本文關(guān)鍵詞：基于有限元仿真的鐵素體球墨鑄鐵細(xì)觀失效機(jī)理研究

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【摘要】：由于具有優(yōu)良的韌性、減振、耐磨、鑄造性能以及較低的生產(chǎn)成本,鐵素體球墨鑄鐵作為重要的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)材料,在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。深入研究鐵素體球墨鑄鐵的顯微失效機(jī)理,有助于評(píng)價(jià)其構(gòu)件服役性能并為其強(qiáng)韌化機(jī)制提供理論參考。本文結(jié)合原位力學(xué)顯微觀察和有限元模擬,系統(tǒng)研究了不同載荷下鐵素體球墨鑄鐵的顯微形變、裂紋萌生及擴(kuò)展過(guò)程,分析了鐵素體球墨鑄鐵的顯微失效機(jī)理及其影響因素,得出以下結(jié)論。(1)單軸拉伸過(guò)程中,石墨與基體脫離形成孔洞,與基體晶界處、夾雜物周圍產(chǎn)生的空洞,互相曲折連接、聚合直至最終斷裂；(2)有限元模擬表明,石墨/鐵素體界面處的基體為應(yīng)力集中區(qū)域,易產(chǎn)生裂紋；石墨相分布對(duì)應(yīng)力集中有明顯影響,均勻分布和團(tuán)聚時(shí)最大主應(yīng)力分別為267.87MPa和353.21MPa；圓整度較好石墨和少量珠光體對(duì)裂紋萌生影響較小,而圓整度較差石墨對(duì)基體有割裂作用,易造成應(yīng)力集中；(3)二維平面擴(kuò)展有限元模擬表明：靜態(tài)拉伸載荷下,裂紋萌生于石墨/鐵素體界面處,且更易向基體內(nèi)擴(kuò)展,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較吻合；(4)瞬時(shí)沖擊載荷下,石墨使裂紋擴(kuò)展途徑不斷改變,增大了新增界面能,導(dǎo)致斷裂應(yīng)力提高,其中無(wú)石墨模型為563N,斷裂能為5343.71mJ,一個(gè)/四個(gè)石墨模型瞬時(shí)沖擊載荷下斷裂應(yīng)力最大值增加至932.81N和1406.36N,斷裂能增加至8626.95 mJ和9568.19 mJ；單向交變載荷下,含石墨模型的裂紋擴(kuò)展速率大大降低,提高了疲勞壽命。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG143.5

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本文編號(hào)：1220394