7075铝合金厚板淬火残余应力的数值分析

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1、中南大学颈士学位论文摘要具有高强、高韧、低残余应力的7075铝合金预拉伸板是现代航空、航天工业用量很大的重要结构材料，淬火使合金得到强化，同时铝合金在淬火过程中也将产生较大的残余应力。淬火残余应力的存在不仅使得厚板机加工过程中易出现翘曲变形，而且也明显降低材料的综合使用性能。因此，研究淬火残余应力的形成及影响因素是极为重要的。’然而实验方法只能测出淬火后试样表层的残余应力，随着现代数值分析技术的发展，运用有限元(FEM)技术揭示淬火残余应力的形成和发展动态过程及其大小与分布，已成为一种有效方法。本文根据在G1eeble一1500热模拟试验机上间接实测出的换热系数和真实应力，借助A

2、NsYs有限元软件，对7075铝合金厚板在水中淬火过程中的温度场、热应力场以及淬火残余应力场形成过程进行了数值模拟。得出如下结论：1．温度沿厚度方向以逐渐增加的非线性形式分布。理想状态热应力沿厚度方向以逐渐减少的非线性形式分布。2．淬火结束后，发生过不．均匀塑性变形的区域和没有发生过塑性变形的区域之间的内应力就是淬火残余应力。3．沿厚度方向的残余应力分布规律：压应力(表层)——拉应力一一压应力(芯部)。hn的位置决定了残余应力的分布和极值状况。温度为40℃且浓度为30％的AQ25l淬火液淬火，残余应力最低。4．动态薄膜与淬火的关系：动态水蒸气薄膜及AQ25l聚合物薄膜与热传导、温

3、差、热应力、塑性变形对淬火残余应力的影响。聚合物膜的形成是降低残余应力的关键原因。同时如何使聚合物膜尽快形成是迸一步降低残余应力的关键。关键词7075铝合金，淬火，温度场，热应力场，残余应力，有限元法中南大学硕J：学位论文摘要ABSTRACTAluminiumaUoy7075thickplatestretchedwithhighstrengthandtou曲nessandfbwresidualstressesisakindofstmcturalmaterialwidelyusedinthemodemaerospaceindustry．Inordertogethighstrengt

4、}l，mealloyneedbequenched．butalotofresidualstressesw王王lbeappearedduringquenching．Notonlyshapeanddimensionwillbeunstableaftermechanizedprocess，butalsosyntheticperfo锄ancewiIldescend，owingtothereleasingofresidualstresses．SoitisveryimportanttoknowclearlyresidualstressesquenchinghowtoformanddeVelop

5、．Butitispitythatonlyresidualstressesinsurfacelayercanbetestedbymeasureofexistinginstruments．Withthedevelopmentofmodemnumericalsimulationtechnology，thereisabetterchoicewithFiniteElementMethod(FEM)toknowclearlyresidualstressesquenchinghowtofbrmanddevelopandkonwsizeanddistributionofresidualstres

6、ses．Alltenlperatureandthe舢alstressesfieldscanbeanalyzednumericallvwithinvieldbehaveandvividresidualstressfieldsintheprocessof7075aluminumalloythickplatesquenchinginwaterinVirtueofthe6niteelementprogramANSYS，refertoconvectioncoemcientcurvesthatcomefromisothermalcomDressiontestatGleebIe-l500the

7、rmal．mechanicaIsimulator．ResultsinthepaperareasfoIlow：1．tenlperatureincreaseaccordingtononlinearpathalongitsthicknessandidealthermalstressdecreaseaccordingtod拿scendingnonlinearpathalongitsthjckness．2．residualstressquenchedareappearancebetween