【摘要】：電磁熱止裂技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型、實(shí)用的止裂技術(shù)。目前在理論及實(shí)驗(yàn)研究方面已取得了顯著成就。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)脈沖放電瞬間在裂尖處會(huì)產(chǎn)生明顯的“熱擊”現(xiàn)象，首次引入了帶有慣性項(xiàng)的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)分析，通過(guò)拉普拉斯變換、漢克爾變換，求解了帶有慣性項(xiàng)的熱彈性位移勢(shì)方程，得出動(dòng)態(tài)熱應(yīng)力隨時(shí)間變化的關(guān)系式。分析結(jié)果表明：瞬間的熱源不僅能使裂尖處鈍化，而且在裂尖附近區(qū)域也會(huì)產(chǎn)生突變的壓應(yīng)力，該壓應(yīng)力可以有效地遏制裂紋的擴(kuò)展進(jìn)而達(dá)到止裂目的。本文從理論、數(shù)值和實(shí)驗(yàn)等三方面，對(duì)電磁熱止裂的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了分析。 在理論分析方面，分別對(duì)單邊裂紋和圓形埋藏裂紋進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)效應(yīng)分析。運(yùn)用拉普拉斯變換的方法，分別對(duì)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)和帶有慣性項(xiàng)的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)兩種情況下的熱應(yīng)力進(jìn)行求解。并通過(guò)具體的實(shí)例分析了兩種情況下的各個(gè)應(yīng)力隨時(shí)間變化情況。在單邊裂紋和圓形埋藏裂紋研究的基礎(chǔ)上，向圓形空洞裂紋的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了擴(kuò)展。分析了圓形空洞裂紋在一次脈沖放電后的溫度場(chǎng)分布。 在數(shù)值模擬方面，采用有限元軟件ANSYS的熱—電順序耦合方法。首先模擬放電后含缺陷金屬構(gòu)件的溫度場(chǎng)分布，然后轉(zhuǎn)換到熱—結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)中模擬出脈沖放電完成瞬間的熱應(yīng)力分布。并將該數(shù)值分析結(jié)果與理論分析進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。 在實(shí)驗(yàn)研究方面，首先在疲勞機(jī)上預(yù)制出單邊疲勞裂紋，在ZL-2型脈沖放電裝置上對(duì)其進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)。放電完成后，對(duì)裂尖附近區(qū)域的硬度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在圓形埋藏型裂紋實(shí)驗(yàn)方面，利用圓形薄片的沖壓、焊接等工藝制備，并使用TZ-2H型超聲波探傷儀對(duì)放電前后裂紋缺陷處殘余應(yīng)力的情況進(jìn)行對(duì)比分析。 本文從理論分析、數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)方面對(duì)含有不同裂紋形式的金屬構(gòu)件進(jìn)行了電磁熱止裂的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)研究，，結(jié)果表明：在電磁熱止裂中，動(dòng)力學(xué)效應(yīng)引起的瞬時(shí)壓應(yīng)力能有效遏制裂紋的擴(kuò)展。
【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】：2014
【分類號(hào)】：TH113

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本文編號(hào)：2514087