由等量鐵素體（a）和奧氏體（y）相組成的雙相不銹鋼具有優(yōu)異的抗腐蝕性能和力學(xué)性能。因此雙相不銹鋼被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、海洋建筑和海水淡化設(shè)施等。然而隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,雙相不銹鋼的耐腐蝕性已經(jīng)不能滿足極端苛刻的高溫和酸化氯化服務(wù)環(huán)境的要求。為了滿足日益增長的需求,山特維克公司開發(fā)了具有優(yōu)異耐腐蝕性能和機(jī)械性能的高合金化超雙相不銹鋼SAF2707 HD,與雙相不銹鋼相比,超級雙相不銹鋼SAF2707 HD是一種高合金雙相不銹鋼,點(diǎn)蝕阻力當(dāng)量數(shù)大于48,可代替SAF 2507用于海水等酸蝕、含氯環(huán)境,并且非常適用于熱海水等惡劣環(huán)境中。因此本論文主要針對超級雙相不銹鋼SAF2707 HD作為海洋立管材料時遇到疲勞失效的問題展開實(shí)驗(yàn)與模擬,利用掃描電子顯微鏡對該材料的疲勞失效機(jī)理進(jìn)行分析,利用有限元軟件ABAQUS以及疲勞分析軟件FE-SAFE對該旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣進(jìn)行了數(shù)值模擬。本課題主要研究工作與研究成果如下:1.為了研究超級雙相不銹鋼SAF2707 HD的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞性能,在應(yīng)力比R=-1,轉(zhuǎn)速為3150r/min的實(shí)驗(yàn)條件下對該材料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn),利用升降法計算得到該材料在空氣介質(zhì)下... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級雙向不銹鋼SAF2707HD顯微組織

碩士學(xué)位論文13圖2.2拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)1×45°11R43.22530110AB5±0.020.015A-B0.02圖2.3拉伸試驗(yàn)試樣圖2.4為拉伸試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。觀察應(yīng)力應(yīng)變曲線圖，超級雙相不銹鋼SAF2707HD在拉伸過程中，沒有出現(xiàn)顯著的屈服現(xiàn)象。整條曲線自彈性階段至塑性階段的過度是非常圓滑的，找不到特定的屈服應(yīng)力。因此該材料的屈服應(yīng)力應(yīng)當(dāng)選取產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應(yīng)力σ0.2，來當(dāng)做屈服應(yīng)力作為參考。拉伸試驗(yàn)一共進(jìn)行了五次，平均五次試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，得到SAF2707HD的基礎(chǔ)力學(xué)性能，如表2.5所示。目前許多學(xué)者都嘗試找到材料的疲勞極限與力學(xué)性能一定關(guān)系，以此通過不同材料的力學(xué)性能來預(yù)測該材料的疲勞極限，下述有三個相關(guān)的公式：Mailander公式：σ-1=（0.49±20%）σmStrinbeck公式：σ-1=（0.285±20%）(σm+σ0.2)H-M公式：σ-1=0.25(σm+σ0.2)+50盡管以上公式都處在理論推算狀態(tài)，并不能精確的計算出二者之間的關(guān)系，但是仍可以看出在試樣基本條件相同的情況下，材料的拉伸性能越高，該材料的疲勞屬性也越好。超級雙相不銹鋼SAF2707HD在保持較高強(qiáng)度的同時兼有較高

超級雙相不銹鋼SAF2707HD疲勞性能研究14的韌性以及延展性，故綜合力學(xué)性能優(yōu)良。圖2.4超級雙相不銹鋼SAF2707HD應(yīng)力應(yīng)變圖表2.5超級雙相不銹鋼SAF2707HD的力學(xué)性能σ0.2MPaσbMPa斷后伸長率δ%斷面收縮率ψ%70098851.4069.442.4旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)2.4.1旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)簡介金屬材料在交變應(yīng)變或交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋或失效，在承受交變應(yīng)力的過程中材料性能的變化過程稱為疲勞。在實(shí)際工況中，旋轉(zhuǎn)彎曲受載是許多機(jī)械構(gòu)件或零部件的一種受載方式，針對這些構(gòu)件或零部件的受載破壞形式，僅依靠模擬不能得出滿意結(jié)果，只有模擬真實(shí)的載荷及環(huán)境，對構(gòu)件進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，才能準(zhǔn)確地評價它們真實(shí)的疲勞特性，對其疲勞性能做出評價。因此，更加接近實(shí)際工況的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)獲得廣泛使用。通過理論計算以及具體實(shí)驗(yàn)分析來研究一種材料的性能是最為有效的方法。現(xiàn)有的彎曲疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)有三種：分別為簡支梁彎曲疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，懸臂梁彎曲疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)。由于前兩種試驗(yàn)方法為平面實(shí)驗(yàn)，即只能在鉛垂面內(nèi)進(jìn)行彎曲，交變應(yīng)力峰值加載部位僅為最高和最低兩點(diǎn)，這與導(dǎo)管組件實(shí)際的工作環(huán)境相差甚遠(yuǎn)。相比之下，只有旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)方法屬于空間彎曲實(shí)驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)被考核部位360°全方位的加載，消除了隨機(jī)因素的影響，更接近實(shí)際工作環(huán)境[6]。例如起連接作用的曲軸與軸承、用于不同工況的管路、受波浪力等隨機(jī)載荷的海洋立管等。在實(shí)際工作環(huán)境中，都受到大量的旋轉(zhuǎn)彎曲作用。而這些零件的破壞形式基本都為疲勞破壞，因此針對不同材料制成的零件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞的實(shí)物測試，

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本文編號：3292351