航空铝合金板应力松弛行为的试验研究-机械设计及理论专业论文.docxVIP

1IIII 1IIII I IIIII III I II II／11111I Y1 9 1 5288 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：翅表公 日期： 型!年』月卫日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允 许学位论文被查阅和借阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：姻塞玺 导师签名 中南大学硕士学位论文 中南大学硕士学位论文 摘要 摘 要 7xxx系(铝．锌．镁．铜系)和2xxx系(铝．铜．镁系)是可热处理 强化的变形铝合金，它们具有优良的力学、加工成型性能，且可通过 淬火时效工艺析出大量弥散强化相使合金得到强化，或采用表面喷丸 工艺引入表面压应力以改善材料表面特性从而显著改善铝合金结构 件的疲劳性能，延长其使用寿命，并有效抑制表面微裂纹的萌生与扩 展，故被广泛应用于航空航天等重要领域。但一方面，铝合金淬火过 程中将产生很大的残余应力，严重影响航空铝合金结构件的疲劳强 度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性与后续加工变形等；另一方面，由 喷丸强化工艺引入的表面应力在外部温度、应力等交变载荷下很容易 发生应力释放，从而使其有利效果降低。航空铝合金制件从坯料制备、 冷热加工到工件最终服役，主要经受三类典型但性质不同的载荷：1) 温度，关注影响工件力学性能的温度范围；2)振动，即高频微幅应 力载荷：3)应力，多指低频中高应力载荷。本论文以7075与2A12 航空用铝材为研究对象，借助于X射线衍射法等应力测试手段，实 验研究并机理探讨淬火铝合金厚板结构残余应力的消减规律与工艺， 及铝合金件表面喷丸应力松弛的影响因素。论文的研究工作主要有以 下几个方面： 1．实验研究了等温保温、阶梯状等温保温温度下铝合金淬火厚 板的应力松弛特点，与不同热、力载荷加载路径下表面喷丸铝合金试 样表面应力的演变特性，并结合应力松弛机理分析了热、力载荷下铝 合金应力松弛的异同。虽然作用载荷性质不同，但最终影响到的是材 料微观特性，故在应力松弛中所起到的效果相当，这也从侧面反映出 理解应力松弛机理应诉诸于材料内部微细观特性的演变规律。 2．研究了振动时效技术中激振频率的选择依据，且理论探讨了 振动时效过程中阻尼对幅频特性的影响，及阻尼．幅频特性曲线呈特 定变化趋势的原因，进一步分析并实验得到激振频率或振型对铝合金 厚板淬火残余应力场消减或重分布的影响特性。考虑到工程应用，结 合运用应力疲劳公式与等效线性本构关系，文中提出了一个基于应力 功恒等法的振动时效模型。 3．实验研究了交变循环载荷下铝合金厚板的表层应力松弛规 律。通过测量淬火与喷丸强化工艺后铝合金试样的表面特性，包括表 中南大学硕士学位论文 中南大学硕士学位论文 摘 要 层显微硬度、表面粗糙度、表层应力分布及表层强度分布等，主要研 究了试样表层应力梯度与表层屈服强度梯度在铝合金疲劳性能与循 环交变载荷下应力松弛中所表现出的各自特性，得到了铝合金试样应 力消减的主要影响因素与应力演变的一般规律。 关键词：铝合金厚板；残余应力；应力松弛；X射线衍射法；温时效： 振动时效；交变循环载荷 Ⅱ 中南大学硕上学位论文 中南大学硕上学位论文 ABSTRACT AB STRACT 7xxx series(AI—Zn—Mg—Cu)and 2xxx series(A1-Cu-Mg)deformed thermal intensity aluminum alloys have been widely used as the key materials of aircraft structures due to their favorable mechanical pro