本文關(guān)鍵詞：含有裂紋的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料電磁熱止裂強(qiáng)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《燕山大學(xué)》 2013年

含有裂紋的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料電磁熱止裂強(qiáng)化研究

趙東升  

【摘要】：利用電磁場(chǎng)的熱效應(yīng)來(lái)抑制金屬構(gòu)件裂紋的擴(kuò)展是非常有發(fā)展前景的非平衡止裂技術(shù)，具有提高結(jié)構(gòu)安全性和可靠性，抑制裂紋擴(kuò)展的作用。本文為了使這一具有明顯優(yōu)越性的技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，選擇在內(nèi)燃機(jī)中應(yīng)用比較廣泛的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料，本文從理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)研究及超聲波探傷四方面研究電磁熱止裂技術(shù)對(duì)鑄造態(tài)鋁合金這一特殊材料的止裂效果，為將技術(shù)推廣到有色金屬構(gòu)件裂紋止裂奠定基礎(chǔ)。論文研究?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)方面： (1)利用熱源功率的計(jì)算公式和復(fù)變函數(shù)理論知識(shí)求解電磁熱止裂前后應(yīng)力強(qiáng)度因子，推導(dǎo)出應(yīng)變能密度因子S，采用裂尖附近的漸近解，進(jìn)一步推導(dǎo)出畸變能密度因子S d、體變能密度因子S v，并對(duì)放電前后的K I、 S、S d及S v進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)對(duì)上述各量隨放電參數(shù)(電流密度J0)的變化情況進(jìn)行了分析，進(jìn)而可以通過(guò)該斷裂力學(xué)準(zhǔn)則來(lái)驗(yàn)證利用電磁熱效應(yīng)愈合裂紋這一技術(shù)可行性。 (2)應(yīng)用ANSYS有限元軟件對(duì)含有裂紋的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料進(jìn)行了電磁熱止裂研究。采用熱-電-結(jié)構(gòu)耦合的數(shù)值分析方法求得了放電后試件的電流密度場(chǎng)、溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)，同時(shí)根據(jù)ANSYS的APDL參數(shù)化語(yǔ)言對(duì)止裂強(qiáng)化前后在外載荷作用下的金屬構(gòu)件裂紋尖端處的應(yīng)力強(qiáng)度因子和應(yīng)變能密度進(jìn)行了對(duì)比分析。并對(duì)理論分析求解的應(yīng)力強(qiáng)度因子和數(shù)值模擬得到的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比和誤差分析。 (3)從實(shí)驗(yàn)的角度對(duì)含有裂紋的鑄造態(tài)的鋁合金活塞材料進(jìn)行止裂強(qiáng)化研究。利用超聲波和工業(yè)CT設(shè)備對(duì)鑄造態(tài)的鋁合金缺陷的三維形態(tài)進(jìn)行精確的標(biāo)識(shí)，利用線(xiàn)切割機(jī)切割為含有裂紋的長(zhǎng)方形拉伸試件，依據(jù)所選試件的形狀來(lái)設(shè)計(jì)出配套的卡具裝置，同時(shí)完成電磁熱止裂強(qiáng)化的方案設(shè)計(jì)和工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。隨后在現(xiàn)有設(shè)備ZL-2型超強(qiáng)脈沖電流發(fā)生裝置完成所選構(gòu)件電磁熱止裂強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)。并借助對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究的方法，對(duì)電磁熱止裂強(qiáng)化前后裂尖的宏觀形貌和微觀組織進(jìn)行對(duì)比分析。 (4)探討了超聲波在鑄鋁缺陷檢測(cè)的可能性、判斷方法及鑄件探傷的特點(diǎn)。通過(guò)超聲波無(wú)損探傷測(cè)得脈沖放電前后鑄鋁試件中裂紋的回波幅值及回波聲程S的變化情況，，對(duì)止裂強(qiáng)化前后的試件的殘余應(yīng)力與晶粒大小進(jìn)行了比較。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：O346.1
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

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4 郭寶科;移動(dòng)載荷作用下層狀介質(zhì)中裂紋的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 郭寶科;移動(dòng)載荷作用下層狀介質(zhì)中裂紋的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 劉艷萍;焊接橋梁鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為研究[D];華中科技大學(xué);2010年

7 王裕;硼化鋯基超高溫陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu)及熱沖擊性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 王裕;硼化鋯基超高溫陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu)及熱沖擊性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

9 閆德俊;高速列車(chē)底架用鋁合金焊接接頭疲勞裂紋擴(kuò)展特性[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

10 孫艷玲;木材裂紋尖端區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值分析和測(cè)試[D];北京林業(yè)大學(xué);2004年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙東升;含有裂紋的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料電磁熱止裂強(qiáng)化研究[D];燕山大學(xué);2013年

2 周紅梅;含圓形埋藏裂紋金屬構(gòu)件電磁熱止裂及強(qiáng)化研究[D];燕山大學(xué);2012年

3 楊利娜;單邊裂紋電磁熱止裂強(qiáng)化對(duì)比研究及裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)方法[D];燕山大學(xué);2013年

4 王俊麗;脈沖放電對(duì)裂紋尖端性能及相變應(yīng)力影響的研究[D];燕山大學(xué);2013年

5 張豪杰;U71Mn鋼軌焊接接頭電磁熱強(qiáng)化研究[D];燕山大學(xué);2013年

6 劉禹;帶有半埋藏裂紋金屬構(gòu)件電磁熱止裂及力學(xué)性能分析[D];燕山大學(xué);2009年

7 康瑋明;金屬構(gòu)件電磁熱裂紋止裂微觀組織及殘余應(yīng)力研究[D];燕山大學(xué);2009年

8 楊勁松;裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的數(shù)值模擬及分析[D];大連理工大學(xué);2012年

9 滕項(xiàng)銘;裂紋尖端疲勞塑性區(qū)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

10 趙丹;核電結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變分析研究[D];西安科技大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：含有裂紋的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料電磁熱止裂強(qiáng)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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