工字钢稀土强化及其截面优化研究

发布时间：2021-02-22 17:54

　　工字钢由于自身良好的结构特点和受力性能而在现代钢结构工程中得到广泛应用,是钢结构工程中使用较多的型钢之一。但在用冷弯工艺制备隧道桥梁等领域拱顶用弧形异形型钢时,因其非金属夹杂物含量高、塑性不够高、截面参数设计不合理等,导致其在冷弯过程中产生开裂现象。为了改善这些问题,本文用喷丸强化技术改善工字钢表面的残余应力状态,提高力学性能,对喷丸后的试样进行表面应力检测、表层硬度检测、表层组织形貌等分析;将工字钢进行熔炼,并在钢液中添加微量稀土铈（Ce）元素对钢液进行改性,并对稀土改性后的试样进行力学性能、金相组织、SEM等分析研究;用ANSYS有限元分析软件对工字钢的截面进行优化设计,模拟了工字钢冷弯时最大应力应变的位置,并对冷弯时的截面进行了优化研究。其主要研究结果如下:1、相对16号工字钢较好的喷丸工艺为在0.4MPa的喷压下喷丸25秒,其弹丸直径恒为1.2mm,喷丸后弯曲强度值为799.82MPa,相对未喷丸试样的689.33MPa提高16%;喷丸后表层硬度值为315.67Hv,较未喷丸的190Hv提高75%;喷丸引入的强化层厚度约1.2mm,且喷丸后试样表面的残余压应力值平均增加约300... 

【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 稀土元素在钢中的作用与研究现状
        1.2.1 稀土元素概述
        1.2.2 稀土元素在钢中的作用
    1.3 有限元法及其应用简介
        1.3.1 弹性力学基本概念
        1.3.2 有限元法简介
        1.3.3 ANSYS有限元分析软件简介
            1.3.3.1 结构单元
            1.3.3.2 ANSYS DesignXplorer简介
    1.4 研究现状
        1.4.1 喷丸强化研究现状
        1.4.2 稀土钢的研究现状
        1.4.3 工字钢研究现状
    1.5 本文研究的内容和意义
第二章 实验材料及试验方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验路线
    2.3 实验设备和方法
第三章 工字钢喷丸强化分析
    3.1 金相组织分析
    3.2 显微硬度分析
    3.3 弯曲强度分析
    3.4 表面应力检测
    3.5 微观形貌分析
    3.6 本章小结
第四章 工字钢稀土改性分析
    4.1 稀土钢试样的制备
    4.2 成份分析
    4.3 金相组织分析
    4.4 塑性分析
    4.5 扫描电镜分析
        4.5.1 形貌分析
        4.5.2 能谱分析
    4.6 本章小结
第五章 工字钢截面优化设计
    5.1 工字钢有限元分析
        5.1.1 参数化建模
        5.1.2 截面优化分析
        5.1.3 截面优化结果
    5.2 工字钢冷弯模拟
        5.2.1 建立冷弯模型
        5.2.2 冷弯求解分析
        5.2.3 冷弯优化分析
    5.3 单拱曲率优化分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]联合有限元法及其收敛性与精度分析[J]. 卿光辉,王博鳌.  中国民航大学学报. 2019(01)
[2]基于有限元法的动车组行李架优化分析[J]. 王宇驰,李占一.  城市轨道交通研究. 2019(02)
[3]两面顶压机下横梁结构有限元分析和结构优化[J]. 刘志卫,张震远.  煤矿机械. 2019(01)
[4]基于ANSYS Workbench的重型自卸车货箱底板有限元分析及结构轻量化设计[J]. 李勇,李文超.  重庆理工大学学报(自然科学). 2018(12)
[5]基于ANSYS Workbench车架的有限元分析和轻量化研究[J]. 赵艳梅,郑艳萍.  科技风. 2018(34)
[6]有限元法模拟桥梁结构动荷载响应分析[J]. 张虎伟.  居业. 2018(10)
[7]基于Ansys Workbench的工装有限元分析及优化设计[J]. 罗东,吕杰.  机械管理开发. 2018(10)
[8]中国稀土钢纯净化制备技术研制成功[J].   有色冶金节能. 2018(01)
[9]稀土Ce对22MnCrNiMo钢组织和力学性能的影响[J]. 闫瑞军,董方,马征,武利平.  内蒙古科技大学学报. 2017(04)
[10]隧洞钢拱架变形段处理施工方法[J]. 张冰.  山西水利科技. 2017(04)

博士论文
[1]基于稀土元素Sc改性Al-Mg新型铝合金的组织控制与强化机理研究[D]. 周士昂.合肥工业大学 2016

硕士论文
[1]基于ANSYS Workbench的某车架有限元分析及轻量化研究[D]. 赵艳梅.郑州大学 2018
[2]微量稀土元素镧铈对海洋平台用钢的组织性能影响机理研究[D]. 刘智良.内蒙古工业大学 2018
[3]限定条件下16号工字钢轧制孔型设计及优化[D]. 张政.西华大学 2018
[4]热轧工字钢在不同冷却条件下力学性能的研究[D]. 贾超.辽宁科技大学 2016
[5]稀土Gd对5Cr5MoSiV1钢组织及性能的影响[D]. 阮先明.南昌大学 2015
[6]稀土钢连铸保护渣的成分设计与性能研究[D]. 杨达朋.东北大学 2015
[7]铌、磷、稀土对耐候钢力学性能影响研究[D]. 董辰.内蒙古科技大学 2013
[8]稀土Ce对2Cr13不锈钢组织和性能的影响[D]. 刘晓.内蒙古科技大学 2007
[9]双轴对称楔形工字钢梁的弹性弯扭屈曲[D]. 周佳.浙江大学 2007



本文编号：3046352