含有裂纹的铸造态铝合金活塞材料电磁热止裂强化研究

发布时间：2016-09-05 13:17

  本文关键词：含有裂纹的铸造态铝合金活塞材料电磁热止裂强化研究，由笔耕文化传播整理发布。

《燕山大学》 2013年

含有裂纹的铸造态铝合金活塞材料电磁热止裂强化研究

赵东升  

【摘要】：利用电磁场的热效应来抑制金属构件裂纹的扩展是非常有发展前景的非平衡止裂技术，具有提高结构安全性和可靠性，抑制裂纹扩展的作用。本文为了使这一具有明显优越性的技术应用于实际生产中，选择在内燃机中应用比较广泛的铸造态铝合金活塞材料，本文从理论分析、数值模拟、实验研究及超声波探伤四方面研究电磁热止裂技术对铸造态铝合金这一特殊材料的止裂效果，为将技术推广到有色金属构件裂纹止裂奠定基础。论文研究内容分为以下几个方面： (1)利用热源功率的计算公式和复变函数理论知识求解电磁热止裂前后应力强度因子，推导出应变能密度因子S，采用裂尖附近的渐近解，进一步推导出畸变能密度因子S d、体变能密度因子S v，并对放电前后的K I、 S、S d及S v进行对比分析，同时对上述各量随放电参数(电流密度J0)的变化情况进行了分析，进而可以通过该断裂力学准则来验证利用电磁热效应愈合裂纹这一技术可行性。 (2)应用ANSYS有限元软件对含有裂纹的铸造态铝合金活塞材料进行了电磁热止裂研究。采用热-电-结构耦合的数值分析方法求得了放电后试件的电流密度场、温度场及热应力场，同时根据ANSYS的APDL参数化语言对止裂强化前后在外载荷作用下的金属构件裂纹尖端处的应力强度因子和应变能密度进行了对比分析。并对理论分析求解的应力强度因子和数值模拟得到的结果进行了对比和误差分析。 (3)从实验的角度对含有裂纹的铸造态的铝合金活塞材料进行止裂强化研究。利用超声波和工业CT设备对铸造态的铝合金缺陷的三维形态进行精确的标识，利用线切割机切割为含有裂纹的长方形拉伸试件，依据所选试件的形状来设计出配套的卡具装置，同时完成电磁热止裂强化的方案设计和工艺规程设计。随后在现有设备ZL-2型超强脉冲电流发生装置完成所选构件电磁热止裂强化实验。并借助对比实验研究的方法，对电磁热止裂强化前后裂尖的宏观形貌和微观组织进行对比分析。 (4)探讨了超声波在铸铝缺陷检测的可能性、判断方法及铸件探伤的特点。通过超声波无损探伤测得脉冲放电前后铸铝试件中裂纹的回波幅值及回波声程S的变化情况，，对止裂强化前后的试件的残余应力与晶粒大小进行了比较。

【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O346.1
【目录】：

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1 范华林,陈平;电磁热效应理论在薄板止裂技术上的应用[J];兵工学报;2005年06期

2 班春燕,巴启先,崔建忠,曾桂仪;磁场作用下铝合金的微观结构[J];东北大学学报;2002年08期

3 敖涛,白象忠,郑坚,刘俊杰,刘思远;具有中心裂纹载流薄板拉伸时的应力强度因子[J];燕山大学学报;2005年01期

4 胡宇达,白象忠;通电瞬时板内半无限长裂纹尖端域的应力场[J];工程力学;2000年06期

5 付宇明,白象忠,许志强;带有中间裂纹载流薄板放电瞬间耦合场的数值模拟[J];固体力学学报;2002年03期

6 唐雪松;利用焦耳效应提高含裂纹金属构件抗裂性能问题的研究[J];固体力学学报;2005年01期

7 付宇明;郑丽娟;白象忠;;带有半埋藏空间裂纹的Cr12构件电磁热止裂分析[J];固体力学学报;2008年02期

8 彭涛,辜承林;脉冲强磁体中应力的有限元分析[J];核技术;2004年09期

9 吴甦,赵海燕,鹿安理,方慧珍;低频交变磁处理降低钢材内应力的微观机理[J];焊接学报;2002年01期

10 许志强,付宇明,白象忠;具有半边裂纹导电薄板放电瞬间的温度场数值模拟[J];计算力学学报;2002年01期

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3 徐建林;球铁件夹渣缺陷形成的影响因素分析[J];兵器材料科学与工程;2003年02期

4 王国凡;拖拉机车轮档圈开裂的失效分析[J];兵器材料科学与工程;2003年03期

5 滕永平，张洪生;超声波直探头声场的数值计算方法[J];北方交通大学学报;1995年02期

6 崔建英,杨少辰,徐贺,李明,吴春鹏;车轮轮辋检测超声探头的研制[J];北方交通大学学报;1998年01期

7 马金元;郝海文;宋建军;;大型铸钢渣罐的开发[J];包钢科技;2009年06期

8 郝海文;马金元;宋建军;;模拟技术在13m~3渣罐工艺中的应用[J];包钢科技;2009年S2期

9 王旭辉,朱森元,唐成辉,段武堂;炮管毛坯超声图形无损检测系统[J];兵工自动化;1997年01期

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2 要承勇;王永江;杨维;;基于损伤容限设计理论对某40Cr钢轴的表面缺陷的判定[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年

3 韦欢;;通过无损检测技术控制结构件焊接质量[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

4 杨帆;郑锡涛;焦晓辉;郑晓霞;;Z-pin增强对复合材料Ⅰ型断裂韧性的影响[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（下册）[C];2008年

5 王博峰;龙熙华;秋兴国;;超声波用于锚杆测长的技术实现[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年

6 郭成超;乐金朝;;移动荷载下沥青路面表面裂缝扩展行为分析[A];力学与工程应用（第十三卷）[C];2010年

7 熊世钊;;浅谈压铸铸件“缺料”料废[A];2008重庆市铸造年会论文集[C];2008年

8 田智;张明;曹炜;黄松;朱广飞;;重型汽车柴油发动机汽缸体挺柱孔还原性气孔浅析[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

9 樊鸿;柯勇;唐堂;;对大跨径斜拉桥拉索破损断裂性能的研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（3）[C];2009年

10 蒙大桥;;铍材激光焊接热力响应问题[A];中国工程物理研究院科技年报(2009年版)[C];2010年

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1 宁志华;焦炭塔鼓胀变形与开裂几个问题的研究[D];暨南大学;2010年

2 陈景杰;含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究[D];大连理工大学;2011年

3 周震寰;断裂问题中的哈密顿体系方法及其应用[D];大连理工大学;2011年

4 衣振华;疲劳裂纹扩展研究及在装载机横梁寿命估算中的应用[D];山东大学;2011年

5 石常亮;面向再制造铁磁性构件损伤程度的磁记忆/超声综合无损评估[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 刘瑜;井下冲撞式煤矸分离中颗粒动力学行为研究[D];中国矿业大学;2011年

7 章健;热轧卷取机卷筒扇形板失效机理及寿命研究[D];燕山大学;2011年

8 刘威葳;高稳定度平顶长脉冲强磁场电源系统的研究[D];华中科技大学;2011年

9 何书韬;海洋平台裂纹损伤柱壳的断裂特性及其承载能力研究[D];华中科技大学;2011年

10 陈登斌;超声/磁场下合成铝基原位复合材料微结构及其性能研究[D];江苏大学;2012年

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1 单豪良;基于胞体模型的颗粒增强复合材料耦合场数值模拟研究[D];昆明理工大学;2009年

2 黄金;FRANC2D/3D网格技术研究与应用[D];昆明理工大学;2008年

3 冯水锋;超声检测图像处理和数据压缩的研究[D];浙江大学;2011年

4 敖芳;船用舵柄铸钢件的制备技术研究[D];武汉理工大学;2011年

5 江涛;均热与锻造工艺对6061铝合金阳极氧化膜影响的研究[D];北京有色金属研究总院;2011年

6 刘晨;超声波检测特征提取器的设计[D];中北大学;2011年

7 任海涛;熔体处理对Al-Si和Zn-Al合金组织及性能的影响[D];太原科技大学;2011年

8 李干;既有公路混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估研究[D];长安大学;2011年

9 钱慧;钢桥面外变形疲劳损伤机理及维护策略研究[D];长安大学;2008年

10 战昂;既有钢桥腐蚀疲劳寿命评估[D];长安大学;2008年

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1 付宇明;郑丽娟;任兴利;;含半埋藏共线双裂纹的Cr12合金钢试件电磁热止裂分析[J];兵工学报;2008年08期

2 王西宁,陈铮,刘兵;磁场对材料固态相变影响的研究进展[J];材料导报;2002年02期

3 曹志强,贾非,张兴国,金俊泽,郝海,金锡元;电磁铸造与普通连续铸造2024铝合金的组织性能对比[J];材料工程;2002年06期

4 张琦;李廷举;王同敏;金俊泽;;连铸空心管坯内置行波磁场对凝固组织的影响[J];稀有金属材料与工程;2007年09期

5 白象忠,胡宇达;电磁热裂纹止裂中的尺寸效应[J];燕山大学学报;1999年03期

6 白象忠,胡宇达;脉冲电流作用下导电薄板中裂尖附近的温度场[J];燕山大学学报;2000年01期

7 付宇明;白象忠;郑丽娟;田振国;;金属模具电磁热裂纹止裂研究的新进展[J];燕山大学学报;2007年02期

8 贾非,曹志强,张兴国,郝海,金俊泽;电磁铸造2024铝合金组织性能研究[J];大连理工大学学报;2001年05期

9 段玉波,唐剑,刁文武,牟大强;化学成分对7050合金扁锭成型性能的影响[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年04期

10 付宇明;田振国;郑丽娟;;轴对称金属模具电磁热裂纹止裂温度场的分析[J];工程力学;2006年07期

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1 钟景明;金属铍的微屈服行为及机理研究[D];中南大学;2001年

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1 敖涛;外载荷作用下裂纹尖端通电时瞬间应力场及应力强度因子[D];燕山大学;2005年

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3 乔桂英,白象忠,栾金雨,肖福红;电磁热效应对T7钢的裂纹止裂[J];热加工工艺;2000年02期

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5 付宇明;田振国;郑丽娟;;轴对称金属模具电磁热裂纹止裂中热应力场的分析[J];应用数学和力学;2006年03期

6 付宇明,白象忠,胥红敏;电磁热效应止裂效果与电流通路尺寸关系的研究[J];机械强度;2002年04期

7 付宇明,白象忠,郑丽娟,胥红敏;电磁热效应止裂效果与裂纹走向关系的研究[J];应用力学学报;2002年02期

8 吴杰,李晓惠,白象忠;高压脉冲放电技术在金属裂纹止裂中的应用[J];实验力学;2005年03期

9 许志强,付宇明,白象忠;具有半边裂纹导电薄板放电瞬间的温度场数值模拟[J];计算力学学报;2002年01期

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3 李范春;;动态扩展裂纹尖端粘塑性场的研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

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6 孙超;应诗浩;谭军;李聪;;裂尖氢化物尺寸预测[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年

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8 辛克贵;何铭华;;分布粘聚元的系统理论研究[A];第20届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2011年

9 张移山;华庆祥;;复合材料补片参数对裂纹尖端应力强度因子的影响[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年

10 赵毅鑫;姜耀东;祝捷;李玉涛;;冲击倾向性煤体动态断裂过程的实验研究[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年

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1 董光军;[N];世界金属导报;2011年

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1 王平;电热止裂相变应力及止裂效果综合分析[D];燕山大学;2006年

2 高嫄嫄;含裂纹路面结构的理论分析[D];大连理工大学;2013年

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7 康玮明;金属构件电磁热裂纹止裂微观组织及残余应力研究[D];燕山大学;2009年

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9 滕项铭;裂纹尖端疲劳塑性区研究[D];上海交通大学;2011年

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