【摘要】：水室封頭部件是核島核電站蒸汽發(fā)生器的重要零件,材料為高強(qiáng)鋼508Ⅲ鋼,水室封頭毛坯件為整體鍛造成形,尺寸和重量大,同時(shí)造成其加工余量也較大。其制造過程為極端制造,取決于零件的大尺寸、加工的余量以及加工的難度,主要的加工方式為重型銑削加工。其表面存在鍛造缺陷,使得硬質(zhì)合金刀具在加工中承受隨機(jī)的較大沖擊和振動(dòng),同時(shí)循環(huán)的機(jī)械-熱載荷作用造成刀具的失效嚴(yán)重、刀具壽命低,特別是疲勞損傷嚴(yán)重影響加工效率。因此,進(jìn)行水室封頭重型銑削過程的刀具疲勞損傷研究,分析硬質(zhì)合金刀具在加工過程中裂紋擴(kuò)展損傷演化,為提高刀具切削性能及加工效率奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先,進(jìn)行損傷力學(xué)應(yīng)用可行性研究,利用損傷力學(xué)進(jìn)行硬質(zhì)合金刀具在重型銑削時(shí)的初始狀態(tài)、裂紋擴(kuò)展以及材料破壞失效的過程分析,描述刀具在循環(huán)機(jī)械-熱載荷作用下的損傷演化;進(jìn)行重型銑削現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),確定刀具失效形式為磨損和疲勞破損,對(duì)不同銑削時(shí)間下的刀片進(jìn)行觀測(cè),研究裂紋擴(kuò)展微觀形貌及破損等宏觀行為;最后從循環(huán)載荷與溫變化兩方面分析硬質(zhì)合金刀具微裂紋擴(kuò)展行為,為研究刀具材料裂紋擴(kuò)展提供理論基礎(chǔ)。其次,進(jìn)行損傷參數(shù)研究,定義損傷變量描述材料內(nèi)部損傷量,并建立其與宏觀參數(shù)定量關(guān)系,分析銑削過程中材料內(nèi)部塑性變化及能量耗散的損傷動(dòng)力學(xué)關(guān)系;建立應(yīng)力強(qiáng)度因子值表征裂紋尖端應(yīng)力狀態(tài),分析刀具裂紋尖端機(jī)械應(yīng)力分布及熱源分布,為仿真研究提供理論參數(shù);最后進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展原理分析,建立Paris公式描述裂紋擴(kuò)展穩(wěn)定階段損傷變化,分析應(yīng)力強(qiáng)度因子及定義裂紋尖端塑性區(qū)尺寸,得到硬質(zhì)合金刀具材料疲勞損傷模型,為重型銑削硬質(zhì)合金刀具疲勞損傷特性及演化分析提供理論研究。再次,進(jìn)行硬質(zhì)合金材料疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)分析,建立循環(huán)次數(shù)與裂紋長(zhǎng)度關(guān)系圖,同時(shí)擬合數(shù)據(jù)得到應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值與裂紋擴(kuò)展速率曲線,分析裂紋擴(kuò)展穩(wěn)定階段損傷變化程度;進(jìn)行硬質(zhì)合金刀具材料高溫力學(xué)性能試驗(yàn),分析在高溫狀態(tài)下硬質(zhì)合金材料的強(qiáng)度及模量的變化趨勢(shì),為后期仿真提供參數(shù),同時(shí)為研究硬質(zhì)合金刀具材料的疲勞裂紋擴(kuò)展特性提供基礎(chǔ)性研究。最后,建立裂紋尖端內(nèi)聚力-位移模型,分析裂紋表面應(yīng)力與張開位移關(guān)系;進(jìn)行硬質(zhì)合金材料三點(diǎn)彎曲仿真,分析在裂紋擴(kuò)展過程中應(yīng)力及位移變化,建立疲勞損傷演化曲線,探究硬質(zhì)合金刀具材料內(nèi)部損傷演變,為硬質(zhì)合金材料疲勞壽命研究及提高抗疲勞性能提供技術(shù)支持。
【圖文】：

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第1章 緒 論的目的與意義、航空航天等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)大型異形零零部件的要求越來越高[1]。這類零件特征復(fù)雜幾百噸。大型異形件的加工難點(diǎn)有：型面特大[2,3]，特別是第三代核電站 AP1000 核島蒸發(fā)如圖 1-1 所示)，，是目前世界上最先進(jìn)、設(shè)備制構(gòu)由蒸汽出口管嘴、蒸汽干燥器、旋葉式汽水

圖 1-2 車削與銑削部分Fig. 1-2 Turning and Milling銑削前圓刀片 b)銑削后破損刀片圖 1-3 銑削前后刀片形貌Fig.1-3 Blade morphology before and after milling頭加工過程中，由于超大型的鍛造件同時(shí)伴隨著較大領(lǐng)域?qū)儆谠跇O端制造超重型切削領(lǐng)域。進(jìn)給量與切削中切削力相比于中型要增大 40-50 倍，進(jìn)給量也要達(dá)時(shí) 508Ⅲ鋼材料中含有很多的高熔點(diǎn)元素，如 Cr、
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG714

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳榮華;崔敬巍;甯佐清;施紅健;;基于ABAQUS對(duì)疲勞試驗(yàn)夾具螺紋的失效分析[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2015年11期

2 姜薇;李亞智;劉敬喜;菊池正紀(jì);;基于微孔洞細(xì)觀損傷模型的金屬剪切失效分析[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期

3 石凱凱;蔡力勛;包陳;;預(yù)測(cè)疲勞裂紋擴(kuò)展的多種理論模型研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年18期

4 丁兆東;李杰;;基于微-細(xì)觀機(jī)理的混凝土疲勞損傷本構(gòu)模型[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

5 李會(huì)會(huì);易丹青;劉會(huì)群;趙聲志;張忠健;王斌;彭宇;;硬質(zhì)合金沖擊疲勞行為的研究[J];硬質(zhì)合金;2014年02期

6 程劍兵;龐思勤;王西彬;于啟勛;林晨光;;硬質(zhì)合金刀具車削GH2132高溫合金磨損及破損試驗(yàn)[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2013年09期

7 胡山;張忠健;徐濤;彭文;金鵬;陳鼎;陳振華;;疲勞預(yù)裂SENB法測(cè)試硬質(zhì)合金的斷裂韌性[J];硬質(zhì)合金;2013年04期

8 王建波;;中空結(jié)構(gòu)鋁合金高速加工刀具損傷機(jī)理分析[J];機(jī)械工程師;2013年08期

9 談梅蘭;武國(guó)玉;梁福祥;;基于ABAQUS的連桿疲勞分析[J];中國(guó)機(jī)械工程;2013年05期

10 彭文;鄧濤;;硬質(zhì)合金先進(jìn)技術(shù)在大規(guī)格頂錘制造中的應(yīng)用[J];超硬材料工程;2013年01期

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2 李翔宇;微尺度下材料力學(xué)性能及損傷模型參數(shù)的反演辨識(shí)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

3 孫立德;運(yùn)用連續(xù)損傷理論對(duì)結(jié)構(gòu)損傷分析和壽命預(yù)測(cè)的研究[D];大連理工大學(xué);2004年

4 劉達(dá)列;疲勞破壞的連續(xù)性損傷力學(xué)模型的研究[D];浙江大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2627304