熱應力對金屬棒料內部損傷的機理研究

張立軍　趙升噸　唐　勇

摘要：針對棒料熱應力變頻振動的下料方法，建立了帶V型槽棒料在分段強制冷卻過程中的熱力耦合模型，利用ANSYS有限元軟件，獲得了棒料在強制循環水冷卻過程中內部應力場的分布．數值模擬結果表明，棒料內部最大拉應力點位于V型槽尖端正下方O.34 mm附近，該處的軸向拉應力已超過材料的強度極限，在V型槽所在棒料斷面上靠近尖端點處產生一條環形損傷帶，在水流速度下，該損傷帶隨著絕熱邊界寬度的增加先增大后減小，存在一個大約2 mm寬的最佳絕熱邊界，可使損傷的程度達到最大。在等絕熱邊界寬度下，損傷帶隨著水流速度的增加逐漸地增大，當水流速度大于5 m/s時，對棒料的內部損傷較小。實驗結果表明，有熱應力作用比無熱應力作用的棒料下料時間減少了15％以上，從而驗證了熱應力損傷對棒料下料作用的有效性。

關鍵詞：熱應力；金屬棒料；損傷帶

中圖分類號：TG306文獻標志碼：A文章編號：0253—987X(2009)01—0099—04