一、低温与真空条件下1Cr18Ni9Ti钢的疲劳行为(论文文献综述)
党苏武[1](2021)在《野外环境下Fe314集约化激光增材修复工艺研究》文中指出作为装备修复领域一种先进的维修方法,激光增材修复技术凭借其独有的技术特点,十分适合用于野外环境下装备的维修保障。但是面对野外装备失效零件的材质多样性特点以及维修高时效性要求,激光增材修复技术无法采用同一种材料对失效零件进行修复,仍然存在修复材料种类不足的问题。为解决这一问题,本文基于激光增材修复技术,展开了采用一种材料(Fe314)修复多种不同材质零件的集约化激光增材修复研究。本研究有助于提高野外增材修复装备的机动性与灵活性,降低野外受损装备的修复成本,扩展激光增材修复技术在野外环境的适用范围,促进激光增材修复技术的推广与应用。首先,本文通过对Fe314修复层试件密度、元素组成、缺陷特征、微观组织以及力学性能等方面的研究,分析了不同气氛环境(氮气氛围、空气氛围)对激光增材成形Fe314修复层组织与性能的影响。发现不同气氛环境对激光增材成形Fe314修复层组织与性能的影响较小,得出在野外空气氛围环境下采用Fe314进行激光增材修复是可行的,同时获得了激光增材成形Fe314修复层的组织以及力学性能,为后续研究奠定了基础。其次,为确保修复材料与不同材质基体良好结合,本文基于激光增材成形Fe314工艺参数展开工艺匹配性研究。以结合面附近缺陷分布、微观组织分布、硬度分布规律以及元素梯度为评价指标,对Fe314与10#钢、45#钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢、40Cr结构钢以及65Mn弹簧钢5种不同基体的工艺匹配性进行评价,得到了对应的最佳匹配工艺参数,对集约化激光增材修复力学性能的研究具有指导意义。最后,采用最佳匹配工艺参数进行集约化激光增材修复实验研究,研究修复力学性能,观察断口形貌,对修复后试件的力学行为、断裂原因以及力学匹配性进行分析。通过判断修复力学性能是否满足使用要求(基体力学性能的90%),来验证最佳匹配工艺参数的有效性,并获得集约化激光增材修复工艺参数。
班慧勇,梅镱潇,石永久[2](2021)在《不锈钢复合钢材钢结构研究进展》文中指出不锈钢复合钢材兼具不锈钢优良的耐腐蚀性能和传统结构钢材的高强度、低成本特点,应用于钢结构工程中具有综合力学性能更优、施工简单周期更短、设计使用年限更长、全生命周期成本更低、综合社会效益更高等显着优势,尤其适用于对耐腐蚀性要求较高的工程结构。目前不锈钢复合钢材已在高层建筑幕墙和铁路钢桥面板中得到了成功应用,为了继续推广其在结构工程领域中的应用发展,亟需加强从相关基础力学性能和关键应用技术角度进行的研究与讨论。详细介绍了不锈钢复合钢材的生产制造和工程应用等产业基础,并对国内外学者针对不锈钢复合钢材在材料和构件层面力学性能开展的研究进展进行了全面综述,包括材料的拉伸性能、冷弯性能、高温性能、断裂与疲劳性能、滞回性能、动态力学性能、耐腐蚀性能、界面性能等基本力学性能和构件的稳定性能、残余应力、焊接接头性能、缺陷修复以及有限元模型的相关研究。该文可为进一步在结构工程领域开展不锈钢复合钢材的相关研究、设计与应用实践提供参考。
赵燕强[3](2020)在《42MnCr52钢超声表面滚压与等离子硫氮碳共渗复合改性层的组织与性能》文中研究指明42MnCr52钢具有良好的综合性能和低廉的价格,常被广泛应用于发动机缸套的制造。发动机缸套为摩擦运动件,在使用过程中容易发生划伤和磨损失效。此外,由于部分发动机缸套需水冷却,所以也易发生腐蚀失效。因此,在改善摩擦磨损性能的同时也需要兼顾其腐蚀性能。本文通过综合分析金相组织、物相成分、显微硬度、化学元素和微观组织,研究超声表面滚压处理(Ultrasonic Surface Rolling Processing,USRP)对于等离子硫氮碳共渗(Plasma Sulfonitrocarburizing,PSNC)的影响机制;根据材料的服役条件,分别对等离子硫氮碳共渗试样和超声表面滚压处理复合等离子硫氮碳共渗试样进行了摩擦磨损试验和腐蚀试验,研究了两种不同试样的摩擦磨损性能和腐蚀性能。研究表明,材料经超声表面滚压预处理后,表面形成了厚度约80μm的梯度纳米层。在超声表面滚压的过程中,材料表面在循环交变载荷的作用下,沿垂直于表面方向出现了不同程度的晶粒细化,同时产生了大量的非平衡缺陷。高密度的非平衡缺陷可提高表面活性能,增强表面对活性原子或活性离子的吸附力,并且产生的大量晶界也可以充当原子快速扩散的通道。这些特性都明显促进了等离子硫氮碳共渗。相比于PSNC试样,USRP+PSNC试样的硫化物层更加致密均匀,并且含有更多的FeS相;USRP+PSNC试样的氮碳共渗层平均厚度提高了30%,其厚度均匀性也得到了一定的改善。由摩擦磨损试验结果表明,相比于PSNC试样,USRP+PSNC试样的摩擦系数大多数都更低;从磨损体积来看,USRP+PSNC试样的磨损体积一直低于PSNC试样,即USRP+PSNC试样的摩擦磨损性能要优于PSNC试样。在干摩擦磨损和油润滑摩擦磨损过程中,两种不同试样磨损机理的主要区别均是PSNC试样比USRP+PSNC试样更容易发生疲劳磨损和磨粒磨损。从电化学实验测得的极化曲线和EIS图谱中发现,USRP+PSNC试样的腐蚀倾向和腐蚀速率都要低于PSNC试样。经浸泡腐蚀实验发现,两种试样的腐蚀机理存在明显差异,即USRP+PSNC试样以均匀腐蚀为主,而PSNC试样存在较多的局部腐蚀现象。综合以上分析结果表明,USRP+PSNC试样的耐腐蚀性更好。
史相如[4](2019)在《微纳尺度下非晶碳基薄膜的动态接触行为研究》文中进行了进一步梳理非晶碳基薄膜(Amorphous carbon films,a-C)具有高硬度、低摩擦系数、优异的耐磨性以及良好的化学稳定性等优点,已作为保护膜在航空航天、工程机械、电子信息和医疗器械等诸多领域得到广泛应用。由于服役工况条件复杂,a-C薄膜常常会承受微纳米尺度下的动态接触,如纳米摩擦、微动损伤和粒子冲蚀等,易导致薄膜的局部损伤与失效,丧失对零件的保护作用,严重时甚至发生零件的失效,因此,开展微纳米尺度下a-C膜的动态损伤行为及机理研究具有重要的现实意义和科学价值。然而,当前常用实验方法难以兼顾微纳米尺度和动态接触的两方面要求,例如,对薄膜摩擦学行为研究常常以长行程的滑动摩擦为主,对力学性能的表征常以准静态纳米压入为主,导致难以准确评价微纳米尺度下薄膜的摩擦失效机制和动态力学性能。近年来,微动磨损与纳米冲击表征手段在研究薄膜微纳米尺度动态接触方面表现出突出的优势。其中,微动磨损可评价极小振幅相对运动(一般<300μm)下材料的损失,已得到越来越多的应用;纳米冲击具有纳米级位移分辨率和高应变速率的优势,被用于快速定性评估薄膜在冲击条件下的性能高低,尤其在评价薄膜冲击疲劳方面得到广泛应用,但是对于纳米冲击物理过程与机制的认识仍较为薄弱。因此,本论文针对非晶碳基薄膜在服役环境中面临的微纳尺度动态接触损伤与失效问题,采用物理气相沉积技术制备了多种厚度、结构与组分的非晶碳膜,系统研究了载荷、气氛等实验条件对其纳米摩擦和微动磨损性能的影响规律,探讨了摩擦磨损失效机制;另一方面,采用纳米冲击方法研究了薄膜的冲击疲劳损伤现象与机理,进一步系统分析了单次纳米冲击实时接触深度变化,建立了相应物理模型,此外,并提出了基于能量分析的动态力学性能(动态硬度、动态韧性)评估方法。具体研究内容如下:(1)纳米摩擦行为。采用闭合场非平衡磁控溅射技术制备了类石墨薄膜(GLC),研究了膜厚对其微观结构、力学性能以及纳米摩擦学性能的影响。结果表明GLC薄膜中sp2碳原子含量、表面粗糙度和内应力随膜厚增加而提高,薄膜硬度则呈现降低趋势。摩擦系数曲线表明GLC薄膜在低接触载荷(200-1000mN)和较短的滑动位移(500?m)下的摩擦过程分为三个阶段:初始阶段、波动阶段以及稳定磨损阶段,其磨损机理主要为磨粒磨损。受自身硬度的影响,薄膜在稳定阶段的摩擦系数随膜厚的增加而提高;当法向载荷提高时,薄膜摩擦系数和比磨损率呈下降趋势。(2)微动磨损行为。基于偏压梯度设计方法,制备了成分结构梯度变化的GLC薄膜,与固定沉积偏压制备的GLC薄膜(常偏压模式)进行了对比研究,分析了其成分、结构、力学性能与微动磨损行为的变化规律。结果表明,虽然两类偏压设计的薄膜拥有相近的表面硬度,但是偏压梯度GLC薄膜具有更加优异的界面结合性能,微动磨损结果显示了由于梯度设计薄膜的独特微观结构和优异力学性能,大幅度降低了其摩擦系数,提高了疲劳寿命。机理分析表明,GLC薄膜的微动磨损过程可分为表面工作区域、中间层过渡区域以及薄膜完全失效区域三个阶段,分别对应于石墨状转移层形成、薄膜断裂与剥离、以及基体的暴露。(3)冲击疲劳行为。采用多次冲击技术对超薄纳米尺度四面体非晶碳基薄膜(ta-C,≤80nm)和微米级a-C和a-C:H薄膜(2.8?m)进行冲击疲劳以及断裂机理研究。ta-C薄膜的纳米冲击结果表明,在低冲击载荷下,80nm厚ta-C薄膜仅在膜内出现剥落,Si基体保持完好,然而5nm厚ta-C薄膜的冲击深度高于Si基体样品,且基体发生断裂,其原因可能是由超薄薄膜较低的均匀性,以及聚集粒子导致的应力集中产生;在高冲击载荷下,两种ta-C薄膜的Si基体都出现了断裂,但冲击抗力远高于Si基体,表明ta-C薄膜的高硬度和承载能力延缓了Si基体的相变和裂纹萌生,提供了良好的冲击保护,且薄膜越厚,效果越显着。对厚a-C和a-C:H薄膜采用高冲击能量的多次微冲击实验,结果表明在冲击作用下a-C:H薄膜结构中的sp3碳原子会向sp2转变,而a-C薄膜的结构基本保持不变;相较于a-C:H,a-C薄膜具有更高的抗冲击开裂的性能,可能归因于其更高的结构稳定性和界面结合强度。(4)动态力学性能。采用单次纳米冲击定量分析了GLC和CrN硬质薄膜的动态接触过程。研究发现,完整的冲击过程包括加速、压入、反弹和减速四个过程。基于能量分析方法计算了GLC薄膜的动态硬度,结果高于准静态条件下的纳米压入硬度值,其原因可归结于薄膜的应变速率敏感性以及塑性变形吸收功的误差干扰。对CrN薄膜的冲击过程中发现,冲击曲线上出现短小的“平台”,对应薄膜中裂纹的产生,采用压痕断裂韧性计算模型评估了薄膜动态断裂韧性(2.75-7.74 MPa·m1/2),与文献报道的结果具有可比性。
梁侨[5](2019)在《冲击荷载下钢货架梁柱节点多温工况疲劳性能分析及试验研究》文中研究说明得益于我国经济和科技发展的良好态势,近些年来我国仓储物流行业需求持续增长,在“互联网+高效物流”理念的指导下,如何有效地提高仓储结构的安全性成为行业的热点问题。钢货架作为物流仓储结构中的主流产品,在装卸货物时频繁承受来自货物的冲击荷载,其梁柱节点容易发生疲劳破坏,进而导致钢货架的整体失稳,此类事故将导致财产损失危害人身安全。然而国内外有关于钢货架插接式节点疲劳破坏的研究成果尚不多见,尤其是随着冷链产业的蓬勃发展,在低温环境下货架梁柱节点的疲劳性能尤其受人关注,因此本文重点研究货物冲击荷载作用下冷弯薄壁钢货架梁柱插接式节点在不同温度工况下的疲劳性能,揭示冲击疲劳下节点刚度退化特性,为货架结构的全寿命周期内结构健康监测和性能评估提供试验数据和理论支撑。本文首先设计出针对门式框架疲劳加载的试验方案,确保能真实模拟货架在运行状态下的实际连接情况,随后利用经实地测量得到的各荷载工况下货物的冲击荷载谱对门式框架进行常温下的疲劳试验,实时记录插接式节点各阶段的试验现象及其对应的加载次数,通过与常温下单悬臂梁疲劳试验现象的对比,研究门式框架插接式节点的疲劳破坏机理。在货架结构的全寿命周期内,除了需要考虑节点的疲劳寿命,在疲劳试验过程中,发现插接式节点的刚度变化较显着。采用监测节点处位移和横梁跨中位移,引入半刚性梁端弯矩计算方法,得到门式框架插接式节点的刚度特性,通过单调加载试验和低周反复荷载试验验证该刚度计算方法的合理性,最后,根据冲击疲劳试验过程中节点刚度变化情况,推导插接式节点的刚度退化公式,为在役货架的安全评估提供理论支撑。接着,建立门式框架的精细化有限元模型,对插接式节点进行各温度和荷载工况下的受力分析,与疲劳试验现象进行对比,验证了节点有限元模型的有效性。输出有限元分析的应力应变场结果,并为后面的疲劳寿命分析提供模型支撑。最后,先后利用全寿命分析方法和裂纹扩展分析方法计算插接式节点疲劳寿命,通过对比常温下节点理论疲劳寿命与试验疲劳寿命,验证了疲劳分析模型的合理性,之后将门式框架节点疲劳寿命理论值、试验值与单悬臂梁节点疲劳寿命的理论值、试验值对比,总结出这两种结构形式插接式节点疲劳寿命的规律。此外,对影响节点疲劳寿命的温度、荷载等关键因素进行了参数化分析,得到各温度工况下节点的S-N曲线,同时拟合出疲劳寿命的公式。
顾浩洋[6](2019)在《低温下钢结构连接抗剪疲劳和动态断裂韧性试验研究》文中进行了进一步梳理桥梁、海洋平台等钢构件、节点可能承受循环往复的疲劳荷载和冲击荷载作用,若在低温条件下服役则其脆性断裂的风险会增加。目前各国的钢结构设计条文对钢结构低温下的疲劳尚没有明确规定。对防冲击脆断的设计主要体现在冲击功的规定上。为了深入探究钢结构在低温条件下的疲劳和动态断裂性能,本文完成了由普通建筑钢材Q345B焊接而成的两类构造细节共计60个试样的低温疲劳试验以及两类建筑钢材Q235B、Q345B及其焊缝共计60个试样的低温和常温示波冲击试验,并对低温动态断裂试验进行数值模拟,结合理想模型和工程算例探讨了动态断裂的应力强度因子放大效应。主要研究内容如下:(1)对两类焊缝受剪的疲劳细节,包括侧面角焊缝连接和正面角焊缝连接各30个试样进行了低温高周疲劳试验,得到了0℃、-20℃、-40℃环境温度中两类构造细节的S-N曲线,分析了两类构造细节破坏模式的差异,并与常温的试验结果和规范规定的S-N曲线进行对比。结果表明侧面角焊缝连接在低温下的抗疲劳性能略有提升,较为稳定;正面角焊缝连接在低温下疲劳性能主要受焊接过程影响,低温下可能出现疲劳寿命降低的情况。(2)对Q235B、Q345B及E4303、E5015焊缝四种材料在20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃的温度条件下进行示波冲击试验,得到了四种材料在五个温度条件下的动态断裂韧性。结果表明,动态断裂韧性值随着温度降低并非单调下降,在低于-20℃后四种材料的动态断裂韧性都呈现了明显降低的趋势。根据Boltzmann函数拟合给出了四种材料的韧-脆转变温度。(3)使用ABAQUS显式动力学分析结合位移外推法计算Q235B钢材-60℃~0℃温度条件下的动态断裂韧性,使用ABAQUS隐式动力学分析给出动态断裂韧性随时间变化的JId-t曲线,使用两种计算方法得到的动态断裂韧性值在-60℃和-40℃拟合效果较好。(4)使用ABAQUS计算了带中心裂纹的二维板在理想阶跃荷载下的动态应力强度因子响应,分析了动态应力强度因子的放大系数与板件几何尺寸的关系。计算了两类实际工程中应用的带裂纹梁的动态响应,发现中心裂纹比边缘贯穿裂纹对动态荷载更加敏感,动载下两类裂纹的断裂安全系数显着下降。对交通信号灯杆受车辆撞击问题进行了模拟,给出了给定裂纹长度的容许撞击速度,并探讨了低温下容许撞击速度的变化规律。
左炉[7](2019)在《渗铝复合激光冲击处理对太阳能热发电换热管用321不锈钢高周疲劳行为的影响》文中认为太阳能热发电站中储热系统的运用可解决太阳能因昼夜、四季交替而无法连续稳定供应的问题。321不锈钢作为一种韧性好的含Ti奥氏体不锈钢,被广泛运用于太阳能热发电系统的换热管等重要部件。AlSi12合金因导热储热性能优良且来源丰富,被认为是最理想的高温相变储热材料之一。在实际运用中,AlSi12合金自重和热膨胀产生的循环载荷将导致储热系统换热管发生疲劳破坏,并且熔融AlSi12合金的腐蚀会加速换热管的断裂失效。渗铝能够有效提高材料的抗熔融铝液腐蚀性能,但单一渗铝工艺无法满足换热管力学性能要求,而激光冲击强化是一种有效强化材料力学性能的表面改性工艺,因此本研究采用粉末包埋渗铝复合激光冲击强化工艺对321不锈钢进行表面改性处理,研究了材料的高温拉伸行为、高周疲劳行为及熔融AlSi12合金腐蚀-高周疲劳行为,从表面参数、断口分析等角度揭示不同环境和加载方式下表面改性对材料失效机制的影响。主要得出以下结论:(1)分析渗铝321不锈钢的微观组织、显微硬度、XRD及表面粗糙度,发现渗铝后,渗层结合紧密,分层明显,从表面至基体分别是最外层Al2O3薄膜、过渡层Fe-Al金属间化合物(FeAl、FeAl2、Fe3Al)、内渗层Al(Fe,Cr)固溶体。渗铝321不锈钢渗层硬度高于321不锈钢,而其基体略微软化,退火后,渗层厚度增加且材料整体硬度提高。渗铝和退火后,材料的表面粗糙度增加。随着激光功率密度和冲击次数的增加,渗铝321不锈钢的表面粗糙度和渗层显微硬度均增加。(2)通过研究渗铝、退火对321不锈钢高温拉伸性能的影响,发现渗铝及渗铝退火均导致屈服强度、抗拉强度降低,渗铝后材料延伸率大幅下降,但退火后材料延伸率大幅提高。激光冲击后渗铝钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率均有提高,其中激光密度为6.59 GW/cm2的三次冲击渗铝321不锈钢拉伸性能最佳。(3)与321不锈钢相比,渗铝321不锈钢、渗铝后退火321不锈钢的高周疲劳寿命出现数量级下降,经过激光冲击强化处理后,渗铝321不锈钢的疲劳寿命提升,总体上,疲劳寿命随冲击次数和功率密度的增加而增加,其中激光密度为6.59 GW/cm2三次冲击渗铝321不锈钢的高周疲劳性能最佳。从断裂方式来看,无论是经过渗铝、退火还是激光冲击强化处理,过渡层Fe-Al金属间化合物的断裂方式为:Fe3Al相为穿晶解理断裂,FeAl相为沿晶断裂;内渗层Al(Fe,Cr)固溶体的断裂方式为脆性解理断裂。(4)在熔融AlSi12合金环境中,321不锈钢受到严重腐蚀,高周疲劳寿命大幅下降。但渗铝321不锈钢的疲劳寿命几乎不受熔融AlSi12环境影响,其疲劳断裂机制与处于高温空气环境中的试样断裂机制相似。冲击密度为6.59GW/cm2的三次冲击渗铝321不锈钢抗熔融AlSi12合金腐蚀-疲劳性能最佳。
范磊[8](2019)在《ZTAp-TiCp增强铁基复合材料的制备及磨损性能研究》文中研究指明磨损作为主要的失效形式之一导致大量的材料损失和资源浪费。提高材料耐磨性,减少能源浪费,提高机械设备及构件的使用寿命是现代工业发展的必然趋势。设计新型耐磨材料并对其进行研制是满足我国高端机械装备发展的需要,对实现进口设备国产化,推动我国制造业发展具有重要的意义。本文以毫米级氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒(ZTAp)、钛粉(Ti)、聚乙烯醇(PVA)和铁基自熔合金粉末(Fe45p)为主要原材料,在真空烧结中利用PVA热分解碳化形成的C元素与Ti元素原位合成微米级碳化钛颗粒(TiCp);研究了原位合成TiCp的合理工艺,揭示了 TiCp的形成机制。采用真空烧结技术制备出ZTAp和TiCp混杂强化的ZTAp-TiCp增强铁基复合材料(ZTAp-TiCp/Fe45);通过ZTAp表面镀镍和复合材料热处理进一步改善了复合材料的磨损性能。较深入研究了ZTAp-TiCp/Fe45的两体磨料磨损性能和三体磨料磨损性能,提出了复合材料的磨损机理及ZTAp、TiCp增强颗粒的抗磨机制以及二者的混杂增强作用,为复合材料的耐磨性能设计提供了一定的理论基础。得到以下结论:(1)通过粉末冶金真空烧结的方法制备了铁基自熔合金基体(Fe45m),确定了制备工艺参数;PVA在真空环境下热分解碳化残留于Fe45m中。Fe45m的主要物相组成为α-(Fe-Cr-Ni)、FeCrB、Cr7C3,Fe45m中析出相呈网状,主要沿晶界连续分布,在受到外力作用时,会发生断裂或破碎。Fe45m晶粒尺寸约为100μm。Fe45m的宏观硬度为40.6HRC,基体相的显微硬度为178.9HV,析出相显微硬度为1144.5HV;Fe45m的表观密度为7.53g/cm3。(2)通过热力学计算,Ti与C两种元素可以反应生成TiC。Fe45p-Ti-PVA真空烧结的动力学过程为:首先PVA发生热分解形成碳残留,在609℃开始生成Cr7C3、FeCrB等析出物;在750℃发生Fe的同素异构转变,由α-Fe转变为γ-Fe,结构由体心立方结构转变为面心立方结构;在1085℃时,Ti原子与Fe原子快速扩散形成Fe-Ti体系;Fe-Ti体系的出现,加速了元素的扩散,C原子扩散至Fe-Ti体系后,在1135℃时与Ti原子发生反应形成TiC。设计并制备了原位合成TiCp/Fe45;原位合成的TiCp呈现不规则形状,尺寸为1~3μμm,弥散分布于Fe45m中。原位合成TiCp有效降低Fe45晶粒尺寸,减少FeCrB析出;原位合成TiCp使Fe45m发生细晶强化和Orowan弥散强化。(3)化学镀法成功将镍沉积在ZTAp的表面上,涂层均匀且没有明显的缺陷。在ZTAp表面涂镍的最佳条件为:溶液pH值为4.7~4.8,装载量为15~20g/L,施镀温度为85℃。化学镀镍过程可用原子氢和电化学理论相结合来解释,镍的界面成核比溶液中的自发成核更容易,镍有限沉积在ZTAp表面。ZTAp表面上镍涂层的晶粒尺寸为2~5μm,平均厚度为14μm。(4)以 Fe45m为基体,外加(Ex-situ)ZTAp与原位合成(In-situ)TiCp作为增强相制备了ZTAp-TiCp/F45。当ZTAp形状为不规则、颗粒大小为2mm、体积含量在30vol.%时,ZTAp-TiCp/Fe45基体呈现出现高的硬度,且密度与理论密度相差较小。ZTAp-TiCo/Fe45中,ZTAp受压应力,同时基体受拉应力,形成热膨胀位错强化。镀镍后ZTAp在烧结过程中与基体的表面润湿性提高,界面得到明显改善,ZTAp与Fe45m之间的界面呈非化学键结合;TiCp与Fe45m界面清晰、结合牢固,且无缺陷或杂志。(5)ZTAp-TiCp/Fe45的最优热处理工艺为1075℃开水淬火,淬火保温时间为20min,淬火后在150℃进行回火,回火保温时间为30min。经过热处理ZTAp-TiCp/Fe45基体的硬度大道54.6HRC,与热处理前硬度相比提高了18.2%。热处理后ZTAp-TiCp/Fe45晶界上的析出相明显减少,连续度降低,基本无网状结构。TiCp在热处理过程中发生了部分溶解,晶粒内出现弥散的析出相。ZTAp-TiCp/Fe45热处理强化机理有两种,第一是基体平衡组织变为C、Cr、Ni等原子在Fe晶格中固溶形成非平衡组织,产生固溶强化;第二是晶界析出相以及部分TiCp溶解后,再在晶粒内部析出,形成弥散强化。(6)当ZTAp形状为不规则、颗粒大小为2mm、体积含量在30vol.%时,ZTAp/Fe45表现出最好的抗磨料磨损性能。Fe45m的磨料磨损机制在磨料的作用下形成微切削和微犁沟,在磨损表面发生塑性形变和疲劳剥落。ZTAp抵抗外加载荷和磨料的磨损,降低Fe45m的治理子昂损失,三体磨料磨损试验结果表明,ZTAp和Fe45m中原位合成TiCp可以有效提高材料的耐磨性。热处理后Fe45m、TiCp/Fe45、ZTAp-TiCp/Fe45都比其热处理前表现出更优良的耐磨性能。ZTAp对基体的保护作用和基体对ZTAp的支撑作用相互支持作用提高复合材料的耐磨性。原位合成TiCp降低因塑变导致的材料质量损失。试验载荷越大,ZTAp-TiCp/Fe45基体磨损量也越大;加载速率越低,划伤区域越大,产生塑性变形的距离也就越长,磨损过程中造成材料质量损失也就越大。毫米级ZTAp以其高硬度对外加载荷起到承载作用,并有效抵抗了磨料的划伤作用。经过ZTAp作用的磨料由于发生偏转对基体(TiCp/Fe45)的划伤作用变小,从而难以将TiCp直接从Fe45m中直接退出。微米级TiCp发挥抵抗磨料划伤的作用。上述研究结果对毫米级颗粒与微米级颗粒混杂增强金属基复合材料的研究和应用提供了理论和实验依据。
王浩[9](2017)在《核电管道小支管插套焊棘轮行为与疲劳性能研究》文中进行了进一步梳理不锈钢小支管插套焊易于现场装配,在核电机组管道系统中得到广泛的使用,然而,在核电机组运行期间,小支管插套焊接头会出现疲劳开裂,严重影响核电的安全运行。本文针对304L不锈钢及ER308L不锈钢焊丝制备的插套焊焊接接头,从材料和实际结构两个方面对棘轮行为及疲劳性能进行了系统的研究。对母材和焊缝进行了单轴循环实验,结果表明,母材为循环硬化材料,循环行为分为初始硬化、软化和二次硬化三个阶段,棘轮行为包括初始的高棘轮应变率衰减阶段、常棘轮应变率阶段和断裂前的加速棘轮应变率阶段;焊缝表现为循环软化特性,仅在循环初始的数个循环里出现轻微的循环硬化,棘轮行为分为初始的低棘轮应变率衰减阶段、常棘轮应变率阶段和加速棘轮应变率阶段。在宏观循环加载实验的基础上,针对同一加载水平下不同循环周次的试样,通过透射电子显微镜观察了应变循环和棘轮变形不同阶段时母材和焊缝内部典型的位错结构及其演化规律,对两种材料应变循环和棘轮变形的微观机理进行了定性的解释:母材中从结构简单的位错组态向结构复杂、密度较高的位错组态演变,形变孪晶、剪切带与位错墙/通道结构、位错胞之间的演变关系控制了母材的循环硬化行为及棘轮行为;而焊缝中由初始状态的密度较高、结构复杂的位错组态逐渐向低密度的位错组态演变,这也导致了焊缝的循环软化行为及其加速的棘轮变形。通过预制坡口和焊趾熔修对原始插套焊结构进行改进,利用X射线和有限元模拟技术,对插套焊的焊接残余应力分布进行了研究,研究发现,预制坡口和焊趾熔修可以有效地改善焊根和焊趾处的残余应力状态,降低焊根处的拉伸残余应力,在焊趾处形成压缩残余应力,而且降低了焊趾处的应力集中情况,从而提高疲劳性能。模拟核电管道实际承载工况,对插套焊进行了循环加载实验,结果表明,通过预制坡口和焊趾熔修两项改进措施,插套焊的疲劳寿命最大提高了70%,疲劳性能得到了很大程度的改善;结合一种新的修正W?hler曲线法(MWCM)来评估插套焊的疲劳寿命,并通过参数的改进提高了预测精度,所建立的疲劳寿命预测方法评估流程简单,能够准确地预测插套焊的低周疲劳寿命,具有工程实际意义。
张晓航[10](2017)在《局部增强Al-Si合金结合区力学性能及疲劳行为研究》文中研究说明随着内燃机强化程度的不断提高,其关键零部件—活塞的工作环境日趋恶劣,所承受的热负荷也大幅度增加。为了提高活塞的强度和可靠性,各类陶瓷相增强的铝基复合材料已被广泛应用于活塞的生产制造当中。硼酸铝晶须增强铝基复合材料具有高比强度、耐磨性能优良、性价比高以及良好的热稳定性等优点,是一种具有发展潜力的活塞用铝基复合材料。考虑到生产成本和铸造便易行,在活塞的生产制造中常常只对活塞关键部位处(如喉口)的铝合金材料进行晶须增强。局部增强活塞中增强部分(硼酸铝晶须增强铝基复合材料)和非增强部分(纯铝合金)之间会形成结合区,由于结合区两边材料之间存在较大的性能差异,结合区往往会因两边材料的不协调变形而产生应力集中,成为活塞发生失效破坏的潜在位置。本文以局部增强Al-12Si合金结构件中硼酸铝晶须增强铝基复合材料和Al-12Si合金之间的结合区为研究对象,通过力学试验与微观分析相结合的方法,深入研究了结合区在活塞典型服役温度条件下的微观组织结构演变、力学性能、疲劳行为及断裂机理,基于临界面模型的思路建立了适用于结合区的疲劳寿命预测模型,并将其应用于局部增强活塞结合区的疲劳寿命预测当中,为局部增强活塞结合区的失效预测提供了方法。本文的主要研究内容如下:(1)对局部增强试样结合区在室温、200℃以及350℃条件下的微观组织结构、力学性能及拉伸断裂机理进行了研究。结果表明:由挤压铸造而成的复合材料微观组织细密,局部增强Al-12Si合金结合区处无夹杂、孔洞等明显缺陷。结合区在室温和200℃时的结合强度较低,力学性能较差;350℃时结合区附近有沉淀强化相聚集后的过渡层形成,结合区结合强度和试样整体力学性能明显提升。室温和200℃时试样断裂位置正好为结合面,表现出明显的快速脆性断裂特征;而350℃时试样断裂在未增强的Al-12Si合金部分,表现出韧性断裂特征。(2)对局部增强试样结合区在室温、200℃以及350℃条件下的疲劳性能及断裂机理进行了研究。结果表明:试样在室温疲劳试验过程中表现出持续的硬化或二次硬化行为,在350℃时则发生自始至终的循环软化行为。试样在不同温度条件下进行疲劳试验时均断在结合面处,室温和200℃时,裂纹萌生于试样表面的金属间化合物团簇和晶须聚集处;350℃时裂纹在粗大的硅相处萌生,沉淀强化过渡层的存在对350℃时疲劳裂纹的扩展有一定的阻碍作用,有利于局部增强试样疲劳寿命的提升。(3)根据低周疲劳研究中的结合面断裂问题,基于临界面寿命预测模型基本理论,结合有限元仿真计算方法,综合考虑结合面强化机制对弹性模量及变形协调性的影响,建立了适用于局部增强试样结合区的疲劳寿命预测模型。通过模型比较,所建立的寿命预测模型能够比较准确地对局部增强试样结合面的疲劳寿命进行预测。(4)通过发动机性能仿真和数值计算相结合的方法,得到具体工况下活塞的热边界条件和力边界条件。利用有限元仿真计算方法对活塞整体的温度分布及应力应变状态进行了分析,根据分析结果明确了局部增强活塞结合面危险点,并对结合区疲劳寿命进行了预测分析,其可靠性满足活塞强化要求。
二、低温与真空条件下1Cr18Ni9Ti钢的疲劳行为(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、低温与真空条件下1Cr18Ni9Ti钢的疲劳行为(论文提纲范文)
(1)野外环境下Fe314集约化激光增材修复工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状及存在问题 |
1.2.1 激光增材修复研究现状 |
1.2.2 结合面研究现状 |
1.2.3 主要存在问题 |
1.3 研究内容及章节安排 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 章节安排 |
2 实验材料、设备及表征测试方法 |
2.1 修复材料 |
2.1.1 修复层材料 |
2.1.2 基体材料 |
2.2 实验设备及工艺 |
2.3 表征及测试方法 |
2.3.1 微观结构表征 |
2.3.2 性能测试 |
2.4 本章小结 |
3 气氛环境对激光增材成形Fe314 修复层组织与性能的影响 |
3.1 成分过冷与元素成分的作用机制 |
3.2 气氛环境对激光增材成形Fe314 修复层组织形貌的影响 |
3.2.1 Fe314 修复层形貌特征 |
3.2.2 Fe314 修复层微观组织 |
3.3 气氛环境对激光增材成形Fe314 修复层力学性能的影响 |
3.3.1 硬度分布规律 |
3.3.2 拉伸力学性能 |
3.3.3 拉伸断口形貌 |
3.4 本章小结 |
4 野外环境下Fe314 集约化激光增材修复工艺匹配性研究 |
4.1 结合面处热失配性 |
4.2 Fe314 激光增材修复10#钢工艺匹配性研究 |
4.2.1 结合面微观形貌 |
4.2.2 结合面两侧硬度分布规律 |
4.2.3 结合面两侧元素梯度 |
4.3 Fe314 激光增材修复45#钢工艺匹配性研究 |
4.3.1 结合面微观形貌 |
4.3.2 结合面两侧硬度分布规律 |
4.3.3 结合面两侧元素梯度 |
4.4 Fe314 激光增材修复1Cr18Ni9Ti不锈钢工艺匹配性研究 |
4.4.1 结合面微观形貌 |
4.4.2 结合面两侧硬度分布规律 |
4.4.3 结合面两侧元素梯度 |
4.5 Fe314 激光增材修复40Cr合金钢工艺匹配性研究 |
4.5.1 结合面微观形貌 |
4.5.2 结合面两侧硬度分布规律 |
4.5.3 结合面两侧元素梯度 |
4.6 Fe314 激光增材修复65Mn弹簧钢工艺匹配性研究 |
4.6.1 结合面微观形貌 |
4.6.2 结合面两侧硬度分布规律 |
4.6.3 结合面两侧元素梯度 |
4.7 本章小结 |
5 野外环境下Fe314 集约化激光增材修复力学性能研究 |
5.1 修复层与基体结合面处的力学行为与断裂行为 |
5.1.1 力学行为 |
5.1.2 断裂行为 |
5.2 Fe314 激光增材修复10#钢力学性能研究 |
5.2.1 结合面两侧硬度分布规律 |
5.2.2 拉伸力学性能 |
5.2.3 断口分析 |
5.3 Fe314 激光增材修复45#钢力学性能研究 |
5.3.1 结合面两侧硬度分布规律 |
5.3.2 拉伸力学性能 |
5.3.3 断口分析 |
5.4 Fe314 激光增材修复1Cr18Ni9Ti不锈钢力学性能研究 |
5.4.1 结合面两侧硬度分布规律 |
5.4.2 拉伸力学性能 |
5.4.3 断口分析 |
5.5 Fe314 激光增材修复40Cr合金钢力学性能研究 |
5.5.1 结合面两侧硬度分布规律 |
5.5.2 拉伸力学性能 |
5.5.3 断口分析 |
5.6 Fe314 激光增材修复65Mn弹簧钢力学性能研究 |
5.6.1 结合面两侧硬度分布规律 |
5.6.2 拉伸力学性能 |
5.6.3 断口分析 |
5.7 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(3)42MnCr52钢超声表面滚压与等离子硫氮碳共渗复合改性层的组织与性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景和意义 |
1.2 化学热处理技术 |
1.2.1 等离子渗氮 |
1.2.2 等离子氮碳共渗 |
1.2.3 低温等离子渗硫 |
1.2.4 等离子硫氮碳复合渗 |
1.3 金属材料的表面纳米化方法 |
1.4 金属表面纳米化与化学热处理复合处理的研究现状 |
1.5 本课题的研究内容 |
第2章 实验材料、方法及设备 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方法及设备 |
2.2.1 超声表面滚压处理 |
2.2.2 等离子硫氮碳共渗处理 |
2.2.3干滑动摩擦磨损实验 |
2.2.4油润滑摩擦磨损实验 |
2.2.5电化学实验 |
2.2.6浸泡腐蚀实验 |
2.3 性能测试方法 |
2.3.1 微观组织分析方法 |
2.3.2 硬度分析方法 |
2.3.3 微观形貌分析方法 |
2.3.4 化学成分分析方法 |
2.3.5 XRD物相分析方法 |
2.3.6 透射分析方法 |
2.4 本章小结 |
第3章 超声表面滚压对等离子硫氮碳共渗的影响 |
3.1 母材和USRP试样的对比分析 |
3.1.1 USRP试样横截面的SEM形貌分析 |
3.1.2 表面XRD分析 |
3.2 PSNC试样和USRP+PSNC试样的对比分析 |
3.2.1 表面3D形貌及其粗糙度分析 |
3.2.2 XRD物相分析 |
3.2.3 表面形貌和元素分析 |
3.2.4 截面形貌和元素分析 |
3.2.5 透射电镜分析 |
3.2.6 梯度纳米化对等离子硫氮碳共渗过程的影响机理分析 |
3.3 改性层的硬度分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 超声表面滚压与等离子硫氮碳共渗复合处理试样的摩擦磨损性能 |
4.1 不同转速下的干摩擦磨损性能分析 |
4.1.1 摩擦系数分析 |
4.1.2 磨损体积分析 |
4.1.3 磨损形貌及元素分析 |
4.2 不同载荷下的油润滑摩擦磨损性能分析 |
4.2.1 摩擦系数分析 |
4.2.2 磨损体积分析 |
4.2.3 磨损形貌及元素分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 超声表面滚压与等离子硫氮碳共渗复合处理试样的腐蚀行为 |
5.1 极化曲线分析 |
5.2 阻抗谱图分析 |
5.3 试样浸泡腐蚀微观形貌及化学元素分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(4)微纳尺度下非晶碳基薄膜的动态接触行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 非晶碳基薄膜概述 |
1.2.1 非晶碳基薄膜的成分、结构与分类 |
1.2.2 非晶碳基薄膜的性能与应用 |
1.2.3 非晶碳基薄膜的制备方法 |
1.2.4 非晶碳基薄膜的缺点与改性 |
1.3 非晶碳基薄膜滑动摩擦研究现状 |
1.3.1 薄膜滑动摩擦磨损理论 |
1.3.2 非晶碳基薄膜的摩擦学机理 |
1.3.3 非晶碳基薄膜的摩擦学内在影响因素 |
1.3.4 非晶碳基薄膜的摩擦学外在影响因素 |
1.4 非晶碳基薄膜微动磨损研究概述 |
1.4.1 微动磨损基本概念 |
1.4.2 微动工况图理论 |
1.4.3 非晶碳基薄膜微动磨损研究现状 |
1.5 非晶碳基薄膜纳米冲击研究概述 |
1.5.1 仪器化纳米压痕仪在非晶碳基薄膜中的应用 |
1.5.2 多次纳米冲击对涂层疲劳断裂性能研究发展 |
1.5.3 高精度纳米冲击对材料动态力学性能评估研究现状 |
1.6 本课题研究内容 |
第二章 试验材料与表征方法 |
2.1 试验装置与材料 |
2.1.1 基体材料 |
2.1.2 实验装置 |
2.2 薄膜微观结构与形貌表征 |
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
2.2.2 原子力显微镜(AFM) |
2.2.3 光学显微镜(OM) |
2.2.4 白光干涉仪 |
2.2.5 聚焦离子束切割(FIB) |
2.2.6 X射线衍射仪(XRD) |
2.2.7 拉曼光谱仪(Raman) |
2.2.8 X射线光电子能谱仪(XPS) |
2.3 薄膜力学性能表征 |
2.3.1 薄膜基体结合强度评估 |
2.3.2 薄膜内应力评估 |
2.3.3 准静态纳米压痕测试 |
2.4 薄膜动态接触行为表征 |
2.4.1 滑动摩擦试验 |
2.4.2 微动磨损试验 |
2.4.3 纳米冲击试验 |
第三章 厚度对非晶碳基薄膜的纳米摩擦学行为影响研究 |
3.1 引言 |
3.2 不同厚度非晶碳基薄膜的制备 |
3.3 厚度对非晶碳基薄膜的结构与性能影响 |
3.3.1 厚度对非晶碳基薄膜的微观形貌和结构影响 |
3.3.2 厚度对非晶碳基薄膜的力学性能影响 |
3.3.3 厚度对非晶碳基薄膜纳米摩擦学行为的影响 |
3.3.4 非晶碳基薄膜在低接触应力下的摩擦磨损机理分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 偏压梯度非晶碳基薄膜的微动磨损行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 偏压梯度非晶碳基薄膜的制备 |
4.3 偏压梯度非晶碳基薄膜的微观结构与形貌表征 |
4.4 偏压梯度非晶碳基薄膜的力学行为表征 |
4.4.1 偏压梯度GLC薄膜的内应力评估 |
4.4.2 偏压梯度GLC薄膜的纳米力学性能评估 |
4.4.3 偏压梯度GLC薄膜的结合强度评估 |
4.5 偏压梯度非晶碳基薄膜的微动磨损性能及机理研究 |
4.5.1 不同沉积偏压GLC薄膜的微动磨损行为研究 |
4.5.2 偏压梯度GLC薄膜的微动磨损机理研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 非晶碳基薄膜的冲击疲劳行为研究 |
5.1 引言 |
5.2 纳米冲击对超薄ta-C薄膜的疲劳失效机理与保护作用研究 |
5.2.1 超薄ta-C薄膜的制备及表征 |
5.2.2 超薄ta-C薄膜的纳米力学行为评估 |
5.2.3 超薄ta-C薄膜的纳米冲击行为研究 |
5.2.4 超薄ta-C薄膜的失效机制以保护作用分析 |
5.3 微冲击对高厚度非晶碳基薄膜的冲击疲劳行为研究 |
5.3.1 高厚度a-C和a-C:H薄膜的制备 |
5.3.2 高厚度a-C和a-C:H薄膜的纳米力学行为评估 |
5.3.3 高厚度a-C和a-C:H薄膜的微冲击行为及断裂分析 |
5.3.4 微纳冲击技术目前的状态及未来发展趋势 |
5.4 本章小结 |
第六章 非晶碳基薄膜的动态力学行为研究 |
6.1 引言 |
6.2 高精度纳米冲击过程中的物理模型分析 |
6.3 非晶碳基薄膜的动态硬度分析 |
6.3.1 纳米冲击曲线分析 |
6.3.2 冲击形貌分析 |
6.3.3 冲击能量分析 |
6.3.4 动态硬度Hd分析 |
6.4 硬质涂层的动态韧性分析 |
6.4.1 CrN涂层的制备与表征 |
6.4.2 CrN涂层的准静态力学性能 |
6.4.3 CrN涂层的纳米冲击曲线分析 |
6.4.4 CrN涂层的冲击形貌以断裂机理分析 |
6.4.5 CrN涂层的动态断裂韧性分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 论文总结、创新点与展望 |
7.1 论文总结 |
7.2 论文的主要创新点 |
7.3 论文展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位论文期间发表的论文和其他成果 |
(5)冲击荷载下钢货架梁柱节点多温工况疲劳性能分析及试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.1.1 冷弯薄壁型钢货架的发展与应用 |
1.1.2 多温工况下货架疲劳研究背景 |
1.2 本文研究对象 |
1.2.1 组装式冷弯薄壁钢货架体系介绍 |
1.2.2 冷弯薄壁钢货架梁-柱节点介绍 |
1.2.3 冷弯薄壁钢货架存取货物时冲击荷载原理介绍 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 钢结构常温疲劳性能研究 |
1.3.2 钢结构低温疲劳性能研究现状 |
1.3.3 组装式货架节点疲劳性能研究现状 |
1.3.4 目前冷弯薄壁钢货架梁-柱节点多温度工况下疲劳性能研究的不足 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 冲击荷载下冷弯薄壁钢货架插接式节点疲劳试验 |
2.1 疲劳试验的目的 |
2.2 冲击荷载谱测量试验 |
2.2.1 测量仪器及原理介绍 |
2.2.2 测量试验步骤 |
2.2.3 试验数据处理 |
2.3 材性试验 |
2.4 试验构件尺寸设计 |
2.5 节点常温疲劳试验 |
2.5.1 试验方案设计 |
2.5.2 测点布置 |
2.5.3 确定等效加载力和试验步骤介绍 |
2.5.4 疲劳试验现象描述与对比 |
2.5.5 疲劳试验结果对比与分析 |
2.6 门式框架插接式节点刚度疲劳退化特性 |
2.6.1 单调加载试验 |
2.6.2 低周反复荷载试验 |
2.6.3 与双悬臂梁试验结果对比 |
2.6.4 疲劳试验过程中节点转角变化和刚度退化 |
2.7 插接式节点的安全评估和健康监测 |
2.8 本章小结 |
第三章 钢货架插接式节点多温工况有限元分析 |
3.1 有限元软件Abaqus介绍 |
3.2 货架梁柱节点模型的建立及有限元分析过程 |
3.2.1 门式框架几何模型的建立 |
3.2.2 材料属性的创建 |
3.2.3 部件装配和分析步设置 |
3.2.4 相互作用设置 |
3.2.5 边界条件及荷载 |
3.2.6 模型网格划分 |
3.2.7 提交分析 |
3.3 货架梁柱节点有限元结果分析 |
3.3.1 插接式节点受力分析结果 |
3.3.2 有限元结果与试验现象对比分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 冲击荷载下钢货架插接式节点多温工况疲劳寿命分析 |
4.1 疲劳分析理论介绍 |
4.1.1 疲劳设计方法简介 |
4.1.2 疲劳分析软件介绍 |
4.1.3 疲劳分析方法介绍 |
4.2 利用全寿命分析方法计算疲劳寿命 |
4.2.1 全寿命分析方法原理介绍 |
4.2.2 全寿命分析方法分析流程 |
4.2.3 全寿命分析方法计算结果 |
4.3 利用裂纹扩展分析方法计算疲劳寿命 |
4.3.1 裂纹扩展分析方法原理介绍 |
4.3.2 插接式节点裂纹扩展分析方法分析流程 |
4.3.3 插接式节点理论疲劳寿命分析结果 |
4.3.4 插接式节点多温工况疲劳寿命汇总 |
4.4 门式框架与单悬臂梁疲劳寿命分析结果对比 |
4.5 插接式节点理论疲劳寿命参数化分析 |
4.5.1 货架结构中常用的荷载工况等效加载力推算 |
4.5.2 各温度工况下节点理论疲劳寿命计算 |
4.5.3 各温度工况下节点疲劳寿命S-N曲线 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(6)低温下钢结构连接抗剪疲劳和动态断裂韧性试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 概述 |
1.2 钢结构低温力学性能研究进展 |
1.3 钢结构低温疲劳研究进展 |
1.3.1 基于应力/应变控制的疲劳试验 |
1.3.2 基于断裂力学的裂纹扩展研究 |
1.4 钢材动态断裂性能研究进展 |
1.4.1 动态断裂力学基本概念 |
1.4.2 动态断裂韧性的试验研究方法 |
1.4.3 钢材动态断裂断裂韧性试验研究进展 |
1.4.4 试验-数值混合方法测定钢材动态断裂韧性 |
1.5 本文的研究内容和研究方法 |
第2章 低温下钢结构连接抗剪疲劳性能试验研究 |
2.1 试件与材料 |
2.2 加载方案 |
2.3 试验结果 |
2.3.1 试验现象 |
2.3.2 试验数据 |
2.4 试验结果分析 |
2.4.1 S-N曲线拟合 |
2.4.2 低温与常温试验对比 |
2.5 抗低温疲劳设计建议 |
2.6 本章小结 |
第3章 低温下结构钢材及焊缝动态断裂韧性试验研究 |
3.1 试验材料 |
3.1.1 化学成分 |
3.1.2 焊接工艺参数 |
3.1.3 基本力学性能 |
3.2 试验方案 |
3.2.1 试样设计 |
3.2.2 疲劳裂纹预制 |
3.2.3 试验设备及试验过程 |
3.2.4 试验结果分析流程 |
3.2.5 起裂时间的确定 |
3.2.6 断后裂纹扩展长度测量 |
3.2.7 III型及IV型断裂材料动态裂纹扩展阻力曲线J-R计算方法 |
3.2.8 II型断裂材料动态断裂韧性计算及惯性力的消除 |
3.3 试验结果 |
3.3.1 示波冲击曲线汇总 |
3.3.2 试样断裂时间结果汇总 |
3.3.3 试样断后测量结果 |
3.3.4 动态J-R曲线结果 |
3.3.5 断裂韧性值计算结果汇总 |
3.3.6 结果分析讨论 |
3.4 本章小结 |
第4章 低温下结构钢材动态断裂韧性数值模拟分析 |
4.1 ABAQUS Explicit显式动力学分析 |
4.1.1 材料本构模型的选取 |
4.1.2 三维有限元模型及网格切分 |
4.1.3 基于节点位移的动态应力强度因子K的计算 |
4.2 ABAQUS Implicit隐式动力学分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 基于动态断裂韧性的裂纹扩展探讨 |
5.1 动态断裂工程算例探究 |
5.1.1 简单试样在理想冲击荷载下的动态响应研究 |
5.1.2 实际工程构件冲击荷载下的动态响应研究 |
5.1.3 车辆撞击交通信号灯柱动态断裂分析 |
5.2 抗低温动态断裂设计建议 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)渗铝复合激光冲击处理对太阳能热发电换热管用321不锈钢高周疲劳行为的影响(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 聚光式太阳能热发电技术 |
1.1.1 CSP系统分类 |
1.1.2 储热(TES)系统 |
1.1.3 CSP换热管用奥氏体不锈钢的特点 |
1.2 渗铝工艺 |
1.2.1 渗铝工艺分类 |
1.2.2 渗铝钢的特点 |
1.2.3 渗铝钢的微观组织演变和拉伸性能 |
1.3 激光冲击强化技术 |
1.3.1 激光冲击强化技术机理 |
1.3.2 激光冲击强化技术的研究及应用 |
1.3.3 激光冲击强化对不锈钢微观结构演变和拉伸性能的影响 |
1.4 渗铝钢疲劳性能 |
1.4.1 不锈钢的低周疲劳性能 |
1.4.2 不锈钢的高周疲劳性能 |
1.4.3 渗铝钢疲劳性能的研究现状 |
1.5 研究内容 |
第二章 实验材料与分析方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 表面改性处理工艺 |
2.2.1 粉末包埋渗铝 |
2.2.2 退火热处理 |
2.2.3 激光冲击强化 |
2.3 高温拉伸试验 |
2.4 高温疲劳实验 |
2.5 显微结构和成分分析 |
2.5.1 表面粗糙度及硬度检测 |
2.5.2 金相组织分析 |
2.5.3 XRD物相分析 |
第三章 渗铝复合LSP处理321不锈钢的高温拉伸行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 渗铝和退火处理对321不锈钢高温拉伸性能的影响 |
3.2.1 应力-应变行为 |
3.2.2 断口分析 |
3.2.3 结果与讨论 |
3.3 LSP对渗铝321不锈钢高温拉伸性能的影响 |
3.3.1 应力-应变曲线 |
3.3.2 断口分析 |
3.3.3 结果与讨论 |
3.4 小结 |
第四章 渗铝复合LSP处理321不锈钢的高周疲劳行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 渗铝和退火处理对321不锈钢高周疲劳性能的影响 |
4.2.1 疲劳寿命 |
4.2.2 断口分析 |
4.2.3 结果与讨论 |
4.3 激光冲击强化对渗铝钢高周疲劳性能的影响 |
4.3.1 疲劳寿命 |
4.3.2 断口分析 |
4.3.3 结果与讨论 |
4.4 小结 |
第五章 熔融AlSi_(12)合金对渗铝钢高周疲劳行为的影响 |
5.1 引言 |
5.2 熔融AlSi_(12)合金环境对321不锈钢高周疲劳性能的影响 |
5.2.1 熔融AlSi_(12)合金腐蚀-疲劳寿命 |
5.2.2 断口分析 |
5.3 熔融AlSi_(12)合金环境腐蚀-高周疲劳机理 |
5.4 小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(8)ZTAp-TiCp增强铁基复合材料的制备及磨损性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 金属基复合材料概述 |
1.2 颗粒增强金属基复合材料 |
1.2.1 颗粒增强金属基复合材料的发展 |
1.2.2 PRMMCs的基体 |
1.2.3 PRMMCs的增强相 |
1.3 化学镀 |
1.3.1 化学镀概述及特点 |
1.3.2 化学镀研究现状 |
1.4 PRMMCs的制备工艺 |
1.4.1 粉末冶金工艺 |
1.4.2 原位合成技术 |
1.5 磨料磨损 |
1.5.1 磨料磨损概述 |
1.5.2 磨料磨损研究现状 |
1.6 研究意义及研究内容 |
1.6.1 研究意义 |
1.6.2 技术路线 |
1.6.3 主要研究内容 |
1.7 本章小结 |
2 铁基合金基体制备与性能研究 |
2.1 实验原材料 |
2.1.1 铁基自熔合金 |
2.1.2 聚乙烯醇 |
2.2 铁基合金基体制备工艺 |
2.2.1 材料设计 |
2.2.2 混料 |
2.2.3 压制成型 |
2.2.4 烧结 |
2.3 铁基合金基体组织结构分析 |
2.3.1 XRD物相分析 |
2.3.2 显微组织分析 |
2.4 铁基合金基体物理性能测试 |
2.5 本章小结 |
3 原位合成TiCp颗粒增强铁基复合材料制备及表征 |
3.1 热力学及动力学分析 |
3.1.1 原位合成TiCp热力学计算 |
3.1.2 原位合成TiCp动力学分析 |
3.2 材料设计及制备 |
3.2.1 材料设计 |
3.2.2 原材料选择 |
3.2.3 材料制备工艺 |
3.3 组织结构及性能研究 |
3.3.1 不同碳源引入方式对TiCp增强铁基复合材料的影响 |
3.3.2 TiCp增强铁基复合材料物相分析 |
3.3.3 TiCp增强铁基复合材料显微组织分析 |
3.3.4 TiCp增强铁基复合材料硬度及密度 |
3.3.5 TiCp增强机理 |
3.4 本章小结 |
4 ZTAp表面化学镀镍研究 |
4.1 ZTAP表面化学镀镍工艺 |
4.1.1 ZTAp预处理 |
4.1.2 ZTAp化学镀镍 |
4.1.3 ZTAp表面镍层检测 |
4.2 不同工艺参数对ZTAP化学镀的影响 |
4.2.1 pH值对ZTAp化学镀镍的影响 |
4.2.2 装载量对ZTAp化学镀镍的影响 |
4.2.3 温度对ZTAp化学镀镍的影响 |
4.3 ZTAP表面化学镀镍层组织结构 |
4.3.1 镀镍ZTAp物相分析 |
4.3.2 镀层显微结构及厚度 |
4.4 ZTAP表面化学镀镍层形成机理 |
4.4.1 化学镀理论 |
4.4.2 化学镀镍形核及长大理论 |
4.5 本章小结 |
5 ZTAp-TiCp增强铁基复合材料制备及表征 |
5.1 ZTAP-TICP增强铁基复合材料设计及原材料 |
5.1.1 ZTAp-TiCp增强铁基复合材料设计 |
5.1.2 ZTAp-TiCp增强铁基复合材料原材料 |
5.2 ZTAP-TICP颗粒增强铁基复合材料制备工艺 |
5.2.1 ZTAp-TiCp颗粒增强铁基复合材料制备方法 |
5.2.2 ZTAp-TiCp颗粒增强铁基复合材料组织结构及性能 |
5.3 ZTAP增强铁基复合材料相结构及性能表征 |
5.3.1 ZTAp增强铁基复合材料物相分析 |
5.3.2 不同ZTAp颗粒对复合材料密度影响 |
5.3.3 不同ZTAp颗粒对复合材料硬度影响 |
5.4 ZTAP-TICP增强铁基复合材料显微组织及界面 |
5.4.1 ZTAp-TiCp增强铁基复合材料显微组织 |
5.4.2 ZTAp-TiCp增强铁基复合材料界面 |
5.5 本章小结 |
6 ZTAp-TiCp增强铁基复合材料热处理强化研究 |
6.1 热处理强化设计 |
6.2 热处理强化工艺 |
6.2.1 淬火介质 |
6.2.2 淬火温度 |
6.2.3 淬火保温时间 |
6.2.4 回火温度 |
6.3 热处理强化机理 |
6.3.1 热处理对Fe45m显微组织影响 |
6.3.2 热处理对ZTAp-TiCp增强铁基复合材料显微组织影响 |
6.4 本章小结 |
7 ZTAp-TiCp增强铁基复合材料磨损性能研究 |
7.1 实验方法 |
7.2 两体磨料磨损性能研究 |
7.2.1 两体磨料磨损试验结果 |
7.2.2 ZTAp-TiCp/Fe45基体磨料磨损机理 |
7.2.3 ZTAp对ZTAp-TiCp/Fe45耐磨性的影响 |
7.3 三体磨料磨损性能研究 |
7.3.1 三体磨料磨损试验结果 |
7.3.2 三体磨料磨损机理研究 |
7.4 增强颗粒的抗磨机理研究 |
7.4.1 ZTAp的磨料划伤机制 |
7.4.2 TiCp的磨料划伤机制 |
7.5 ZTAP与TICP混杂增强磨损性能机制 |
7.6 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论和创新点 |
8.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)核电管道小支管插套焊棘轮行为与疲劳性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRCAT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 插套焊疲劳失效研究现状 |
1.2.1 轴向、径向间距的影响 |
1.2.2 焊缝形貌的影响 |
1.2.3 支管尺寸的影响 |
1.2.4 支管材料的影响 |
1.2.5 焊接残余应力的影响 |
1.3 棘轮效应研究现状 |
1.3.1 实验研究 |
1.3.2 微观机理研究 |
1.3.3 棘轮效应与疲劳交互作用研究 |
1.4 多轴疲劳研究现状 |
1.4.1 应力应变准则 |
1.4.2 能量法准则 |
1.4.3 临界平面法准则 |
1.5 现有研究工作的不足 |
1.6 课题的来源、目的及主要内容 |
第二章 研究方法及实验设备 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料及实验设备 |
2.3 标准试样制备 |
2.4 插套焊试样制备 |
2.5 残余应力测量 |
2.6 实验分析方法 |
2.6.1 光学显微镜分析 |
2.6.2 电子背散射衍射分析 |
2.6.3 透射电子显微镜分析 |
2.6.4 X射线衍射分析 |
第三章 母材及焊缝循环行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 单轴拉伸性能 |
3.3 应变循环行为 |
3.4 棘轮行为 |
3.5 棘轮应变与疲劳交互作用 |
3.5.1 母材304L棘轮-交互作用 |
3.5.2 焊缝ER308L棘轮-疲劳交互作用 |
3.6 本章小结 |
第四章 循环中微观结构及演变 |
4.1 引言 |
4.2 原始组织及显微结构 |
4.3 应变循环中微观结构演变 |
4.3.1 母材304L微观结构 |
4.3.2 焊缝ER308L微观结构 |
4.4 棘轮变形中微观结构演变 |
4.4.1 母材304L微观结构 |
4.4.2 焊缝ER308L微观结构 |
4.5 本章小结 |
第五章 插套焊焊接残余应力研究 |
5.1 引言 |
5.2 有限元模拟参数 |
5.2.1 热源模型 |
5.2.2 有限元模拟参数 |
5.3 温度场结果 |
5.4 插套焊残余应力分布 |
5.4.1 原始插套焊试样 |
5.4.2 改进插套焊试样 |
5.5 本章小结 |
第六章 插套焊棘轮及疲劳行为研究 |
6.1 引言 |
6.2 疲劳实验介绍 |
6.3 疲劳实验结果 |
6.3.1 棘轮变形 |
6.3.2 疲劳性能 |
6.4 疲劳断口形貌 |
6.5 本章小结 |
第七章 插套焊疲劳寿命预测 |
7.1 引言 |
7.2 MWCM介绍 |
7.3 单轴疲劳寿命预测 |
7.4 插套焊疲劳寿命预测 |
7.4.1 热点应力 |
7.4.2 等效热点应力 |
7.4.3 改进的MWCM方法 |
7.4.4 寿命预测结果 |
7.5 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 工作总结 |
8.2 工作展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(10)局部增强Al-Si合金结合区力学性能及疲劳行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 本论文研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.2.1 静载拉伸力学特性 |
1.2.2 复合材料疲劳行为 |
1.2.3 寿命预测方法及模型 |
1.2.4 活塞疲劳寿命预测 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 结合区微观组织结构及力学性能研究 |
引言 |
2.1 材料及试样制备方法 |
2.1.1 局部增强活塞制备 |
2.1.2 力学试验试样制备 |
2.2 微观组织结构分析 |
2.2.1 金相试样制备 |
2.2.2 金相组织观察 |
2.2.3 扫描电镜试验 |
2.3 力学性能 |
2.3.1 静载拉伸试验 |
2.3.2 拉伸力学性能 |
2.3.3 高温力学性能增强机制 |
2.4 纳米压痕研究 |
2.4.1 纳米压痕原理及弹性模量计算方法 |
2.4.2 高温纳米压痕测量弹性模量 |
2.4.3 结合区硬化效应的研究 |
2.5 拉伸断裂机理 |
2.5.1 断口观察试验 |
2.5.2 断裂形式规律 |
2.5.3 室温断裂机理 |
2.5.4 高温断裂机理 |
2.6 本章小结 |
第3章 结合区疲劳行为研究 |
引言 |
3.1 疲劳试验 |
3.1.1 低周疲劳试验 |
3.1.2 高周疲劳试验 |
3.2 低周疲劳特性 |
3.2.1 循环应力响应曲线 |
3.2.2 低周疲劳寿命行为 |
3.2.3 循环应力-应变曲线 |
3.3 低周疲劳断裂机理 |
3.3.1 室温疲劳断裂机理 |
3.3.2 高温疲劳断裂机理 |
3.4 高周疲劳断裂机理 |
3.5 本章小结 |
第4章 结合区寿命预测模型 |
引言 |
4.1 寿命预测模型基本理论 |
4.1.1 临界面模型简介 |
4.1.2 模型适用性分析 |
4.1.3 疲劳寿命影响因素 |
4.2 寿命预测模型建立 |
4.2.1 疲劳相关参数确定 |
4.2.2 损伤参量建立 |
4.2.3 结合区有限元分析 |
4.2.4 影响系数分析 |
4.3 模型讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 局部增强活塞结合区疲劳寿命评估 |
引言 |
5.1 内燃机性能仿真 |
5.1.1 性能仿真模型 |
5.1.2 性能仿真模型参数设置 |
5.1.3 模型结果分析 |
5.2 活塞热边界条件分析 |
5.2.1 活塞顶面热边界条件 |
5.2.2 活塞环区热边界条件 |
5.2.3 活塞内腔热边界条件 |
5.2.4 活塞冷却油腔热边界条件 |
5.3 活塞力边界条件分析 |
5.3.1 活塞外力边界条件 |
5.3.2 活塞惯性力边界条件 |
5.4 活塞有限元分析 |
5.4.1 活塞几何模型及网格划分 |
5.4.2 活塞温度场分析 |
5.4.3 活塞应力场分析 |
5.5 活塞结合区寿命预测 |
5.5.1 结合区危险点分析 |
5.5.2 结合区寿命预测 |
5.5.3 预测结果分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 后续工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
作者介绍 |
四、低温与真空条件下1Cr18Ni9Ti钢的疲劳行为(论文参考文献)
- [1]野外环境下Fe314集约化激光增材修复工艺研究[D]. 党苏武. 西安科技大学, 2021(02)
- [2]不锈钢复合钢材钢结构研究进展[J]. 班慧勇,梅镱潇,石永久. 工程力学, 2021(06)
- [3]42MnCr52钢超声表面滚压与等离子硫氮碳共渗复合改性层的组织与性能[D]. 赵燕强. 吉林大学, 2020(08)
- [4]微纳尺度下非晶碳基薄膜的动态接触行为研究[D]. 史相如. 东南大学, 2019
- [5]冲击荷载下钢货架梁柱节点多温工况疲劳性能分析及试验研究[D]. 梁侨. 东南大学, 2019(05)
- [6]低温下钢结构连接抗剪疲劳和动态断裂韧性试验研究[D]. 顾浩洋. 清华大学, 2019(02)
- [7]渗铝复合激光冲击处理对太阳能热发电换热管用321不锈钢高周疲劳行为的影响[D]. 左炉. 长沙理工大学, 2019(06)
- [8]ZTAp-TiCp增强铁基复合材料的制备及磨损性能研究[D]. 范磊. 中国矿业大学(北京), 2019(08)
- [9]核电管道小支管插套焊棘轮行为与疲劳性能研究[D]. 王浩. 天津大学, 2017(01)
- [10]局部增强Al-Si合金结合区力学性能及疲劳行为研究[D]. 张晓航. 北京理工大学, 2017(02)