速、准确重建。 展开更多
关键词 保偏光纤 残余应力 光弹法 稀疏投影 深度学习
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压合衬套冷挤压对耳片孔残余应力分布的影响
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作者 陶梅生 黄海鸿 +3 位作者 刘儒军 殷超超 任勇 刘志峰 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期19-24,共6页
文章利用压合衬套冷挤压工艺对7050铝合金耳片孔进行挤压强化,并采用X射线应力测定仪对残余应力进行检测,研究冷挤压强化对耳片孔残余应力分布的影响。实验结果表明:压合衬套冷挤压工艺使耳片孔产生了明显的残余压应力,并沿孔壁径向形... 文章利用压合衬套冷挤压工艺对7050铝合金耳片孔进行挤压强化,并采用X射线应力测定仪对残余应力进行检测,研究冷挤压强化对耳片孔残余应力分布的影响。实验结果表明:压合衬套冷挤压工艺使耳片孔产生了明显的残余压应力,并沿孔壁径向形成了一定深度的残余压应力层;相同相对挤压量下,挤出端残余压应力明显高于挤入端,且残余压应力值随着相对挤压量增大而变大;在相对挤压量为2.5%时,挤出端残余压应力最大值为-384.2 MPa,并形成了约14 mm残余压应力层。通过显微硬度计对强化后的试样进行检测,检测结果表明,强化后的试样沿孔壁径向形成了约4.5 mm的组织硬化层,最大显微硬度提升达到了18.1%。冷挤压强化后孔壁沿径向形成了残余压应力层和组织硬化层,提高了耳片孔抗疲劳性能。 展开更多
关键词 冷挤压 压合衬套 相对挤压量 残余应力 显微硬度
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钛合金球柱结合壳焊接残余应力及热处理研究
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作者 李天祎 李良碧 +2 位作者 韩越 张博文 葛可可 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第3期13-19,共7页
钛合金球柱结合壳形成的耐压结构在海洋资源开发装备等的应用上不断增加。一般钛合金球柱结合壳由半球壳和柱壳焊接加工而成,其焊接残余应力可能会对耐压结构的强度产生影响,易导致结构的安全性问题。本文首先基于热弹塑性基本原理,使用... 钛合金球柱结合壳形成的耐压结构在海洋资源开发装备等的应用上不断增加。一般钛合金球柱结合壳由半球壳和柱壳焊接加工而成,其焊接残余应力可能会对耐压结构的强度产生影响,易导致结构的安全性问题。本文首先基于热弹塑性基本原理,使用Ansys APDL二次开发程序,将给定温度法和生死单元法结合,计算钛合金对接焊平板焊后残余应力,并将其与相关文献进行比较研究;在两者结果较为一致的基础上,采用同样的方法研究钛合金球柱结合壳环焊缝残余应力,同时对其进行焊后热处理数值仿真。结果表明,钛合金球柱结合壳内壳表面横向残余应力呈双峰分布,而外壳表面具有较大横向压应力,内外壳表面均具有较大的纵向残余应力。焊后热处理能大程度消除焊后残余应力。研究内容对工程中球柱形耐压结构的设计制造具有指导意义。 展开更多
关键词 球柱结合壳 焊接残余应力 热处理
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