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《燕山大学》 2018年
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基于电磁热对含裂纹镦粗构件止裂强化技术研究

李登科  
【摘要】:裂纹、孔洞、夹杂等是构件中最常见的缺陷形式,如一些重要的核心部件一旦产生裂纹,就只能报废处理,造成巨大的经济损失。电磁热裂纹止裂是近几年发展起来的一种非平衡再制造技术,不仅可以消除埋藏裂纹尖端的应力集中,同时还能改善构件的综合力学性能。利用电磁热技术强化含缺陷镦粗件的研究尚未涉及。本文采用理论分析、试验研究、有限元分析相结合的方法,研究电磁热技术对含裂纹20CrMnTi钢镦粗构件的止裂强化。研究的主要内容如下:首先根据平板间镦粗圆柱体理论,以柯西积分等数学知识为基础,采用复变函数的方法建立了含中间裂纹二维无限大薄板理论分析模型,分析放电瞬间裂纹尖端区域的温度场和放电前后裂纹尖端区域的应力场以及应力强度因子,并通过算例分析了含裂纹20CrMnTi钢镦粗试件放电瞬间裂纹尖端区域处的温度场。采用镦粗法制备含裂纹20CrMnTi钢镦粗试件,确定最佳的放电电压。利用ZL-2超强脉冲放电装置对试件进行放电处理,对放电前后的试件进行金相试验、点成份分析、XRD物相分析、显微硬度试验、应力测试、SEM拉伸断口扫描试验,从微观角度对比分析电磁热强化对含裂纹20CrMnTi钢镦粗试件止裂强化效果。对放电前后的试件进行拉伸和断面收缩率测试,从宏观方面对比分析电磁热强化对其力学性能的影响。使用ANSYS软件分别建立了20CrMnTi钢镦粗和放电强化有限元分析模型,模拟分析脉冲电流对含裂纹镦粗件的强化过程,并给出镦粗过程试件内部的应力分布和最佳脉冲放电电压下裂纹前缘的温度场、应力场以及电流密度分布。本文从理论分析、试验研究、数值分析三个方面验证电磁热止裂技术对含裂纹20CrMnTi钢镦粗构件止裂强化的可行性,为电磁热技术在镦粗件内部缺陷修复方面的应用提够了技术支持。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O346.1

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【参考文献】
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