在目前的工業(yè)生產(chǎn)過程中,疲勞是機械零部件失效破壞的最主要形式。尤其是當(dāng)零部件在生產(chǎn)、運輸和使用的過程中產(chǎn)生初始裂紋,更容易引發(fā)疲勞破壞,造成重大經(jīng)濟損失。在此背景下,尋找能夠及時快速有效的裂紋修復(fù)方式顯得格外重要。激光修復(fù)技術(shù)以其獨特的快速加熱、冷卻,熱影響區(qū)小的優(yōu)點進入人們的視線,提供一種新型裂紋修復(fù)工藝。在本文中,采用304不銹鋼制成含預(yù)制裂紋緊湊拉伸（CT）試樣,在裂紋尖端添加不同粉末并通過激光進行熔融修復(fù),研究試件修復(fù)后的疲勞性能。首先,采用有限元軟件ABAQUS分別對原試件和未添加粉末激光修復(fù)試件模型進行分析,得到殘余應(yīng)力強度因子、有效應(yīng)力比等參數(shù),采用修正后的Paris公式評價未添加粉末激光修復(fù)工藝對試件疲勞性能的改變情況。同時建立裂紋尖端添加304不銹鋼粉末激光修復(fù)模型,與未添加粉末工況下的數(shù)值分析結(jié)果進行對比,探究添加粉末對修復(fù)效果的影響。然后,在試件裂紋尖端分別添加304不銹鋼粉末和5%納米WC與304不銹鋼復(fù)合粉末,用CO₂激光器對試件熔融修復(fù),將這兩組試件和未添加粉末激光修復(fù)試件、原試件一起開展疲勞裂紋擴展實驗,比較各組試件的疲勞壽命。應(yīng)用掃... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 常用裂紋修復(fù)工藝研究現(xiàn)狀
        1.2.2 激光修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 疲勞研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
2 疲勞斷裂及金屬凝固基礎(chǔ)理論
    2.1 常見裂紋形式
    2.2 疲勞破壞過程
        2.2.1 疲勞裂紋的萌生
        2.2.2 疲勞裂紋的擴展
    2.3 疲勞裂紋擴展速度
    2.4 激光修復(fù)組織凝固理論
    2.5 本章小結(jié)
3 未添加粉末激光修復(fù)數(shù)值分析
    3.1 數(shù)值模擬的意義
    3.2 選取評價參數(shù)
    3.3 激光熱源模型
        3.3.1 選擇激光熱源模型的意義
        3.3.2 確定合適的熱源模型
    3.4 有限元模型的建立
        3.4.1 建立有限元模型前提
        3.4.2 三維模型及網(wǎng)格劃分
        3.4.3 賦予材料屬性
        3.4.4 設(shè)置分析步
        3.4.5 設(shè)置邊界條件
        3.4.6 工藝參數(shù)選擇
        3.4.7 熱源模型準確性驗證
    3.5 模擬結(jié)果與分析
        3.5.1 原試件應(yīng)力強度因子幅值
        3.5.2 激光修復(fù)試件殘余應(yīng)力場模擬結(jié)果
        3.5.3 激光修復(fù)試件不同裂紋長度下塑性區(qū)分布
        3.5.4 激光修復(fù)試件不同裂紋長度下殘余應(yīng)力強度因子
        3.5.5 激光修復(fù)試件不同裂紋長度下有效應(yīng)力比
        3.5.6 基于疲勞裂紋擴展實驗驗證有限元方法的正確性
    3.6 本章總結(jié)
4 添加304 不銹鋼粉末激光修復(fù)數(shù)值分析
    4.1 有限元模型的建立
        4.1.1 三維模型及網(wǎng)格劃分
        4.1.2 設(shè)置材料參數(shù)
        4.1.3 設(shè)置分析步及邊界條件
        4.1.4 選擇工藝參數(shù)
    4.2 模擬結(jié)果與分析
        4.2.1 修復(fù)區(qū)溫度場分布及其對凝固特征的影響
        4.2.2 熔體存在時間對比
        4.2.3 殘余應(yīng)力對比
        4.2.4 殘余應(yīng)力強度因子對比
    4.3 本章總結(jié)
5 激光修復(fù)后疲勞性能實驗研究
    5.1 實驗材料
        5.1.1 基體材料
        5.1.2 粉末材料
    5.2 實驗方法和設(shè)備
        5.2.1 激光修復(fù)實驗
        5.2.2 疲勞裂紋擴展實驗
        5.2.3 微觀組織觀測和斷口分析實驗
    5.3 實驗結(jié)果及分析
        5.3.1 疲勞裂紋擴展實驗結(jié)果
        5.3.2 微觀組織分析結(jié)果
        5.3.3 斷口分析結(jié)果
    5.4 本章結(jié)論
6 裂紋尖端激光修復(fù)分析平臺的建立
    6.1 ABAQUS二次開發(fā)及Python語言
    6.2 確定集成方式
    6.3 裂紋尖端激光修復(fù)分析平臺開發(fā)流程
        6.3.1 圖形用戶界面設(shè)計
        6.3.2 代碼實現(xiàn)
        6.3.3 實現(xiàn)插件注冊
    6.4 分析平臺的測試驗證
    6.5 分析平臺運行結(jié)果
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3319751