含孔洞缺陷A356铝合金构件电磁热强化研究

发布时间：2022-02-15 05:52

　　铸件在铸造过程中会不可避免的产生孔洞缺陷,由于这些缺陷的存在,铸件正常工作时,在受到外力作用下,会致使孔洞扩展成裂纹,严重影响构件的使用寿命,存在极大的安全隐患。因此,本文结合以往电磁热技术应用于裂纹止裂修复上的研究经验,将孔洞看作为广义上椭圆形或圆形埋藏裂纹,分别从理论、数值模拟和实验三个方面,对含孔洞缺陷的A356铝合金试样进行了电磁热强化修复研究。首先根据流体力学、静电和电动学、传热学以及热力学等相关理论,推导出了含孔洞缺陷铝合金薄板内温度、热应力分布函数;且以A356铝合金为例,从理论角度出发,进行了电磁热强化研究。计算了脉冲放电瞬间试样内温度分布和热应力分布,并给出了温度分布曲线和热应力分布曲线图。基于ANSYS有限元分析软件,分别建立了含孔洞缺陷A356铝合金试样二维平面模型和三维实体模型,分别对两种模型进行了电磁热强化数值模拟研究。模拟了脉冲放电过程,研究了脉冲放电对含孔洞缺陷A356铝合金材料的影响,并给出了试样内温度场和热应力场分布。研究结果表明:通入适当的电压,孔洞附近的最大温度均可超过材料的熔点,孔洞缺陷附近均受到了热压应力,可抑制裂纹萌生。根据随机有限元理论,以... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

A356铝合金试样

c) 3#孔洞 d) 4#孔洞图 3-2 50×孔洞形貌从图 3-2 中可以看到，孔洞形状各异，多为不规则的形状。总共 20 多个试张孔洞缺陷图片，通过图像处理软件，对孔洞尺寸统计分析，发现孔洞尺寸20um~500 um 不等，并且由相关资料可知，在模拟计算含孔洞缺陷构件疲劳性分析时，可将孔洞形状化为圆或椭圆形状进行分析，且孔洞尺寸符合对数函数[73]。因此，在本次数值模拟过程中，试样模型中孔洞简化为圆或者椭圆度场和热应力场分析。本次数值模拟分别从二维平面和三维实体两个方面对铝合金试样进行放电析。二维平面包括不同尺寸孔洞模型和多孔洞模型；三维实体即为实验所用只是把孔洞简化为球形。3 含孔洞 A356 铝合金试样数值模拟模型建立

热以及热辐射效应，即遵循热传导第时间内完成，铝合金试样孔洞附近温度，会产生潜热，模拟中用随温度变化的数值模拟分析，模型两端都施加为稳横试样二维平面模型建立过程中，不可避免的会产生缩孔缩松及集中在热节等处,分布有许许多多大小模型建立孔洞尺寸分布符合对数正态分布，在此线两边，进行放电模拟分析，对在同一和应力场进行对比分析，观察孔洞尺寸，300um 和 400um。数值分析模型如

【参考文献】：
期刊论文
[1]含孔洞缺陷焊接接头电磁热强化及组织与性能分析[J]. 付宇明,宋炳材,李艳芳,郑丽娟.  中国机械工程. 2015(20)
[2]单边裂纹电磁热止裂的动力学效应[J]. 郑丽娟,樊金开,付宇明.  塑性工程学报. 2015(01)
[3]含半圆形埋藏裂纹金属构件脉冲放电时应力场分析[J]. 付宇明,王宁宁,郭建龙,郑丽娟.  中国机械工程. 2015(04)
[4]带有疲劳裂纹的35CrMo构件电磁热止裂强化[J]. 付宇明,郭建龙,郑丽娟.  机械工程学报. 2015(04)
[5]含埋藏裂纹构件脉冲放电相变应力分析[J]. 付宇明,王俊丽,郑丽娟.  中国机械工程. 2014(08)
[6]含圆柱形夹杂金属构件脉冲放电温度场研究[J]. 郑丽娟,张帅,付宇明,郭建龙.  燕山大学学报. 2014(01)
[7]含双半圆形埋藏裂纹金属构件脉冲放电温度场分析[J]. 付宇明,王宁宁,郑丽娟.  重庆大学学报. 2014(01)
[8]半埋藏裂纹金属构件脉冲放电相变应力分析[J]. 付宇明,王俊丽,张帅,郑丽娟.  中国机械工程. 2013(21)
[9]含埋藏椭圆形裂纹金属构件电磁热止裂时热应力场分析[J]. 付宇明,周红梅,郑丽娟.  固体力学学报. 2013(02)
[10]电磁场的热效应在再制造毛坯裂纹止裂中的应用[J]. 张洪潮,于静,郝胜智,彭艳芳.  机械工程学报. 2013(07)

硕士论文
[1]基于有限元方法的结构可靠性设计[D]. 陈亮.东南大学 2006



本文编号：3626046