基于电脉冲处理36MnVS4的强度和疲劳性能研究

发布时间：2022-08-10 09:36

　　电脉冲工艺具有耗能低、成本低的优点,可以改善金属材料的性能。本文研究了电脉冲处理对发动机连杆材料36MnVS4的改性作用,从宏观和微观的角度分析电脉冲工艺对36MnVS4的作用效果,最后利用有限元软件对电脉冲处理前后的36MnVS4连杆进行疲劳寿命分析。首先,通过测量电脉冲处理造成的试样表面最大温升验证脉冲电流的焦耳热效应;然后通过拉伸试验和疲劳试验测试电脉冲工艺对36MnVS4强度和疲劳性能的影响,并对试样的疲劳寿命进行正态性检验;接着利用金相显微镜、显微硬度计、直流电阻测试仪和扫描式电子显微镜分别观测电脉冲工艺对试样显微组织、显微硬度、电阻和断口微观形貌的影响;再以拉伸试验所得数据定义材料属性,利用有限元软件对连杆进行静力学分析,确认连杆工作时应力集中的区域;最后利用疲劳分析软件基于疲劳试验测得的材料S-N曲线对连杆进行疲劳寿命分析。研究结果表明:1)电脉冲处理后36MnVS4抗拉强度的离散程度显著降低,抗拉强度提高了4.6%,塑性提高了9.1%,疲劳极限提高了11.3MPa,S-N曲线整体上移,而弹性模量和硬度保持不变;2)电脉冲处理时试样的部分表面温度超过了727℃,电脉冲处理... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 发动机连杆研究现状
        1.2.2 金属材料常用改性工艺研究现状
        1.2.3 金属材料电脉冲工艺研究现状
    1.3 本文研究内容及意义
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究意义
第2章 电脉冲处理前后36Mn VS4 的拉伸和疲劳试验
    2.1 试样的制备与电脉冲处理
        2.1.1 试样材料
        2.1.2 试样制备
        2.1.3 电脉冲处理
    2.2 拉伸试验
        2.2.1 试验过程及原理
        2.2.2 试验结果及分析
        2.2.3 电脉冲工艺与热处理对比
    2.3 疲劳试验
        2.3.1 试验概况
        2.3.2 成组疲劳试验
            2.3.2.1 试验原理及过程
            2.3.2.2 试验结果及疲劳寿命分析
        2.3.3 升降疲劳试验
        2.3.4 36MnVS4的S-N曲线
    2.4 本章小结
第3章 电脉冲工艺对36Mn VS4 作用效果的探究
    3.1 表面温度分析
    3.2 显微组织分析
        3.2.1 电脉冲处理前后试样的显微组织变化
        3.2.2 热处理后试样的显微组织变化
    3.3 电阻率分析
    3.4 显微硬度分析
    3.5 断口形貌分析
        3.5.1 拉伸断口宏观形貌变化
        3.5.2 拉伸断口微观形貌变化
    3.6 本章小结
第4章 连杆的静力学分析
    4.1 有限元法与连杆模拟步骤
    4.2 连杆的结构与受力分析
        4.2.1 连杆的最大压缩载荷
        4.2.2 连杆的最大拉伸载荷
    4.3 建立连杆模型
    4.4 有限元分析流程
        4.4.1 定义36Mn VS4 的材料属性
        4.4.2 模型的网格划分
        4.4.3 模型的边界条件和载荷分布
        4.4.4 连杆的静力学分析结果
            4.4.4.1 未处理的36Mn VS4 连杆
            4.4.4.2 电脉冲处理的36Mn VS连杆
        4.4.5 有限元计算结果分析
    4.5 本章小结
第5章 连杆疲劳寿命分析
    5.1 连杆疲劳寿命分析方法
    5.2 疲劳载荷谱
    5.3 电脉冲处理前后连杆疲劳寿命计算
        5.3.1 电脉冲处理前后材料的S-N曲线
        5.3.2 连杆疲劳寿命估算结果
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]喷砂表面覆盖率对7075铝合金表面完整性的影响[J]. 廖凯,黄鑫,龚海,张萧笛,陈辉,钟利萍.  材料热处理学报. 2018(08)
[2]喷丸强化对FGH4097粉末高温合金室温高周疲劳极限的影响[J]. 钟丽琼,梁益龙,严振,胡浩.  稀有金属材料与工程. 2018(07)
[3]喷丸强化对TC17钛合金疲劳性能的影响[J]. 何杉,杨清,闵祥禄.  金属热处理. 2018(06)
[4]孔挤压强化对TC18钛合金耳片疲劳性能的影响[J]. 李宁,秦锋英.  热加工工艺. 2018(09)
[5]激光喷丸强化IN718合金晶粒重排与疲劳特性[J]. 黄舒,盛杰,谭文胜,王作伟,孟宪凯,刘牧熙,杨小乐.  光学学报. 2017(04)
[6]孔挤压对于高温合金GH4169孔结构高温疲劳性能的影响[J]. 王欣,胡仁高,胡博,赵振业,罗学昆,古远兴,宋颖刚.  航空动力学报. 2017(01)
[7]脉冲电流对10CrNiCu钢的强化作用[J]. 臧恒波,郝维勋,梁宝琦,杨权.  金属热处理. 2016(03)
[8]高强度连杆轻量化设计研究[J]. 陆传荣,贺晓亮,苗伟驰,巫立民.  柴油机. 2015(02)
[9]试论汽车发动机连杆的现状及发展趋势[J]. 谢凯.  科技资讯. 2015(04)
[10]连杆用36MnVS4钢的胀断性能[J]. 师周龙,邵成伟,惠卫军,张英建,徐乐,项金钟.  钢铁研究学报. 2014(04)



本文编号：3673399