分析淬火过程中铝合金板沿厚度中心轴线路径热应力分布情况，定义板厚度 方向的中心轴线为显示路径，如图２．１１—２．１４所示为分别为淬火０．００５ｓ、０．１ｓ、０．７ｓ、
１２５ｓ时刻铝合金板沿厚度方向中心轴线上的应力分布曲线：
３０．００
２５．００
２０．００
１５．ＯＯ
１０．００
５．００
Ｏ．００
—５．００
ｌＯ．ＯＯ
０ ２ ４ ６ ８ １０ １Ｚ
板厚／ｍｍ
图２．１１淬火０．００５ｓ沿板厚方向应力分布曲线
Ｆｉｇ．２．１ １ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ０．００５ｓ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｕｒＶｅ
重庆人学硕＋学位论文 ２７０７５铝合金板淬火残余应力数值模拟
８０．００
６０．００
４０．ＯＯ
２０．００
Ｏ．００
２０．００
４０．ＯＯ
０ ４ ６ ８ ｌＯ １２
板厚／ｍｍ
图２．１２淬火０．１ ｓ沿板厚方向应力分布曲线
Ｆｉｇ．２．１ ２ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ０．１ｓ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒＶｅ
从图２．１ １中可以看出，淬火过程开始时铝合金板表层应力分布情况为：长度 方向应力为拉应力（最大约为２５Ｍｐａ），宽度方向也为拉应力（最大约为２３Ｍｐａ），
从表面往芯部方向拉应力逐渐减小，到离表面大约１／５的地方应力方向发生转变由 拉应力转变为压应力，芯部大部分区域长度方向和宽度方向均为压应力（最大约 为一４Ｍｐａ）。沿沿长度方向的应力和沿宽度方向的应力变化趋势基本一致。
由图２．１２可以看出随着淬火过程的进行，０．１ ｓ时刻与开始相比表层拉应力和 芯部压应力值均逐渐增大，但变化趋势和开始时基本差不多，从表面到芯部由拉 应力逐渐转变为变为压应力，应力值逐渐增大（表层应力值最大约７５ＭＰａ，芯部 约为一３０ＭＰａ）。
２５．００
２０．００
１５．ＯＯ
岛 ｌＯ．００ 茎
∑ ５．００ ｊ＞：～
Ｏ．００
５．００
—１０．００
一１５．００————————————————————————————————————————＿＿——————————————————一
Ｏ ２ ４ ６ ８ １０ １２
板厚／ｍｍ
图２．１３淬火０．７ｓ沿板厚方向应力分布曲线
Ｆｉｇ．２．１ ３ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ０．７ｓａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅ
１５０．００
１００．００
５０．００
蔓
≥ ０．００
。、
：，
一５０．００
一ｌＯＯ．００
—１５０．００
０ ２ ４ ６ ８
板厚／ｍⅢ
图２．１４淬火１２５ｓ沿板厚方向应力分布曲线
Ｆｉｇ．２．１４Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ１２５ｓ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｎｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅ
从图２．１３中可以看出淬火０．７ｓ时铝板表面沿长度方向和宽度方向的应力已由 拉应力转变为了压应力，但次表面仍为拉应力，芯部区域则则由压应力转变为了 拉应力。与淬火丌始时铝板内的应力状态刚好相反。
图２．１４即为淬火结束后的应力分布曲线，也即铝合金板淬火后残余应力的分 布情况。可以看出，铝板应力分布情况为：表层长度方向应力为压应力，最大约
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为一７０ＭＰａ，宽度方向应力应力也为压应力，最大约为一１１５ＭＰａ；芯部长度方向为拉 应力，最大为１２２ＭＰａ，宽度方向应力拉应力，最大约为６７ＭＰａ；而厚度方向残余 应力值很小，只有２ＭＰａ左右，应力很小与长度和宽度方向相比可以忽略不计。所
以淬火后的铝合金板表层和芯部应力呈现出平面应力状态，最后影响铝板性能的 主要是沿长度方向和宽度方向的残余应力。
图２．１５，２．１６为铝合金板淬火后表层应力沿板长和板宽方向的分布情况，芯 部应力和表层应力基本对称，应力方向相反。
从图２．１ ５中，可以看出，沿板长从０矗５ｍｍ范围内应力分布都比较均匀，而 铝合金端部宽度方向的应力变大，达到一１７５ＭＰａ左右，这是由于端部淬火时，三
向冷却，温度变化最剧烈，温度梯度相对过大造成的。
图２．１６中，沿板宽方向应力，从０—１０ｍｍ范围内，应力分布均匀，而边缘部 分长度方向应力变大，达到１８０ＭＰａ左右。
２０．００ Ｏ．ＯＯ ２０．００ 一４０．ＯＯ ６０．ＯＯ ８０．００ ｌＯＯ．００ １２０．ＯＯ １４０．００ １６０．ＯＯ １８０．００
２００．ＯＯ Ｏ
板长／ｍｍ
图２．１５沿板长方向应力分布曲线
Ｆｉｇ．２．１ ５ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ １ｅｎｇｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒＶｅ
ｌ≈
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１５０．００