本文關(guān)鍵詞：含有裂紋的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料電磁熱止裂強化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《燕山大學》 2013年

含有裂紋的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料電磁熱止裂強化研究

趙東升  

【摘要】：利用電磁場的熱效應(yīng)來抑制金屬構(gòu)件裂紋的擴展是非常有發(fā)展前景的非平衡止裂技術(shù)，具有提高結(jié)構(gòu)安全性和可靠性，抑制裂紋擴展的作用。本文為了使這一具有明顯優(yōu)越性的技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，選擇在內(nèi)燃機中應(yīng)用比較廣泛的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料，本文從理論分析、數(shù)值模擬、實驗研究及超聲波探傷四方面研究電磁熱止裂技術(shù)對鑄造態(tài)鋁合金這一特殊材料的止裂效果，為將技術(shù)推廣到有色金屬構(gòu)件裂紋止裂奠定基礎(chǔ)。論文研究內(nèi)容分為以下幾個方面： (1)利用熱源功率的計算公式和復(fù)變函數(shù)理論知識求解電磁熱止裂前后應(yīng)力強度因子，推導出應(yīng)變能密度因子S，采用裂尖附近的漸近解，進一步推導出畸變能密度因子S d、體變能密度因子S v，并對放電前后的K I、 S、S d及S v進行對比分析，同時對上述各量隨放電參數(shù)(電流密度J0)的變化情況進行了分析，進而可以通過該斷裂力學準則來驗證利用電磁熱效應(yīng)愈合裂紋這一技術(shù)可行性。 (2)應(yīng)用ANSYS有限元軟件對含有裂紋的鑄造態(tài)鋁合金活塞材料進行了電磁熱止裂研究。采用熱-電-結(jié)構(gòu)耦合的數(shù)值分析方法求得了放電后試件的電流密度場、溫度場及熱應(yīng)力場，同時根據(jù)ANSYS的APDL參數(shù)化語言對止裂強化前后在外載荷作用下的金屬構(gòu)件裂紋尖端處的應(yīng)力強度因子和應(yīng)變能密度進行了對比分析。并對理論分析求解的應(yīng)力強度因子和數(shù)值模擬得到的結(jié)果進行了對比和誤差分析。 (3)從實驗的角度對含有裂紋的鑄造態(tài)的鋁合金活塞材料進行止裂強化研究。利用超聲波和工業(yè)CT設(shè)備對鑄造態(tài)的鋁合金缺陷的三維形態(tài)進行精確的標識，利用線切割機切割為含有裂紋的長方形拉伸試件，依據(jù)所選試件的形狀來設(shè)計出配套的卡具裝置，同時完成電磁熱止裂強化的方案設(shè)計和工藝規(guī)程設(shè)計。隨后在現(xiàn)有設(shè)備ZL-2型超強脈沖電流發(fā)生裝置完成所選構(gòu)件電磁熱止裂強化實驗。并借助對比實驗研究的方法，對電磁熱止裂強化前后裂尖的宏觀形貌和微觀組織進行對比分析。 (4)探討了超聲波在鑄鋁缺陷檢測的可能性、判斷方法及鑄件探傷的特點。通過超聲波無損探傷測得脈沖放電前后鑄鋁試件中裂紋的回波幅值及回波聲程S的變化情況，，對止裂強化前后的試件的殘余應(yīng)力與晶粒大小進行了比較。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：O346.1
【目錄】：

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