激光熔化沉積技術(shù)作為激光增材制造技術(shù)的一種,是集信息技術(shù)、材料技術(shù)、激光技術(shù)于一體的跨學(xué)科先進(jìn)制造技術(shù)。凸輪軸是柴油機(jī)上重要的回轉(zhuǎn)部件,大型復(fù)雜凸輪軸的加工一直是工程上的難點(diǎn)問題。激光熔化沉積技術(shù)憑借其在加工大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),為柴油機(jī)凸輪軸的生產(chǎn)加工提供了新的選擇。本論文根據(jù)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高性能合金鋼構(gòu)件激光增材制造控形控性研究”（項(xiàng)目編號(hào):2016YFB1100200）的要求,結(jié)合激光熔化沉積技術(shù)的特點(diǎn),對(duì)激光熔化沉積凸輪軸服役工況下的裂紋擴(kuò)展行為及疲勞壽命展開了研究。研究內(nèi)容主要分為三部分:（1）設(shè)計(jì)并改進(jìn)了 12CrNi2材料熔化沉積成形工藝路線,制備了標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣和CCT試樣;實(shí)施了標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣的拉伸實(shí)驗(yàn),測(cè)定了激光熔化沉積12CrNi2材料彈性模量及抗拉強(qiáng)度;依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施了激光熔化沉積12CrNi2材料疲勞裂紋擴(kuò)展速率實(shí)驗(yàn),并結(jié)合理論方法,對(duì)材料中速擴(kuò)展階段的裂紋擴(kuò)展曲線進(jìn)行擬合,得到材料在中速擴(kuò)展階段的Paris模型參數(shù)C和m;依據(jù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)激光熔化沉積12CrNi2材料疲勞裂紋擴(kuò)展的門檻值△Kt進(jìn)行了計(jì)算。（2）運(yùn)用載荷離散法對(duì)凸輪軸上裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子變化曲... 

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光熔化沉積技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 凸輪軸國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 疲勞分析研究現(xiàn)狀
    1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 本論文主要研究內(nèi)容
第二章 理論概述
    2.1 斷裂力學(xué)基本概念
        2.1.1 裂紋的分類
        2.1.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子與斷裂韌性
        2.1.3 斷裂能量與J積分
    2.2 擴(kuò)展有限元理論基礎(chǔ)
        2.2.1 擴(kuò)展有限元的位移模
        2.2.2 水平集法
    2.3 疲勞理論
        2.3.1 名義應(yīng)力法基本理論
        2.3.2 疲勞裂紋擴(kuò)展理論
    2.4 本章小結(jié)
第三章 實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 激光熔化沉積成形工藝路線
        3.1.1 粉末處理
        3.1.2 打印設(shè)備
        3.1.3 打印參數(shù)
        3.1.4 熱處理
    3.2 彈性模量和抗拉強(qiáng)度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原理
        3.2.2 試樣加工
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)操作
        3.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
    3.3 材料的Paris常數(shù)C和m測(cè)定實(shí)驗(yàn)
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>        3.3.2 實(shí)驗(yàn)原理
        3.3.3 試樣尺寸
        3.3.4 實(shí)驗(yàn)操作
        3.3.5 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
        3.3.6 數(shù)據(jù)處理
    3.4 裂紋擴(kuò)展門檻值的確定
    3.5 本章小結(jié)
第四章 柴油機(jī)凸輪軸疲勞裂紋擴(kuò)展速率研究
    4.1 引言
        4.1.1 研究背景
        4.1.2 研究思路
    4.2 方法驗(yàn)證
        4.2.1 擴(kuò)展有限元法計(jì)算
        4.2.2 理論計(jì)算
    4.3 柴油機(jī)凸輪軸疲勞裂紋擴(kuò)展速率研究
        4.3.1 幾何模型
        4.3.2 邊界條件
        4.3.3 裂紋處理
        4.3.4 網(wǎng)格敏感性測(cè)試
        4.3.5 結(jié)果分析與討論
    4.4 裂紋擴(kuò)展行為影響因素研究
        4.4.1 裂紋方向
        4.4.2 裂紋深度
        4.4.3 裂紋位置
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于MSC.Fatigue的凸輪軸疲勞壽命研究
    5.1 引言
        5.1.1 研究背景
        5.1.2 研究思路
    5.2 柴油機(jī)凸輪軸疲勞壽命分析
        5.2.1 靜強(qiáng)度分析
        5.2.2 網(wǎng)格劃分
        5.2.3 疲勞壽命
    5.3 影響因素研究
        5.3.1 平均應(yīng)力
        5.3.2 殘余應(yīng)力
        5.3.3 激光熔化沉積掃描方向優(yōu)化選擇
        5.3.4 裂紋
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡介
附件



本文編號(hào)：3709009