本文關(guān)鍵詞：堆焊修復(fù)安全端完整性評(píng)價(jià)和伺服閥管彈簧失效分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文對(duì)兩個(gè)典型機(jī)械部件,即核電壓力容器接管安全端堆焊修復(fù)后的完整性及航天伺服閥管彈簧的失效進(jìn)行了分析。核壓力容器接管安全端異種金屬焊接接頭在服役中通常會(huì)產(chǎn)生高溫高壓水環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展。目前減輕和修復(fù)這種裂紋的技術(shù)為在安全端管接頭外表面堆焊一層更抗腐蝕的鎳基合金(Alloy52M)材料。本文通過ABAQUS有限元分析,構(gòu)建了堆焊修復(fù)后結(jié)構(gòu)的失效評(píng)定曲線,分析了堆焊層厚度、裂紋深度和裂紋位置對(duì)失效評(píng)定曲線的影響；計(jì)算得到了堆焊修復(fù)結(jié)構(gòu)的LBB曲線和韌帶失穩(wěn)線,分析了堆焊層厚度對(duì)LBB安全邊際的影響。航天電液伺服閥是電液伺服機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵元件,在伺服閥實(shí)際工作工程中,管彈簧是最容易產(chǎn)生失效的零件。本文對(duì)不同工況下3個(gè)典型的失效管彈簧元件進(jìn)行了失效分析,通過掃描電鏡(SEM)和金相顯微鏡詳細(xì)觀察管彈簧的整體變形、損傷、裂紋形態(tài)、表面狀況、斷口形貌及微觀組織,分析研究了其失效機(jī)理和影響因素,并對(duì)管彈簧元件進(jìn)行了失效力學(xué)和疲勞分析。研究得到的主要結(jié)果如下： (1)隨著堆焊層厚度的增加、裂紋深度的減小及裂紋位置向接管嘴的移動(dòng),失效評(píng)定曲線上移,結(jié)構(gòu)的安全性增加。當(dāng)對(duì)堆焊修復(fù)接頭區(qū)的裂紋進(jìn)行評(píng)定時(shí),需要建立與堆焊修復(fù)后安全端結(jié)構(gòu)尺寸、裂紋尺寸、裂紋位置和材料性能相關(guān)的準(zhǔn)確的失效評(píng)定曲線。 (2)堆焊修復(fù)后結(jié)構(gòu)的LBB曲線和韌帶失穩(wěn)線在沒有堆焊層結(jié)構(gòu)的曲線上方,且隨堆焊層厚度的增加,LBB曲線和韌帶失穩(wěn)線上移,表明堆焊修復(fù)及堆焊層厚度的增加使安全端結(jié)構(gòu)的LBB安全邊際增大。 (3)管彈簧失效斷裂模式為脆性疲勞裂紋擴(kuò)展。材料中的夾雜物是引發(fā)疲勞裂紋及誘導(dǎo)疲勞裂紋擴(kuò)展的主要因素；晶粒不均勻程度大,尺寸大于30μm的超標(biāo)晶粒多,晶界聚集相(Y相+a相聚集)多也是引起疲勞失效的因素。 (4)正常工作下,管彈簧中各處的最大拉伸應(yīng)力小于107次循環(huán)的疲勞強(qiáng)度,一般不會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋。當(dāng)管彈簧在故障模式下工作時(shí),由于應(yīng)力的提高,使其在低于107次循環(huán)時(shí),可能發(fā)生疲勞開裂。當(dāng)管彈簧在引流試驗(yàn)時(shí),由于內(nèi)壓的增大,使環(huán)向應(yīng)力大幅度提高,因此其發(fā)生橫向疲勞開裂的可能性增大。
【關(guān)鍵詞】：堆焊修復(fù) 失效評(píng)定曲線 LBB曲線 管彈簧 疲勞 失效分析
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG455;TH135
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.1.1 核電堆焊修復(fù)安全端失效評(píng)價(jià)研究背景和意義11
• 1.1.2 伺服閥管彈簧失效評(píng)價(jià)與分析的研究背景和意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 核電堆焊修復(fù)安全端失效評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 伺服閥管彈簧失效行為與分析研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容14-15
• 第二章 安全端異種金屬焊接接頭堆焊修復(fù)后的失效評(píng)定圖15-29
• 2.1 前言15
• 2.2 含環(huán)向裂紋的接管安全端失效評(píng)定圖的構(gòu)建方法15-21
• 2.2.1 安全端結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)16-19
• 2.2.2 裂紋的尺寸和位置19-20
• 2.2.3 極限載荷的確定20
• 2.2.4 J積分的計(jì)算20-21
• 2.3 堆焊層厚度對(duì)失效評(píng)定曲線的影響21-23
• 2.3.1 堆焊層厚度對(duì)極限載荷的影響22
• 2.3.2 堆焊層厚度對(duì)失效評(píng)定曲線的影響22-23
• 2.4 堆焊層厚度一定時(shí)裂紋深度對(duì)失效評(píng)定曲線的影響23-24
• 2.5 堆焊層厚度一定時(shí)裂紋位置對(duì)失效評(píng)定曲線的影響24-28
• 2.6 小結(jié)28-29
• 第三章 安全端異種金屬焊接接頭堆焊修復(fù)后的破前泄露(LBB)分析29-40
• 3.1 前言29
• 3.2 先漏后爆(LBB)評(píng)定準(zhǔn)則簡(jiǎn)介29-30
• 3.2.1 LBB基本概念29
• 3.2.2 LBB的分析過程29-30
• 3.3 LBB評(píng)定圖的構(gòu)建30-34
• 3.3.1 韌帶失穩(wěn)線的確定31-32
• 3.3.2 堆焊層厚度對(duì)韌帶失穩(wěn)線的影響32-34
• 3.4 堆焊修復(fù)對(duì)安全端LBB曲線的影響34-35
• 3.4.1 安全端LBB曲線的確定34-35
• 3.4.2 堆焊層厚度對(duì)LBB曲線的影響35
• 3.5 堆焊修復(fù)對(duì)可檢測(cè)泄露率的裂紋長(zhǎng)度的影響35-38
• 3.5.1 可檢測(cè)泄漏率的裂紋長(zhǎng)度計(jì)算35-37
• 3.5.2 堆焊修復(fù)對(duì)可檢測(cè)泄露率的裂紋長(zhǎng)度的影響37-38
• 3.6 小結(jié)38-40
• 第四章 伺服閥管彈簧元件失效分析40-56
• 4.1 前言40-41
• 4.2 管彈簧元件失效分析41-51
• 4.2.1 管彈簧-1失效分析41-45
• 4.2.2 管彈簧-2失效分析45-48
• 4.2.3 管彈簧-3失效分析48-51
• 4.3 失效管彈簧的材料組織/成分分析51-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 伺服閥管彈簧元件力學(xué)與疲勞分析56-75
• 5.1 引言56
• 5.2 有限元模型的構(gòu)建56-58
• 5.3 管彈簧元件應(yīng)力分布計(jì)算結(jié)果58-71
• 5.3.1 管彈簧正常工作下的應(yīng)力分布58-61
• 5.3.2 管彈簧故障模式下的應(yīng)力分布61-64
• 5.3.3 引流試驗(yàn)時(shí)管彈簧的應(yīng)力分布64-67
• 5.3.4 管彈簧元件應(yīng)力隨端部位移和壁厚變化67-69
• 5.3.5 管彈簧元件應(yīng)力隨內(nèi)壓和壁厚的變化69-71
• 5.4 管彈簧元件疲勞分析71-73
• 5.4.1 鈹青銅材料疲勞性能71-72
• 5.4.2 正常工作下管彈簧元件的疲勞分析72
• 5.4.3 故障模式下管彈簧元件的疲勞分析72
• 5.4.4 引流試驗(yàn)下管彈簧元件的疲勞分析72-73
• 5.4.5 管彈簧端部位移、內(nèi)壓和壁厚對(duì)疲勞行為的影響73
• 5.5 小結(jié)73-75
• 第六章 總結(jié)75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張棟;;世界核電發(fā)展及對(duì)我國(guó)的啟示[J];能源技術(shù)經(jīng)濟(jì);2010年12期

2 武宏波;王智冬;項(xiàng)冰;;國(guó)內(nèi)外核電發(fā)展形勢(shì)分析[J];能源技術(shù)經(jīng)濟(jì);2012年03期

3 李其朋,丁凡;電液伺服閥技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];工程機(jī)械;2003年06期

4 周劍秋,沈士明;壓力管道先漏后爆(LBB)理論的進(jìn)展與需解決的問題[J];管道技術(shù)與設(shè)備;1996年03期

5 劉新靈;彭凱;白明遠(yuǎn);于洋;;電液伺服閥彈簧管失效分析[J];材料工程;2012年08期

6 陳沛;查小琴;高靈清;;未爆先漏(LBB)理論及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2013年04期

7 趙建平;壓力容器概率安全評(píng)定技術(shù)進(jìn)展[J];化工設(shè)備與管道;2001年02期

8 王雙成,成弘璐;水的飽和和蒸汽壓的計(jì)算[J];河南化工;1999年11期

9 方群;黃增;;電液伺服閥的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)床與液壓;2007年11期

10 史永謙;;核能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)及世界核電發(fā)展動(dòng)向[J];能源工程;2007年01期

  本文關(guān)鍵詞：堆焊修復(fù)安全端完整性評(píng)價(jià)和伺服閥管彈簧失效分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：326115