电磁孔强化系统的理论分析、应用探究及优化设计

发布时间：2017-08-19 18:21

  本文关键词：电磁孔强化系统的理论分析、应用探究及优化设计

  更多相关文章： 孔疲劳寿命强化技术 电磁强化 径向脉冲电磁力 残余应力 优化设计

【摘要】：相比于传统的孔疲劳寿命强化技术,采用电磁方法对孔件进行强化时具有不损伤材料表面、对孔型孔径不敏感、调节简单可控、易于强化薄板等独特优势,因而具有极为广阔的研究前景。电磁孔强化的基本原理是利用电磁感应的方法在孔件材料内部产生环向方向的感应电流,并在孔件所处区域产生一个轴向方向的背景磁场。当感应电流和背景磁场大到一定程度时,孔件受到的径向脉冲电磁力将会使得孔壁附近的局部区域迅速加载至塑性阶段,然后由于塑性应变残留在孔件内,材料内部为了保持平衡将形成一个局部的残余压应力层,从而达到所需的强化效果。文章首先详细阐述了电磁孔强化系统的原理、基本结构以及具体的实现方法,解释了内外电路都采用续流回路的原因。然后建立了电磁孔强化系统的电磁场-电路-结构场-温度场的有限元数值计算模型,包括二维轴对称模型和三维模型。接下来从弹塑性力学的原理出发,成功构建了平面应变状态下孔件材料的弹塑性力学模型,详尽分析了放电强化时孔件材料的受力变化过程,着重从应力-应变曲线的角度研究了孔件的残余应力分布情况,并探讨了内外线圈放电的时间间隔对最终强化效果的影响。随后,探究了电磁孔强化下孔件孔边距和孔间距的适用范围。最后,利用有限元模型结合理论分析对电磁孔强化原型系统进行了一个全方位的优化设计,结果表明优化后所需的能量和线圈温升相比原型系统都有着大幅的下降,达到了较好的优化效果。
【关键词】：孔疲劳寿命强化技术 电磁强化 径向脉冲电磁力 残余应力 优化设计
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG66
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 概论9-15
• 1.1 孔疲劳寿命强化技术及强化机理9-10
• 1.2 传统孔疲劳寿命强化技术的分类和特点10-11
• 1.3 电磁孔强化技术的研究现状和进展11-12
• 1.4 课题研究的意义和主要内容12-15
• 2 电磁孔强化的作用原理和具体实现方法15-28
• 2.1 电磁孔强化的基本原理15-16
• 2.2 电磁孔强化的线圈布置方式16-18
• 2.3 电磁孔强化系统的具体结构和实现方法18-28
• 3 电磁孔强化的有限元多场耦合模型的构建28-39
• 3.1 电磁孔强化的数学模型28-30
• 3.2 电磁孔强化系统的有限元数值模型30-35
• 3.3 有限元模型的实验验证和拉伸测试35-39
• 4 电磁孔强化的残余应力分布探究39-63
• 4.1 孔件材料的弹塑性力学模型39-47
• 4.2 电磁孔强化下孔件的受力过程及残余应力分布47-60
• 4.3 内外线圈最佳放电间隔的确定60-63
• 5 电磁孔强化下孔件孔边距和孔间距的适用范围63-73
• 5.1 单孔型孔件的孔边距对残余应力分布的影响63-67
• 5.2 多孔型孔件的孔间距对残余应力分布的影响67-73
• 6 电磁孔强化系统的优化设计73-97
• 6.1 系统优化的基本原则73-75
• 6.2 系统优化的具体过程75-92
• 6.3 优化后系统的极限应用参数92-95
• 6.4 系统的优化效果对比95-97
• 7 全文总结与工作展望97-99
• 7.1 全文总结97-98
• 7.2 工作展望98-99
• 致谢99-101
• 参考文献101-105

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本文编号：702236