变温变监测角度原位拉伸测试仪器研制与试验研究
发布时间：2022-02-21 17:52
众所周知,材料力学性能参数是评价材料性能的重要指标之一。获取材料力学性能参数方法分为有损检测和无损检测。有损检测多用于获得宏观力学性能参数,比如弹性模量、屈服强度及抗拉强度等,而无损检测,更多的是用来获取材料微观结构的变化,包括材料破坏时的缺陷位置,缺陷类型及晶粒变化等。在众多无损检测技术中,中子衍射应力分析技术,作为目前多晶材料内部三维应力无损检测的唯一技术手段,其应变的测量是根据衍射峰的位移换算得到的。如何将材料的力学测试与材料内部结构变化建立联系也是当今材料领域研究的重要课题。因此,本文设计了基于中子衍射谱仪下的变温变监测角度原位拉伸测试仪器进行材料力学性能测试研究。本文对基于中子衍射谱仪下材料测试仪器的国内外发展现状进行了研究与分析,并对国内外开发的应用于中子衍射技术下的测试仪器及其性能指标予以简要介绍。在此基础上,设计并研制出一台可用于中国某研究所中子衍射谱仪的材料力学性能原位测试仪器。本文的主要研究内容包括:根据技术要求,设计了变温变监测角度原位拉伸测试仪器的研制方案:通过计算及三维建模验证了测试仪器的总体方案。利用有限元软件对关键部件进行静力学仿真分析及夹具热传递分析,并...
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 应变测试技术手段发展现状
1.2.2 国外仪器研究现状
1.2.3 国内仪器研究现状
1.2.4 高温加载技术研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 原位拉伸测试仪器的方案设计与分析
2.1 试验装置的整体设计方案
2.1.1 驱动单元设计方案
2.1.2 精密传感器单元设计方案
2.1.3 高温加载单元设计方案
2.2 关键部件的计算校核与选型
2.2.1 轴承的选型计算
2.2.2 测试仪器电机转矩计算与选型
2.2.3 滚珠丝杠校核计算与选型
2.2.4 同步带计算与选型
2.3 关键传动件的静力学及热传递仿真分析
2.3.1 关键传动件的有限元静力学仿真
2.3.2 夹具及试件的热传递仿真分析
2.4 本章小结
第3章 测试仪器的性能校准及系统集成调试
3.1 测试仪器传感器的标定
3.1.1 测试仪器力传感器的标定
3.1.2 测试仪温度传感器的标定
3.2 机架变形的修正算法
3.3 试件过渡部分修正算法
3.4 仪器测试精度试验分析及重复性试验研究
3.4.1 仪器测试精度试验分析
3.4.2 仪器重复性试验研究
3.5 原位拉伸测试仪拉伸试验量程验证
3.6 原位拉伸测试仪器控制系统开发
3.6.1 测试仪器的工作流程
3.6.2 电控单元的设计
3.7 调试过程中故障分析及解决方案
3.7.1 测试仪器量程验证曲线问题及应对策略
3.7.2 测试仪器拉伸试验曲线问题及应对策略
3.7.3 测试仪器机电联调问题及应对策略
3.8 本章小结
第4章 原位拉伸测试仪的试验研究
4.1 高温加载试验及影响因素探究
4.1.1 影响试件加热效果的影响因素探究
4.1.2 卤素灯加热对夹具的温度影响探究
4.1.3 高温拉伸试验及结果分析
4.2 力热耦合条件下材料力学性能测试
4.2.1 恒温下变速率拉伸试验曲线研究
4.2.2 变温下恒速率拉伸试验曲线研究
4.2.3 预加载下变温拉伸试验曲线探究
4.2.4 恒定预拉伸应力下变温拉伸试验曲线探究
4.3 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简介及攻读硕士学位期间的主要科研成果
一、作者简介
二、主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种超高强度低合金钢的拉伸微屈服行为的原位中子衍射研究[J]. 殷匠,徐平光,ZHANG S.Y.. 热处理. 2013(06)
[2]用于中子衍射的原位应力加载装置[J]. 张莹,庞蓓蓓,席治国,李建. 强激光与粒子束. 2013(11)
[3]650℃时效Super 304H耐热钢的显微结构与高温拉伸性能[J]. 陈国宏,潘家栋,刘俊建,王家庆,白小龙,张建华,张涛,汤文明. 材料热处理学报. 2013(05)
[4]不同拉伸速率对SUS304不锈钢室温拉伸力学性能的影响[J]. 叶丽燕,李细锋,陈军. 塑性工程学报. 2013(02)
[5]角度分散法中子衍射应力测试技术的应用[J]. 奂永慧,徐平光,殷匠. 理化检验(物理分册). 2012(04)
[6]中子衍射分析时效处理对镍基单晶高温合金相结构的影响[J]. 孙光爱,陈波,吴二冬,李武会,张功,汪小琳,V. Ji,T. Pirling,D. Hughes. 物理学报. 2011(08)
[7]C276合金高温拉伸强度的显微分析[J]. 李婷,马雁,陆道纲. 原子能科学技术. 2010(06)
[8]轧制NiMnFeGa高温形状记忆合金的微观结构及拉伸力学性能[J]. 柴亮,李岩. 航空学报. 2007(05)
[9]中子衍射残余应力分析技术及其应用[J]. 孙光爱,陈波. 核技术. 2007(04)
[10]微米/纳米尺度的材料力学性能测试[J]. 傅敏,王会才,洪友士. 力学进展. 2000(03)
博士论文
[1]Ni-Mn-Ga-Gd高温记忆合金的马氏体相变与力学行为[D]. 张欣.哈尔滨工业大学 2014
[2]块体材料原位拉伸—疲劳测试理论与试验研究[D]. 马志超.吉林大学 2013
[3]镁合金高温单向压缩及多向变形行为研究[D]. 郭强.湖南大学 2007
硕士论文
[1]高温拉伸—疲劳测试装置设计分析与试验研究[D]. 刘阳.吉林大学 2016
[2]双轴拉伸原位力学测试装置的设计分析与试验研究[D]. 鲁帅.吉林大学 2015
[3]拉伸—弯曲复合载荷原位力学测试装置设计与试验研究[D]. 程虹丙.吉林大学 2015
[4]可原位观测拉扭复合试验机的设计及动静态分析[D]. 张攀峰.吉林大学 2014
[5]中子衍射应力分析谱仪的模拟与优化[D]. 陈华.中国工程物理研究院 2009
[6]TC11钛合金高温压缩变形行为研究[D]. 徐彬.哈尔滨工业大学 2006
[7]细晶TC4钛合金高温拉伸变形行为研究[D]. 金明月.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3637769
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 应变测试技术手段发展现状
1.2.2 国外仪器研究现状
1.2.3 国内仪器研究现状
1.2.4 高温加载技术研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 原位拉伸测试仪器的方案设计与分析
2.1 试验装置的整体设计方案
2.1.1 驱动单元设计方案
2.1.2 精密传感器单元设计方案
2.1.3 高温加载单元设计方案
2.2 关键部件的计算校核与选型
2.2.1 轴承的选型计算
2.2.2 测试仪器电机转矩计算与选型
2.2.3 滚珠丝杠校核计算与选型
2.2.4 同步带计算与选型
2.3 关键传动件的静力学及热传递仿真分析
2.3.1 关键传动件的有限元静力学仿真
2.3.2 夹具及试件的热传递仿真分析
2.4 本章小结
第3章 测试仪器的性能校准及系统集成调试
3.1 测试仪器传感器的标定
3.1.1 测试仪器力传感器的标定
3.1.2 测试仪温度传感器的标定
3.2 机架变形的修正算法
3.3 试件过渡部分修正算法
3.4 仪器测试精度试验分析及重复性试验研究
3.4.1 仪器测试精度试验分析
3.4.2 仪器重复性试验研究
3.5 原位拉伸测试仪拉伸试验量程验证
3.6 原位拉伸测试仪器控制系统开发
3.6.1 测试仪器的工作流程
3.6.2 电控单元的设计
3.7 调试过程中故障分析及解决方案
3.7.1 测试仪器量程验证曲线问题及应对策略
3.7.2 测试仪器拉伸试验曲线问题及应对策略
3.7.3 测试仪器机电联调问题及应对策略
3.8 本章小结
第4章 原位拉伸测试仪的试验研究
4.1 高温加载试验及影响因素探究
4.1.1 影响试件加热效果的影响因素探究
4.1.2 卤素灯加热对夹具的温度影响探究
4.1.3 高温拉伸试验及结果分析
4.2 力热耦合条件下材料力学性能测试
4.2.1 恒温下变速率拉伸试验曲线研究
4.2.2 变温下恒速率拉伸试验曲线研究
4.2.3 预加载下变温拉伸试验曲线探究
4.2.4 恒定预拉伸应力下变温拉伸试验曲线探究
4.3 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简介及攻读硕士学位期间的主要科研成果
一、作者简介
二、主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种超高强度低合金钢的拉伸微屈服行为的原位中子衍射研究[J]. 殷匠,徐平光,ZHANG S.Y.. 热处理. 2013(06)
[2]用于中子衍射的原位应力加载装置[J]. 张莹,庞蓓蓓,席治国,李建. 强激光与粒子束. 2013(11)
[3]650℃时效Super 304H耐热钢的显微结构与高温拉伸性能[J]. 陈国宏,潘家栋,刘俊建,王家庆,白小龙,张建华,张涛,汤文明. 材料热处理学报. 2013(05)
[4]不同拉伸速率对SUS304不锈钢室温拉伸力学性能的影响[J]. 叶丽燕,李细锋,陈军. 塑性工程学报. 2013(02)
[5]角度分散法中子衍射应力测试技术的应用[J]. 奂永慧,徐平光,殷匠. 理化检验(物理分册). 2012(04)
[6]中子衍射分析时效处理对镍基单晶高温合金相结构的影响[J]. 孙光爱,陈波,吴二冬,李武会,张功,汪小琳,V. Ji,T. Pirling,D. Hughes. 物理学报. 2011(08)
[7]C276合金高温拉伸强度的显微分析[J]. 李婷,马雁,陆道纲. 原子能科学技术. 2010(06)
[8]轧制NiMnFeGa高温形状记忆合金的微观结构及拉伸力学性能[J]. 柴亮,李岩. 航空学报. 2007(05)
[9]中子衍射残余应力分析技术及其应用[J]. 孙光爱,陈波. 核技术. 2007(04)
[10]微米/纳米尺度的材料力学性能测试[J]. 傅敏,王会才,洪友士. 力学进展. 2000(03)
博士论文
[1]Ni-Mn-Ga-Gd高温记忆合金的马氏体相变与力学行为[D]. 张欣.哈尔滨工业大学 2014
[2]块体材料原位拉伸—疲劳测试理论与试验研究[D]. 马志超.吉林大学 2013
[3]镁合金高温单向压缩及多向变形行为研究[D]. 郭强.湖南大学 2007
硕士论文
[1]高温拉伸—疲劳测试装置设计分析与试验研究[D]. 刘阳.吉林大学 2016
[2]双轴拉伸原位力学测试装置的设计分析与试验研究[D]. 鲁帅.吉林大学 2015
[3]拉伸—弯曲复合载荷原位力学测试装置设计与试验研究[D]. 程虹丙.吉林大学 2015
[4]可原位观测拉扭复合试验机的设计及动静态分析[D]. 张攀峰.吉林大学 2014
[5]中子衍射应力分析谱仪的模拟与优化[D]. 陈华.中国工程物理研究院 2009
[6]TC11钛合金高温压缩变形行为研究[D]. 徐彬.哈尔滨工业大学 2006
[7]细晶TC4钛合金高温拉伸变形行为研究[D]. 金明月.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3637769
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