基于传热模型的大型轴类热态锻件热应力检测研究

发布时间：2017-07-18 19:36

  本文关键词：基于传热模型的大型轴类热态锻件热应力检测研究

  更多相关文章： 大型轴类热态锻件 传热模型 热弹性力学理论 热应力检测 有限元仿真

【摘要】：大型轴类锻件作为矿山、石油化工、核电以及发电厂等众多能源安全领域所必需的核心部件,对其质量标准的要求越来越为苛刻,伴随着我国工业化建设进程的迅速发展,大型轴类锻件的锻造水平已然成为国家科技实力与工业经济发展水平的重要标志之一。在大型轴类锻件生产过程中,锻件温度场不均匀将会导致锻件内部产生热应力,锻件热应力的存在直接影响锻件质量、塑性、冲击韧度和强度等,锻件内部过大的热应力甚至会造成锻件报废,故锻件内部热应力是影响锻件质量的重要因素。因此,掌握大型轴类热态锻件热应力的变化规律,对于锻造工艺的准确实施以及锻件质量的提高具有重要意义。本文在非稳态热传导理论和热弹性力学理论的基础上,对大型轴类热态锻件生产过程中的热应力进行研究,主要内容如下所示:首先,基于非稳态热传导理论,建立大型轴类锻件的热传导方程,并给出求解锻件热传导方程的定解条件。通过分析大型轴类热态锻件的传热规律,建立锻件冷却过程中的传热模型,并应用分离变量法对模型进行求解,获取该锻件温度场,为建立大型轴类热态锻件热应力检测模型奠定了理论基础。其次,基于锻件生产过程中的热应力学相关理论,推导锻件材料的热弹性本构方程。在建立的大型轴类热态锻件传热模型的基础上,结合热弹性力学理论建立大型轴类热态锻件的热应力检测模型,并对模型进行求解。最后,在有限元软件中建立大型轴类热态锻件的传热和热应力模型,并进行有限元仿真,将仿真结果与MATLAB软件求解得到的模型解析数据进行对比分析,验证本文建立的大型轴类热态锻件热应力检测模型的可行性。
【关键词】：大型轴类热态锻件 传热模型 热弹性力学理论 热应力检测 有限元仿真
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 大型锻件热应力检测的发展现状11-16
• 1.2.1 大型锻件热应力概述11-12
• 1.2.2 大型锻件热应力检测的国内外研究现状12-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 大型轴类热态锻件传热模型18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 热传导基本理论18-24
• 2.2.1 热传导方程18-22
• 2.2.2 热传导方程的定解条件22-24
• 2.3 大型轴类热态锻件传热模型24-27
• 2.3.1 大型轴类热态锻件传热模型的建立24-25
• 2.3.2 大型轴类热态锻件传热模型的求解25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 大型轴类热态锻件热应力检测模型29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 热应力基本理论29-32
• 3.3 大型轴类热态锻件热应力检测模型32-39
• 3.3.1 大型轴类热态锻件热应力检测模型的建立32-36
• 3.3.2 大型轴类热态锻件热应力检测模型的求解36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 仿真实验研究40-55
• 4.1 引言40
• 4.2 大型轴类热态锻件热应力的有限元分析40-43
• 4.2.1 ANSYS软件概述40-41
• 4.2.2 大型轴类热态锻件热应力仿真分析41-43
• 4.3 大型轴类热态锻件热应力检测模型的验证43-54
• 4.3.1 大型轴类热态锻件传热模型的验证43-47
• 4.3.2 大型轴类热态锻件热应力检测模型的验证47-54
• 4.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果61-62
• 致谢62

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本文编号：559472