基于有限元仿真的铁素体球墨铸铁细观失效机理研究

发布时间：2017-11-24 00:24

  本文关键词：基于有限元仿真的铁素体球墨铸铁细观失效机理研究

  更多相关文章： 铁素体球墨铸铁 原位力学观察 有限元模拟 细观失效机理

【摘要】：由于具有优良的韧性、减振、耐磨、铸造性能以及较低的生产成本,铁素体球墨铸铁作为重要的结构和传动材料,在工业生产中得到广泛应用。深入研究铁素体球墨铸铁的显微失效机理,有助于评价其构件服役性能并为其强韧化机制提供理论参考。本文结合原位力学显微观察和有限元模拟,系统研究了不同载荷下铁素体球墨铸铁的显微形变、裂纹萌生及扩展过程,分析了铁素体球墨铸铁的显微失效机理及其影响因素,得出以下结论。(1)单轴拉伸过程中,石墨与基体脱离形成孔洞,与基体晶界处、夹杂物周围产生的空洞,互相曲折连接、聚合直至最终断裂；(2)有限元模拟表明,石墨/铁素体界面处的基体为应力集中区域,易产生裂纹；石墨相分布对应力集中有明显影响,均匀分布和团聚时最大主应力分别为267.87MPa和353.21MPa；圆整度较好石墨和少量珠光体对裂纹萌生影响较小,而圆整度较差石墨对基体有割裂作用,易造成应力集中；(3)二维平面扩展有限元模拟表明：静态拉伸载荷下,裂纹萌生于石墨/铁素体界面处,且更易向基体内扩展,与实验结果较吻合；(4)瞬时冲击载荷下,石墨使裂纹扩展途径不断改变,增大了新增界面能,导致断裂应力提高,其中无石墨模型为563N,断裂能为5343.71mJ,一个/四个石墨模型瞬时冲击载荷下断裂应力最大值增加至932.81N和1406.36N,断裂能增加至8626.95 mJ和9568.19 mJ；单向交变载荷下,含石墨模型的裂纹扩展速率大大降低,提高了疲劳寿命。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG143.5

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本文编号：1220394