本文關(guān)鍵詞：不銹鋼性能的自動球壓痕試驗測算研究

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【摘要】：工業(yè)生產(chǎn)中,材料力學性能直接影響著設(shè)備的使用。設(shè)備在服役過程中,材料的力學性能會隨著工況環(huán)境的變化而改變,進而影響設(shè)備的使用性能。諸如應變時效脆化等材料性能劣化現(xiàn)象甚至會對設(shè)備安全產(chǎn)生重大影響。雖然材料力學性能測試手段已經(jīng)有了很大發(fā)展,但是如何在不損傷設(shè)備的前提下對其力學性能進行無損測試一直是研究的熱點。作者對目前研究比較廣泛的自動球壓痕測試材料力學性能原理進行了全面闡述。自動球壓痕設(shè)備根據(jù)壓頭的加載-卸載過程得到了壓痕曲線。通過對準硬度/準顯微硬度試驗衍生得到的σt-εp關(guān)系計算出多個真應力-真應變數(shù)據(jù)點,根據(jù)材料冪律強化方程σ=Kεn進行擬合,進而得到材料的真應力-真應變曲線。并在此基礎(chǔ)上,根據(jù)經(jīng)驗公式計算出材料的抗拉強度、屈服強度、壓痕變形能量等其他力學性能。其快速以及近乎無損的測試特點滿足現(xiàn)場在線測試。作者以壓力容器常用鋼材S30408、S31603、S32168、S30403等為研究對象,分別對不同狀態(tài)下的材料進行常規(guī)拉伸試驗和自動球壓痕試驗。將兩類試驗得到的材料力學性能數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)和對比。對不同狀態(tài)的不銹鋼材料的兩類試驗抗拉強度進行比對,結(jié)果顯示自動球壓痕測算的抗拉強度與常規(guī)試驗得到的抗拉強度值具有較好的吻合性,可以應用于工程中。不同狀態(tài)的不銹鋼材料的兩類試驗屈服強度相差較大,采用重新關(guān)聯(lián)的方法修正自動球壓痕計算屈服強度的經(jīng)驗公式,使之能夠適用于不銹鋼材料屈服強度的測算。針對自動球壓痕試驗能在設(shè)備材料表面留下不同大小的凹坑,并且留有一定程度的殘余應力,造成一定程度的應力集中現(xiàn)象,可能對材料表面力學性能和設(shè)備的使用造成影響。作者采用有限元軟件ABAQUS,結(jié)合材料常規(guī)力學試驗得到的真應力-真應變數(shù)據(jù),模擬自動球壓痕過程,同時施加載荷,研究壓痕殘余應力與外加載荷共同作用下凹坑處的應力分布,為消除凹坑影響提供理論支持。
【關(guān)鍵詞】：自動球壓痕 不銹鋼 力學性能 有限元 應力分布
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.71
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 符號說明13-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 選題背景及研究意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 常用微損/無損測試方法簡介15-16
• 1.2.2 自動球壓痕試驗法16-17
• 1.2.3 自動球壓痕的應用17-19
• 1.2.4 自動球壓痕的發(fā)展19-20
• 1.3 目前研究中存在的問題20-21
• 1.4 主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 自動球壓痕測算材料力學性能原理22-32
• 2.1 強度系數(shù)K和應變硬化指數(shù)n的計算22-25
• 2.2 屈服強度的計算關(guān)聯(lián)25-27
• 2.3 抗拉強度的計算27-28
• 2.4 其他力學性能的計算28-30
• 2.4.1 斷裂韌度的估算28-29
• 2.4.2 斷裂能量的估算29
• 2.4.3 布氏硬度的計算29-30
• 2.4.4 呂德斯應變30
• 2.5 自動球壓痕法原理圖解30
• 2.6 本章小結(jié)30-32
• 第3章 試驗32-38
• 3.1 試驗材料32-33
• 3.2 拉伸試驗33-35
• 3.2.1 試驗方案與試樣33-34
• 3.2.2 試驗過程34-35
• 3.3 自動球壓痕試驗35-37
• 3.3.1 試驗方案35
• 3.3.2 試樣制備35-37
• 3.3.3 試驗過程37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 試驗結(jié)果分析38-56
• 4.1 拉伸試驗結(jié)果統(tǒng)計38-40
• 4.2 自動球壓痕法試驗結(jié)果40-47
• 4.2.1 試驗相關(guān)曲線40-44
• 4.2.2 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計44-47
• 4.3 抗拉強度對比47-49
• 4.4 屈服強度的對比與擬合49-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第5章 壓痕對材料表面力學性能影響的有限元分析56-66
• 5.1 模擬試樣的選擇56
• 5.2 材料本構(gòu)關(guān)系的確定56-57
• 5.3 有限元模型57-60
• 5.3.1 幾何模型57-58
• 5.3.2 網(wǎng)格劃分58
• 5.3.3 載荷和邊界條件58-60
• 5.4 壓痕殘余應力有限元模擬結(jié)果60-63
• 5.5 壓痕凹坑對材料表面應力分布的影響63-65
• 5.6 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 參考文獻68-76
• 致謝76-78
• 攻讀碩士學位論文期間發(fā)表論文與參加科研項目78-79
• 附件79

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本文編號：1037134