镍基高温合金惯性摩擦焊接过程动态再结晶组织演变数值分析
发布时间：2022-08-08 16:32
惯性摩擦焊接工艺是目前航空发动机涡轮盘轴转动部件焊接的主要工艺方法,惯性摩擦焊接过程中复杂的热力耦合过程及动态再结晶组织演变过程对接头组织性能具有重要影响。因此,基于对惯性摩擦焊接温度场、应力应变场的分析,研究高温合金惯性摩擦焊接过程中动态再结晶组织演变行为对于接头质量控制和接头组织性能调控具有重要意义。为简化计算,本文基于刚/塑性体摩擦副模型建立了 GH4169镍基高温合金惯性摩擦焊接瞬时数值计算模型,通过飞边温度、飞边形貌及特征尺寸、飞轮转速曲线验证了热力耦合模型的正确性,最大误差为12.76%,表明所建立的模型可用于高温合金惯性摩擦焊接热力耦合和组织演变的数值分析。GH4169镍基高温合金惯性摩擦焊接工艺试验结果表明,摩擦界面附近发生了强烈的动态再结晶,焊缝中心处的硬度值高于焊缝边缘,且不同参数下的接头均断裂于母材。惯性摩擦焊接头处的动态再结晶行为对接头性能有重要影响。惯性摩擦焊接的热力耦合计算结果表明,摩擦界面上的热流密度及温度在径向上具有“双驼峰”的分布特征,即在摩擦界面半径的2/3处热流密度及温度最高,这种分布特点是由摩擦界面上线速度及轴向压应力的分布特点所决定的,摩擦界面...
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 惯性摩擦焊接原理及工艺特点
1.2.1 惯性摩擦焊接原理
1.2.2 惯性摩擦焊的工艺特点
1.3 惯性摩擦焊接工艺研究现状
1.4 惯性摩擦焊接过程热力耦合数值模拟
1.5 唯象法微观组织数值模拟研究现状
1.6 主要研究内容
第二章 镍基高温合金惯性摩擦焊接工艺试验
2.1 惯性摩擦焊接试验材料、设备与方法
2.1.1 惯性摩擦焊接试验材料
2.1.2 试验设备
2.1.3 试验方法
2.2 惯性摩擦焊接过程监测
2.2.1 镍基高温合金GH4169红外标定实验
2.2.2 惯性摩擦焊接过程飞边形成及温度监测
2.2.3 惯性摩擦焊接过程飞轮转速监测
2.3 惯性摩擦焊接过程物理参量的计算
2.3.1 惯性摩擦焊接设备固有阻力矩的计算
2.3.2 惯性摩擦焊接过程能量转化效率的计算
2.3.3 惯性摩擦焊过程界面摩擦系数的计算
2.4 惯性摩擦焊接头组织与力学性能分析
2.4.1 惯性摩擦焊接头组织
2.4.2 惯性摩擦焊接头力学性能分析
2.5 本章小结
第三章 惯性摩擦焊接热力耦合过程数值建模
3.1 惯性摩擦焊接过程的物理描述
3.2 简化条件
3.3 惯性摩擦焊接过程的模型建立
3.3.1 数学模型
3.3.2 材料模型
3.3.3 几何模型与网格划分
3.3.4 边界约束条件
3.4 模型验证
3.5 本章小结
第四章 惯性摩擦焊接热力耦合过程数值分析
4.1 惯性摩擦焊接热过程分析
4.1.1 惯性摩擦焊接热过程特点
4.1.2 摩擦界面处热流密度演变规律
4.1.3 摩擦界面温度场演变规律
4.2 惯性摩擦焊接过程轴向应力场演变分析
4.3 惯性摩擦焊接过程应变场演变分析
4.4 工艺参数对惯性摩擦焊接过程的影响
4.4.1 摩擦压力对惯性摩擦焊接过程的影响
4.4.2 转动惯量对于惯性摩擦焊接过程的影响
4.4.3 初始转速对于惯性摩擦焊接过程的影响
4.5 本章小结
第五章 惯性摩擦焊接过程动态再结晶组织演变数值模拟
5.1 惯性摩擦焊接动态再结晶演变数值建模及验证
5.1.1 惯性摩擦焊接动态再结晶演变数值建模
5.1.2 惯性摩擦焊接动态再结晶演变模型的验证
5.2 惯性摩擦焊接过程动态再结晶演变数值模拟结果分析
5.2.1 惯性摩擦焊接过程动态再结晶分数演变行为
5.2.2 惯性摩擦焊接过程动态再结晶晶粒尺寸演变行为
5.3 工艺参数对惯性摩擦焊接过程动态再结晶组织演变的影响
5.3.1 摩擦压力对动态再结晶组织演变的影响
5.3.2 转动惯量对动态再结晶组织演变的影响
5.3.3 初始转速对动态再结晶组织演变的影响
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3671848
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 惯性摩擦焊接原理及工艺特点
1.2.1 惯性摩擦焊接原理
1.2.2 惯性摩擦焊的工艺特点
1.3 惯性摩擦焊接工艺研究现状
1.4 惯性摩擦焊接过程热力耦合数值模拟
1.5 唯象法微观组织数值模拟研究现状
1.6 主要研究内容
第二章 镍基高温合金惯性摩擦焊接工艺试验
2.1 惯性摩擦焊接试验材料、设备与方法
2.1.1 惯性摩擦焊接试验材料
2.1.2 试验设备
2.1.3 试验方法
2.2 惯性摩擦焊接过程监测
2.2.1 镍基高温合金GH4169红外标定实验
2.2.2 惯性摩擦焊接过程飞边形成及温度监测
2.2.3 惯性摩擦焊接过程飞轮转速监测
2.3 惯性摩擦焊接过程物理参量的计算
2.3.1 惯性摩擦焊接设备固有阻力矩的计算
2.3.2 惯性摩擦焊接过程能量转化效率的计算
2.3.3 惯性摩擦焊过程界面摩擦系数的计算
2.4 惯性摩擦焊接头组织与力学性能分析
2.4.1 惯性摩擦焊接头组织
2.4.2 惯性摩擦焊接头力学性能分析
2.5 本章小结
第三章 惯性摩擦焊接热力耦合过程数值建模
3.1 惯性摩擦焊接过程的物理描述
3.2 简化条件
3.3 惯性摩擦焊接过程的模型建立
3.3.1 数学模型
3.3.2 材料模型
3.3.3 几何模型与网格划分
3.3.4 边界约束条件
3.4 模型验证
3.5 本章小结
第四章 惯性摩擦焊接热力耦合过程数值分析
4.1 惯性摩擦焊接热过程分析
4.1.1 惯性摩擦焊接热过程特点
4.1.2 摩擦界面处热流密度演变规律
4.1.3 摩擦界面温度场演变规律
4.2 惯性摩擦焊接过程轴向应力场演变分析
4.3 惯性摩擦焊接过程应变场演变分析
4.4 工艺参数对惯性摩擦焊接过程的影响
4.4.1 摩擦压力对惯性摩擦焊接过程的影响
4.4.2 转动惯量对于惯性摩擦焊接过程的影响
4.4.3 初始转速对于惯性摩擦焊接过程的影响
4.5 本章小结
第五章 惯性摩擦焊接过程动态再结晶组织演变数值模拟
5.1 惯性摩擦焊接动态再结晶演变数值建模及验证
5.1.1 惯性摩擦焊接动态再结晶演变数值建模
5.1.2 惯性摩擦焊接动态再结晶演变模型的验证
5.2 惯性摩擦焊接过程动态再结晶演变数值模拟结果分析
5.2.1 惯性摩擦焊接过程动态再结晶分数演变行为
5.2.2 惯性摩擦焊接过程动态再结晶晶粒尺寸演变行为
5.3 工艺参数对惯性摩擦焊接过程动态再结晶组织演变的影响
5.3.1 摩擦压力对动态再结晶组织演变的影响
5.3.2 转动惯量对动态再结晶组织演变的影响
5.3.3 初始转速对动态再结晶组织演变的影响
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3671848
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