2024铝-铝爆炸焊接界面剪切行为研究

发布时间：2017-08-08 20:08

  本文关键词：2024铝-铝爆炸焊接界面剪切行为研究

  更多相关文章： 爆炸焊接 剪切强度 分形 剪切机理 数值模拟

【摘要】：爆炸焊接材料以其优异的综合性能而广泛应用于工程领域。截至目前,爆炸焊接的研究主要集中在焊接界面的形成与焊接对象的完整复合方面,关于界面服役行为与性能的研究相对薄弱。对爆炸焊接界面拉伸剪切行为的认识,是实现焊接界面性能判定与评价的重要依据,具有重要意义。本文通过对未经热处理的2024铝-铝爆炸焊接材料开展剪切实验,观察断口界面,发现界面剪切强度随加载速率升高而下降,并伴有断口由脆性向韧性转变的现象,表现出逆应变率效应。进一步基于分形理论对试件剪切断口进行表征,建立断口界面剪切强度与轮廓分维值及多重分形谱关系,并对界面剪切行为进行数值模拟,从而揭示试件剪切破坏的机理。本文系列研究工作得到以下结论:1.焊接界面剪切强度随应变率升高而降低,从断口形貌及其轮廓分形维可认识断口界面剪切强度变化原因;此外,多重分形谱起点与终点间的高度差和跨度差值反映了界面的峰、谷落差及分布特征,是界面形貌特征的立体反映,并在数值上也与剪切强度正相关。2.由于爆炸焊接界面存在较大的加工硬化,在剪切实验中焊接界面在剪切载荷作用下加工硬化很快达到阈值而趋于稳定,而热软化程度随加载速度升高而增大,导致焊接界面剪切强度下降,断口韧性特征增多。焊接界面剪切强度随应变率变化不是应变率直接作用的结果,而是应变率导致材料热软化,间接影响了材料的剪切强度和断口脆韧性。3.对比2024铝材料和爆炸焊接材料的剪切数值模拟结果,发现2024铝材料试件是拉伸断裂,剪切层应力的变化较为简单;而爆炸焊接材料试件是剪切断裂,存在焊接界面的剪切层应力变化有很大的起伏特征。可知焊接界面改变了试件断裂的机理。
【关键词】：爆炸焊接 剪切强度 分形 剪切机理 数值模拟
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.6
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第1章 绪论8-24
• 1.1 引言8-9
• 1.2 爆炸焊接的发展及应用9-13
• 1.2.1 爆炸焊接理论研究9-12
• 1.2.3 爆炸焊接数值模拟研究12-13
• 1.3 分形理论13-21
• 1.3.1 分形的概念14-16
• 1.3.2 分形维数16-17
• 1.3.3 多重分形17-18
• 1.3.4 多重分形谱18-21
• 1.3.4.1 多重分形的定义18-20
• 1.3.4.2 多重分形的基本性质20-21
• 1.4 金属断口研究中分形的应用21-23
• 1.4.1 断裂分形的研究进展21-22
• 1.4.2 分形在金属图像识别中的应用22-23
• 1.5 本课题的主要研究内容23-24
• 第2章 爆炸焊接原理及界面特性24-35
• 2.1 引言24
• 2.2 爆炸焊接技术的概念24
• 2.3 爆炸焊接原理24-25
• 2.4 爆炸焊接的特点及其优缺点25-26
• 2.5 焊接界面的特性26-30
• 2.5.1 波状界面特点26-29
• 2.5.2 焊接界面的加工硬化29-30
• 2.6 爆炸焊接复合材料的应用30-32
• 2.7 爆炸焊接实验研究32-35
• 第3章 剪切实验、断口分析及断裂机理研究35-52
• 3.1 剪切实验研究35-40
• 3.1.1 剪切实验过程35-37
• 3.1.2 剪切实验结果及分析37-40
• 3.2 剪切断口研究40-47
• 3.2.1 剪切断口的SEM实验40-42
• 3.2.2 断口轮廓的获取42-43
• 3.2.3 断口分形维数计算与分析43-45
• 3.2.4 断口的多重分形的计算与分析45-47
• 3.2.5 断口剪切强度与界面的分维及多重分形谱的关系47
• 3.3 焊接界面剪切机理研究47-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第4章 剪切实验数值模拟52-64
• 4.1 引言52
• 4.2 数值模拟方法52-57
• 4.2.1 非线性动力学求解流程53
• 4.2.2 中心差分法的稳定条件53-54
• 4.2.3 RADIOSS Block时间步长控制54-55
• 4.2.4 RADIOSS Block时间步长控制卡片55-57
• 4.3 焊接界面剪切数值模拟57-63
• 4.3.1 剪切试件模型建立57-58
• 4.3.2 划分单元网格及建立约束条件58-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64
• 5.2 论文创新点64-65
• 5.3 进一步工作的方向65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间的研究成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 郭训忠;陶杰;袁正;张立伍;孙显俊;;爆炸焊接TA1/Al复合管的界面及性能研究[J];稀有金属材料与工程;2012年01期

2 闫鸿浩,李晓杰,奚进一,董守华;块体非晶合金制备技术展望[J];金属功能材料;2001年04期

3 郑远谋;爆炸复合材料中的残余应力[J];上海有色金属;2002年02期

4 王健;杨卓越;陈嘉砚;苏杰;;304不锈钢应变诱发α′马氏体相变及对力学性能的影响[J];物理测试;2006年05期

，

本文编号：641786