GH4169高温合金残余应力的实验测量和模拟研究
发布时间：2021-06-08 11:43
残余应力是指存在于材料内部的稳定的自平衡应力场,它的存在可能对材料力学性能和工程部件的寿命极为不利,但一些人为引入的残余应力也可能对部件是有益的。未知的残余应力与服役荷载的叠加常常使服役中的工程部件的实际受力状态难以确定,从而导致对部件性能及预期寿命的错误判断。因此,准确评估残余应力对预测工程部件的疲劳寿命和评估结构完整性十分必要。本文针对GH4169镍基高温合金材料的紧凑拉伸试样,采用轮廓法与应力分布函数的傅立叶级数表示相结合的方法来测量紧凑拉伸试件预压缩后引入的残余应力,并将所得实验结果与有限元计算模拟进行对比验证。本文首先将含残余应力的紧凑拉伸试件沿几何对称面切开,采用高精度接触式三坐标测量设备获得切割面的表面轮廓数据。传统的轮廓法通过将测量残余应力释放后引起的变形轮廓并将其作为位移边界条件输入有限元模型计算得到切割面上的残余应力分布,这种方法需要保证实验的各个步骤都非常精确,但在实际操作中可能引入误差的环节非常多。本文发现了导致轮廓法实验误差的一些原因,并在实验中设计避免了这些误差,得到了较准确的轮廓数据和残余应力测量结果。此外,本文还采用完备的傅立叶级数表示应力分布函数,取前...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究目的与意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 残余应力产生的机理
1.2.2 残余应力破坏性实验检测方法
1.2.3 残余应力的无损检测方法
1.2.4 各类检测方法的对比
1.2.5 GH4169 高温合金残余应力的国内外研究现状
1.2.6 国内外文献综述的简析
1.3 本文主要研究内容
第2章 紧凑试样预压缩引入残余应力实验
2.1 引言
2.2 实验使用的材料
2.3 紧凑拉伸试件设计
2.4 预压缩引入残余应力实验
2.4.1 实验设计
2.4.2 实验结果
2.4.3 控制对称性的预压缩试验
2.5 本章小结
第3章 轮廓法残余应力测量及数据处理
3.1 引言
3.2 对称面内变形轮廓的检测
3.3 残余应力的释放
3.3.1 电火花线切割的原理
3.3.2 在线切割实验中减小误差的手段
3.3.3 线切割实验的设计和结果
3.4 轮廓测量实验
3.5 轮廓数据的处理
3.5.1 测量结果的重复性检查
3.5.2 残余应力分布的反问题求解
3.6 本章小结
第4章 紧凑拉伸试样残余应力的有限元模拟
4.1 引言
4.2 材料参数的标定实验
4.2.1 单向拉伸实验试件设计
4.2.2 循环荷载实验试件设计
4.2.3 单向拉伸实验结果
4.2.4 循环荷载实验结果
4.3 参数标定
4.3.1 有限元模型中使用的塑性硬化本构
4.3.2 参数标定的程序实现
4.3.3 参数标定的结果
4.4 预压缩实验的有限元模拟
4.4.1 有限元模型的建立
4.4.2 预压缩模拟结果与实验的对比
4.4.3 残余应力模拟结果与实验的对比
4.5 本章小结
第5章 轮廓法测量剪切残余应力
5.1 引言
5.2 求解切应力的三角级数拟合方法
5.3 使用三角级数拟合求解纯剪切残余应力
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
附录1 混合硬化参数标定程序
附录2 四阶三角级数拟合程序
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GH4169合金淬火残余应力的中子衍射及有限元分析[J]. 刘昭,孙光爱,王虹,秦海龙,杨祖坤,毕中南. 钢铁研究学报. 2018(09)
[2]GH4169材料磨削后数控抛光表面残余应力分析[J]. 高世民,全芳. 航空制造技术. 2017(07)
[3]GH4169车削过程的热力耦合作用及残余应力场研究[J]. 姚倡锋,陈广超,刘超,吴宁宁,黎先才. 航空制造技术. 2017(Z1)
[4]GH4169高速铣削加工残余应力分布规律试验[J]. 李锋,李亚胜,刘维伟,杜崇辉,夏杨欢. 表面技术. 2016(12)
[5]热处理对激光沉积修复GH4169合金残余应力和拉伸性能的影响[J]. 卞宏友,赵翔鹏,杨光,钦兰云,王维,任宇航. 中国激光. 2015(10)
[6]GH4169合金的研究新进展[J]. 赵新宝,谷月峰,鲁金涛,严靖博,尹宏飞. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
硕士论文
[1]镍基高温合金线性摩擦焊接过程数值分析[D]. 王严.山东大学 2017
[2]高速切削高温合金GH4169表面残余应力研究[D]. 刘鲁涛.燕山大学 2015
本文编号：3218374
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究目的与意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 残余应力产生的机理
1.2.2 残余应力破坏性实验检测方法
1.2.3 残余应力的无损检测方法
1.2.4 各类检测方法的对比
1.2.5 GH4169 高温合金残余应力的国内外研究现状
1.2.6 国内外文献综述的简析
1.3 本文主要研究内容
第2章 紧凑试样预压缩引入残余应力实验
2.1 引言
2.2 实验使用的材料
2.3 紧凑拉伸试件设计
2.4 预压缩引入残余应力实验
2.4.1 实验设计
2.4.2 实验结果
2.4.3 控制对称性的预压缩试验
2.5 本章小结
第3章 轮廓法残余应力测量及数据处理
3.1 引言
3.2 对称面内变形轮廓的检测
3.3 残余应力的释放
3.3.1 电火花线切割的原理
3.3.2 在线切割实验中减小误差的手段
3.3.3 线切割实验的设计和结果
3.4 轮廓测量实验
3.5 轮廓数据的处理
3.5.1 测量结果的重复性检查
3.5.2 残余应力分布的反问题求解
3.6 本章小结
第4章 紧凑拉伸试样残余应力的有限元模拟
4.1 引言
4.2 材料参数的标定实验
4.2.1 单向拉伸实验试件设计
4.2.2 循环荷载实验试件设计
4.2.3 单向拉伸实验结果
4.2.4 循环荷载实验结果
4.3 参数标定
4.3.1 有限元模型中使用的塑性硬化本构
4.3.2 参数标定的程序实现
4.3.3 参数标定的结果
4.4 预压缩实验的有限元模拟
4.4.1 有限元模型的建立
4.4.2 预压缩模拟结果与实验的对比
4.4.3 残余应力模拟结果与实验的对比
4.5 本章小结
第5章 轮廓法测量剪切残余应力
5.1 引言
5.2 求解切应力的三角级数拟合方法
5.3 使用三角级数拟合求解纯剪切残余应力
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
附录1 混合硬化参数标定程序
附录2 四阶三角级数拟合程序
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]GH4169合金淬火残余应力的中子衍射及有限元分析[J]. 刘昭,孙光爱,王虹,秦海龙,杨祖坤,毕中南. 钢铁研究学报. 2018(09)
[2]GH4169材料磨削后数控抛光表面残余应力分析[J]. 高世民,全芳. 航空制造技术. 2017(07)
[3]GH4169车削过程的热力耦合作用及残余应力场研究[J]. 姚倡锋,陈广超,刘超,吴宁宁,黎先才. 航空制造技术. 2017(Z1)
[4]GH4169高速铣削加工残余应力分布规律试验[J]. 李锋,李亚胜,刘维伟,杜崇辉,夏杨欢. 表面技术. 2016(12)
[5]热处理对激光沉积修复GH4169合金残余应力和拉伸性能的影响[J]. 卞宏友,赵翔鹏,杨光,钦兰云,王维,任宇航. 中国激光. 2015(10)
[6]GH4169合金的研究新进展[J]. 赵新宝,谷月峰,鲁金涛,严靖博,尹宏飞. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
硕士论文
[1]镍基高温合金线性摩擦焊接过程数值分析[D]. 王严.山东大学 2017
[2]高速切削高温合金GH4169表面残余应力研究[D]. 刘鲁涛.燕山大学 2015
本文编号：3218374
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