微观视域下大锻件内的氢扩散以及氢致疲劳研究

发布时间：2020-06-02 15:36

【摘要】：白点是大型锻件中常见的缺陷之一,大锻件中的氢元素以及各种缺陷是白点形成的基本因素,一旦锻件中发现白点缺陷,就要做报废处理。因此研究锻件中的氢扩散以及氢致疲劳是降低生产成本、提高经济效益的基础。本文基于氢压理论,借助有限元分析软件,以支撑辊中的微孔隙缺陷为研究对象,着重分析了微孔隙缺陷在内氢压以及外载荷耦合作用下的疲劳寿命。对于含单个微孔隙缺陷的有限元胞体模型,研究了氢压强度、微孔隙在支撑辊中的分布位置、微孔隙开口尺寸以及微孔隙与外载荷的夹角对疲劳寿命的影响。同时研究了支撑辊中两个微孔隙缺陷之间的应力场耦合影响程度,主要从微孔隙间距、开口尺寸以及微孔隙与外载荷的夹角三个方面进行对比研究。研究结果为分析白点形成的力学机理提供一定的理论基础。另外,本文利用随机函数建立了微观视域下氢元素的扩散激发模型,以氢解吸试验研究为背景,主要研究了氢陷阱结合能、加热速度、试样厚度、初始氢浓度以及氢陷阱密度对氢元素激发扩散的影响。研究结果对大锻件去氢热处理工艺、白点萌生的预防措施的制定提供有力的支持。最后,对于在电化学充氢过程中,氢原子在试样晶界中的扩散机制还存在一定的争议,因此本文提出了一种较为新颖的氢扩散模型,利用Voronoi图建立了合金钢的微观晶格模型,主要分析充氢电流密度、充氢时间以及晶界面积对氢扩散的影响。
【图文】：

338.11 537.71 686.88 8以及边界条件，多采用平面应变模型。图 3-7 为从支型，，微胞体分析模型的 x 轴方向与支载荷应力方向为 x 轴方向上的正应力 轴方向的预应力施加在有限元分析模型隙为椭圆形，在 x 轴方向上的半轴 a=0压强度 p 施加在微孔隙的内表面上，条件。考虑到有限元分析模型的对称性1、S2两点之间曲线作为内压外载耦合径。

有限元网格模型。采用“有限元重合网格法”有限元重合网格法”的基本思想是将有限元：全局区域网格以及局部区域网格。全局区域比较细，其目的主要在于既能充分地表达局证一定的计算效率。应用有限元重合网格法求陷创建在局部区域网格内，全局区域网格没有化的局部区域来减小离散化误差以及提高计应力集中的位置，为了提高分析计算的连续外部采用物理场控制的“超细化”单元尺寸划元数为 200 个。从图中可以得出有限元分析
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG245

【参考文献】

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本文编号：2693382