鍛模的工作環(huán)境非常惡劣,在反復高溫、高載荷以及交變應力的長期作用下,鍛模表面強度和耐磨損性能會降低,同時會發(fā)生疲勞失效,甚至會有裂紋的形成,嚴重地影響了鍛模的使用壽命。因此,對鍛模的裂紋修復技術以及殘余應力消除技術進行研究來提高鍛模的壽命,是具有非常重要的研究價值和學術意義的。為此,本文對45模具鋼單層單道和單層多道堆焊進行了數值模擬,研究分析了堆焊過程中的溫度場和應力場變化規(guī)律。隨后建立了隨焊錘擊有限元模型,探究了各錘擊工藝參數對堆焊件殘余應力分布規(guī)律和消應程度的影響,并對錘擊工藝參數進行了優(yōu)化。最后本文開展了45模具鋼堆焊實驗,運用小孔法對堆焊件殘余應力進行了測試,驗證了數值模擬結果的準確性。為實際鍛模的堆焊修復提供了一定的數據支持和合理的錘擊方案。本文的主要工作內容和得到的主要研究結論如下:1.運用Abaqus有限元分析軟件建立了45模具鋼板單層單道和單層多道堆焊有限元模型,研究分析了單層單道和單層多道堆焊過程中堆焊件的溫度場和應力場變化規(guī)律。堆焊件的溫度場和應力場總是隨著焊接過程不斷變化的。在室溫下,單層多道堆焊件上的殘余應力沿垂直焊縫方向呈現非對稱分布,而沿平行焊縫方向呈對稱... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及研究目的和意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 課題研究的目的及意義
    1.2 鍛模堆焊修復及殘余應力研究進展
        1.2.1 鍛模堆焊修復研究現狀
        1.2.2 堆焊殘余應力的形成及分類
        1.2.3 殘余應力對堆焊件的影響
        1.2.4 堆焊殘余應力的消除方法
    1.3 錘擊消除殘余應力的研究現狀
    1.4 課題研究的主要內容
2 實驗材料與方法
    2.1 引言
    2.2 實驗材料
    2.3 平板堆焊實驗
        2.3.1 堆焊試樣制備
        2.3.2 隨焊錘擊實驗設備
    2.4 殘余應力測試實驗
        2.4.1 殘余應力測試原理
        2.4.2 殘余應力測試過程
    2.5 本章小結
3 單層熔絲積材有限元模擬及結果分析
    3.1 引言
    3.2 單層熔絲積材有限元模擬
        3.2.1 熱源模型的選用
        3.2.2 有限元模型的建立和網格劃分
        3.2.3 邊界條件的施加
        3.2.4 模型材料屬性定義
    3.3 堆焊溫度場結果分析
        3.3.1 溫度場云圖分析
        3.3.2 熱循環(huán)曲線分析
    3.4 堆焊殘余應力場結果分析
        3.4.1 堆焊殘余應力分布云圖
        3.4.2 焊接殘余應力曲線分析
    3.5 堆焊殘余應力場對比分析
    3.6 本章小結
4 隨焊錘擊工藝參數對單層單道熔絲積材殘余應力消除效果的研究
    4.1 引言
    4.2 錘擊處理有限元模型
        4.2.1 接觸-沖擊有限元分析
        4.2.2 殘余應力場的模擬及導入
        4.2.3 建立錘擊處理有限元模型
    4.3 錘擊數值模擬計算結果分析
        4.3.1 錘擊殘余應力變化及接觸變形
    4.4 隨焊錘擊工藝參數對消除殘余應力效果的影響
        4.4.1 錘擊氣壓對消應效果影響
        4.4.2 錘擊介入溫度對消應效果影響
        4.4.3 錘頭沿焊縫移動速度對消應效果影響
    4.5 本章小結
5 隨焊錘擊工藝參數優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 試驗方法
        5.2.1 響應曲面法
        5.2.2 試驗方案設計
        5.2.3 響應曲面的擬合與評估
    5.3 隨焊錘擊工藝參數優(yōu)化
        5.3.1 基于NSGA-Ⅱ的多目標遺傳算法優(yōu)化模型
        5.3.2 工藝參數優(yōu)化前后對比
    5.4 本章小結
6 隨焊錘擊工藝參數對單層多道熔絲積材殘余應力消除效果的研究
    6.1 引言
    6.2 單層多道焊及其隨焊錘擊有限元分析模型
        6.2.1 單層多道焊及其隨焊錘有限元模型的建立
    6.3 單層多道焊有限元模擬及結果分析
        6.3.1 單層多道焊溫度場結果分析
        6.3.2 單層多道焊殘余應力場結果分析
        6.3.3 單層多道焊殘余應力實驗驗證
    6.4 單層多道隨焊錘有限元分析
        6.4.1 錘頭水平移動間距對消除殘余應力效果的影響
    6.5 本章小結
7 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 展望
參考文獻
附錄
    A.作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄
    B.作者在攻讀學位期間參與科研項目及成果目錄
    C.學位論文數據集
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]蝸殼-座環(huán)連接焊縫焊接殘余應力的測試與分析[J]. 曹華,李自良,劉美紅,楊東方,劉彥辛,高永豪.  熱加工工藝. 2019(05)
[2]AZ31鎂合金攪拌摩擦焊接頭疲勞裂紋擴展行為[J]. 王小嬌,董鵬,王風蘭,閆志峰.  熱加工工藝. 2019(05)
[3]國內外模具設計與制造發(fā)展的初步研究[J]. 黎志農.  輕工科技. 2019(02)
[4]4Cr5Mo2V鋼曲軸熱鍛模具失效分析[J]. 白植雄,鄭銘達,王宇斌,左鵬鵬,吳曉春.  金屬熱處理. 2019(01)
[5]深冷處理消除7A60鋁合金殘余應力的研究[J]. 樊蕾,程紹楊.  中小企業(yè)管理與科技(中旬刊). 2019(01)
[6]用磁法檢測不銹鋼殘余應力的探討[J]. 王建波.  機械. 2018(10)
[7]殘余應力對含裂紋缺陷管道疲勞壽命的影響[J]. 馬廷霞,軒恒,劉維洋,郭楊柳.  應用力學學報. 2018(05)
[8]X80管線鋼雙焊炬自動焊接頭微觀組織和力學性能研究[J]. 姚宗湘,王金釗,劉成,張麗萍,柴森森,尹立孟,張宇.  熱加工工藝. 2018(15)
[9]SMA490BW鋼對接接頭高周疲勞性能的機理探究[J]. 何柏林,金輝,張枝森,謝學濤,丁江灝.  材料導報. 2018(12)
[10]超聲沖擊消除焊接接頭殘余應力的試驗研究[J]. 方榮超,楊武虎,朱明濤,馬國.  工程機械. 2018(03)

博士論文
[1]P92鋼焊接殘余應力場及對高溫壽命的影響研究[D]. 姜運建.天津大學 2011
[2]輥材堆焊錘擊消除應力機理及隨焊錘擊系統(tǒng)研究[D]. 馬躍進.天津大學 2009

碩士論文
[1]7N01鋁合金接頭殘余應力對疲勞裂紋擴展行為的影響[D]. 孟金奎.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]疲勞載荷作用下高強鋼焊接接頭殘余應力重分布的研究[D]. 王琦濤.長安大學 2018
[3]基于激光超聲的金屬表面殘余應力無損檢測研究[D]. 薛茂盛.浙江大學 2018
[4]考慮殘余應力變化的FPSO典型焊接接頭疲勞裂紋擴展研究[D]. 姚蔚.江蘇科技大學 2017
[5]鋁合金焊接殘余應力與變形仿真研究[D]. 王來順.西南交通大學 2017
[6]殘余應力場下新型焊接壁板裂紋擴展壽命預估方法的研究[D]. 陳楊柳.哈爾濱理工大學 2017
[7]大型超高強度鋼模鍛用鍛模夾心層再制造方法基礎及應用研究[D]. 張建生.重慶大學 2016



本文編號：3183192