在目前的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,疲勞是機(jī)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(yùn)輸和使用的過(guò)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(jì)損失。在此背景下,尋找能夠及時(shí)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(dú)特的快速加熱、冷卻,熱影響區(qū)小的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)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(guò)激光進(jìn)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(duì)原試件和未添加粉末激光修復(fù)試件模型進(jìn)行分析,得到殘余應(yīng)力強(qiáng)度因子、有效應(yīng)力比等參數(shù),采用修正后的Paris公式評(píng)價(jià)未添加粉末激光修復(fù)工藝對(duì)試件疲勞性能的改變情況。同時(shí)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(jìn)行對(duì)比,探究添加粉末對(duì)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(duì)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(kuò)展實(shí)驗(yàn),比較各組試件的疲勞壽命。應(yīng)用掃... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(guó)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?jī)?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(guò)程
        2.2.1 疲勞裂紋的萌生
        2.2.2 疲勞裂紋的擴(kuò)展
    2.3 疲勞裂紋擴(kuò)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(píng)價(jià)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(zhǔn)確性驗(yàn)證
    3.5 模擬結(jié)果與分析
        3.5.1 原試件應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值
        3.5.2 激光修復(fù)試件殘余應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果
        3.5.3 激光修復(fù)試件不同裂紋長(zhǎng)度下塑性區(qū)分布
        3.5.4 激光修復(fù)試件不同裂紋長(zhǎng)度下殘余應(yīng)力強(qiáng)度因子
        3.5.5 激光修復(fù)試件不同裂紋長(zhǎng)度下有效應(yīng)力比
        3.5.6 基于疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(chǎng)分布及其對(duì)凝固特征的影響
        4.2.2 熔體存在時(shí)間對(duì)比
        4.2.3 殘余應(yīng)力對(duì)比
        4.2.4 殘余應(yīng)力強(qiáng)度因子對(duì)比
    4.3 本章總結(jié)
5 激光修復(fù)后疲勞性能實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)材料
        5.1.1 基體材料
        5.1.2 粉末材料
    5.2 實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備
        5.2.1 激光修復(fù)實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 微觀組織觀測(cè)和斷口分析實(shí)驗(yàn)
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        5.3.1 疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)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(tái)的建立
    6.1 ABAQUS二次開發(fā)及Python語(yǔ)言
    6.2 確定集成方式
    6.3 裂紋尖端激光修復(fù)分析平臺(tái)開發(fā)流程
        6.3.1 圖形用戶界面設(shè)計(jì)
        6.3.2 代碼實(shí)現(xiàn)
        6.3.3 實(shí)現(xiàn)插件注冊(cè)
    6.4 分析平臺(tái)的測(cè)試驗(yàn)證
    6.5 分析平臺(tái)運(yùn)行結(jié)果
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
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(xiàn)】：
期刊論文
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[7]GT13E2燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室外缸裂紋修復(fù)[J]. 李磊,胡啟迪,湯卸明,傅彪.  燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù). 2018(03)
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博士論文
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[2]激光溫噴丸強(qiáng)化航空輕質(zhì)合金的振動(dòng)模態(tài)及疲勞延壽機(jī)理[D]. 孟憲凱.江蘇大學(xué) 2017
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[4]激光熔覆強(qiáng)化和修復(fù)薄壁型零部件關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)研究[D]. 熊征.華中科技大學(xué) 2009
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碩士論文
[1]激光參數(shù)對(duì)止裂效果的影響研究[D]. 房廣雷.大連理工大學(xué) 2018
[2]基于ABAQUS二次開發(fā)的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái)研究[D]. 馬川.西安建筑科技大學(xué) 2018
[3]發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的疲勞分析[D]. 張文強(qiáng).蘭州理工大學(xué) 2017
[4]Mg-Y-Ce-Zr鎂合金的組織和力學(xué)性能[D]. 雷寧寧.西安建筑科技大學(xué) 2017
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[7]A304不銹鋼激光焊接熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[D]. 周世杰.天津理工大學(xué) 2015
[8]選擇性激光燒結(jié)Inconel625金屬粉末的數(shù)值模擬[D]. 史向東.東北大學(xué) 2013
[9]SUS430鐵素體不銹鋼激光焊接熱應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬研究[D]. 蔣秀曄.天津大學(xué) 2012
[10]304不銹鋼復(fù)合板補(bǔ)焊殘余應(yīng)力有限元分析[D]. 張文.中國(guó)石油大學(xué) 2011



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