本文關(guān)鍵詞：Ni60激光熔覆層力學(xué)性能研究

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【摘要】：隨著激光熔覆技術(shù)的廣泛應(yīng)用,熔覆層表面的力學(xué)性能也越來(lái)越多地開(kāi)始受到人們的關(guān)注,而激光熔覆技術(shù)主要用于材料表面的加工,因此熔覆層不同于常規(guī)的材料,不能用于傳統(tǒng)的材料力學(xué)性能試驗(yàn)。通過(guò)納米壓痕試驗(yàn)得到的載荷位移曲線,利用經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算得到材料的彈性模量和硬度,但是并不能得到材料的塑性性能(應(yīng)力—應(yīng)變曲線)。因此本文采用一種結(jié)合納米壓痕技術(shù)和有限元仿真相結(jié)合的方法,來(lái)研究熔覆層表面的彈塑性性能。通過(guò)對(duì)Ni60激光熔覆層進(jìn)行納米壓痕試驗(yàn),建立了基于納米壓痕試驗(yàn)過(guò)程的有限元模型,進(jìn)而確定模型所需的單元類(lèi)型,設(shè)置材料屬性及邊界條件,對(duì)模型施加對(duì)應(yīng)的載荷,得到了載荷位移曲線。在有限元仿真過(guò)程中材料屬性需要提前設(shè)定,通過(guò)不斷地改變?cè)O(shè)定的材料屬性,使仿真結(jié)果的載荷位移曲線與試驗(yàn)曲線逐漸趨于吻合,獲得了Ni60激光熔覆層上各點(diǎn)所在區(qū)域?qū)?yīng)的彈塑性性能。在此基礎(chǔ)之上,本文還建立了基于Ni60激光熔覆層的微觀組織的多相有限元仿真模型,完成了對(duì)熔覆層中各相的彈塑性性能分析,進(jìn)而模擬Ni60激光熔覆層多相材料的壓縮試驗(yàn)過(guò)程,分析計(jì)算了熔覆層的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)提出的納米壓痕技術(shù)結(jié)合有限元仿真的方法對(duì)H13鋼的力學(xué)性能進(jìn)行了研究,得到了H13鋼的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。另一方面,通過(guò)對(duì)H13鋼進(jìn)行常規(guī)拉伸試驗(yàn),得到了實(shí)驗(yàn)條件下的應(yīng)力應(yīng)變曲線,使之與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文方法的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：納米壓痕技術(shù) 有限元仿真 Ni60激光熔覆層 載荷位移曲線 應(yīng)力應(yīng)變曲線
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 激光熔覆技術(shù)12-14
• 1.2.1 激光熔覆技術(shù)簡(jiǎn)介12-13
• 1.2.2 Ni60激光熔覆層力學(xué)性能的研究進(jìn)展13-14
• 1.3 納米壓痕技術(shù)14-19
• 1.3.1 納米壓痕技術(shù)原理15
• 1.3.2 載荷位移曲線15-18
• 1.3.3 彈性模量和硬度的確定18-19
• 1.4 納米壓痕技術(shù)在材料研究中的應(yīng)用19-20
• 1.5 納米壓痕試驗(yàn)結(jié)合有限元仿真方法的應(yīng)用現(xiàn)狀20-22
• 1.6 課題研究意義及內(nèi)容22-24
• 1.6.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.6.2 研究意義23-24
• 第2章 納米壓痕試驗(yàn)24-36
• 2.1 引言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料24-25
• 2.2.1 Ni60激光熔覆層24-25
• 2.2.2 4Cr5Mo Si V1鋼25
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)備25-26
• 2.4 試驗(yàn)過(guò)程26-27
• 2.5 Ni60激光熔覆層試驗(yàn)結(jié)果27-32
• 2.5.1 彈性模量和硬度27-28
• 2.5.2 載荷位移曲線28-29
• 2.5.3 壓痕截面形貌29-32
• 2.6 H13鋼納米壓痕試驗(yàn)結(jié)果32-34
• 2.6.1 彈性模量與硬度32-33
• 2.6.2 載荷位移曲線33-34
• 2.6.3 壓痕截面形貌34
• 2.7 本章小結(jié)34-36
• 第3章 基于納米壓痕過(guò)程的有限元仿真36-51
• 3.1 引言36
• 3.2 有限元法36-40
• 3.2.1 有限元法基本理論36-37
• 3.2.2 高級(jí)有限元分析37-39
• 3.2.3 材料的本構(gòu)關(guān)系39-40
• 3.3 有限元仿真過(guò)程40-46
• 3.3.1 壓頭的幾何模型40-41
• 3.3.2 有限元仿真模型41-42
• 3.3.3 單元類(lèi)型42-43
• 3.3.4 材料屬性43-44
• 3.3.5 接觸設(shè)置44
• 3.3.6 邊界條件44-45
• 3.3.7 加載方式設(shè)置45
• 3.3.8 仿真結(jié)果45-46
• 3.4 有限元結(jié)果分析46-50
• 3.4.1 載荷位移曲線分析46-48
• 3.4.2 壓痕驗(yàn)證48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 Ni60激光熔覆層多相模型有限元仿真分析51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 Ni60激光熔覆層多相有限元模型的建立51-54
• 4.2.1 Ni60激光熔覆層的顯微組織51-53
• 4.2.2 多相材料有限元模型53-54
• 4.3 Ni60激光熔覆層各相彈塑性性能54-57
• 4.3.1 白色枝晶54-55
• 4.3.2 共晶及非晶相55-56
• 4.3.3 碳化物和鉻硼化物56-57
• 4.4 多相模型的有限元仿真過(guò)程57-59
• 4.4.1 單元類(lèi)型57-58
• 4.4.2 材料屬性58
• 4.4.3 邊界條件與加載方式58-59
• 4.5 仿真結(jié)果分析59-64
• 4.5.1 數(shù)據(jù)處理方法59-60
• 4.5.2 應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D60-63
• 4.5.3 應(yīng)力應(yīng)變曲線63-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第5章 有限元仿真方法的試驗(yàn)驗(yàn)證65-75
• 5.1 引言65
• 5.2 H13鋼的顯微組織分析65-67
• 5.2.1 H13鋼的顯微組織65-66
• 5.2.2 納米壓痕試驗(yàn)的硬度分布66-67
• 5.3 H13鋼有限元仿真67-69
• 5.3.1 有限元仿真模型的建立67-68
• 5.3.2 材料屬性68
• 5.3.3 H13鋼力學(xué)性能仿真結(jié)果68-69
• 5.4 H13鋼拉伸試驗(yàn)69-73
• 5.4.1 試驗(yàn)材料70
• 5.4.2 試驗(yàn)設(shè)備70-71
• 5.4.3 試驗(yàn)方法71-72
• 5.4.4 試驗(yàn)結(jié)果72-73
• 5.5 仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析73
• 5.6 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果80-81
• 致謝81-82
• 作者簡(jiǎn)介82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李勝;曾曉雁;胡乾午;;激光熔覆層力學(xué)性能評(píng)價(jià)方法的研究[J];熱加工工藝;2007年11期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 劉揚(yáng);基于納米壓痕技術(shù)和有限元仿真的材料塑性性能分析[D];武漢理工大學(xué);2003年

2 王春亮;納米壓痕試驗(yàn)方法研究[D];機(jī)械科學(xué)研究總院;2007年

3 魏鑫;45鋼表面感應(yīng)熔覆Ni60涂層及WC-Ni60復(fù)合涂層的研究[D];大連理工大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：1134758