大型船用曲軸是船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分,由主軸頸和曲拐兩部分構(gòu)成。主軸頸在熱處理中會(huì)因內(nèi)應(yīng)力而發(fā)生變形,該部件一旦發(fā)生損壞,會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)其他部位的零件造成一定的影響,進(jìn)而影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作。因此,主軸頸的制造工藝必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的嚴(yán)格要求。隨著科技發(fā)展,仿真技術(shù)日益成熟,尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件設(shè)計(jì)中得到了較多的應(yīng)用。本文主軸頸的原材料為S34Mn V鋼,為得到溫度、相變和應(yīng)力影響在內(nèi)的多場耦合模擬,有必要量化應(yīng)力對相變塑性和相變動(dòng)力學(xué)的影響,并推導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。本文首先對船用主軸頸進(jìn)行了簡單的介紹,闡述了國內(nèi)外熱處理過程的數(shù)值模擬發(fā)展歷程,理論部分著重介紹了傳熱、組織與應(yīng)力計(jì)算模型的基本原理。采用Gleeble-3500型熱模擬機(jī),通過不同拉/壓應(yīng)力下的膨脹實(shí)驗(yàn)研究了S34Mn V鋼馬氏體體積變化。從總應(yīng)變中提取彈性應(yīng)變、熱應(yīng)變和相變應(yīng)變,對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合分析,確定了Greenwood-Johnson馬氏體相變模型中的相變塑性系數(shù)和Koistinen-Marburger方程中的相變動(dòng)力學(xué)參數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系。利用JMat Pro軟件計(jì)算了S34Mn V鋼的各個(gè)物性參數(shù),并利用ABAQ... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

船用曲軸

第一章緒論3表1.2S34MnV鋼的調(diào)質(zhì)處理后性能要求Table1.2PerformancerequirementsofS34MnVsteelafterquenchingandtempering性能Re(MPa）Rm(MPa）A(%）Z(%）Akv(J）參考硬度(HB）S34MnV鋼≥350≥610縱向試樣≥18，橫向試樣≥15≥40縱向試樣≥18，橫向試樣≥14180~2201.3熱處理過程數(shù)值模擬采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行熱處理，不僅浪費(fèi)大量的人力、物力，而且所得到的結(jié)果通常含有較大的局限性。如今隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元仿真模擬技術(shù)的迅速發(fā)展，國內(nèi)外通過在虛擬的實(shí)驗(yàn)室中數(shù)值模擬出各種實(shí)驗(yàn)，相對于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法，數(shù)值模擬具有成本低、周期短等特點(diǎn)。在熱處理過程中，很多復(fù)雜因素相互影響制約，在圖1.2中顯示了在熱處理過程中多場之間及和化學(xué)成分之間的關(guān)系。圖1.2熱處理過程中溫度嘗金屬組織、應(yīng)力/應(yīng)變場和化學(xué)成分關(guān)系示意圖Fig.1.2Illustrationofthecouplingrelationshipoftemperature,microstructureandstress/stain(1)溫度場對應(yīng)力/應(yīng)變場作用：在熱處理過程中，工件不同部位之間存在著冷卻不均勻和不同時(shí)現(xiàn)象，工件的各部位相互連接在一起，彼此制約，各個(gè)部位產(chǎn)生不協(xié)調(diào)膨脹或者收縮，從而造成熱應(yīng)力。(2)應(yīng)力/應(yīng)變場對溫度作用：作用在物體表面或內(nèi)部的應(yīng)力將進(jìn)一步產(chǎn)生應(yīng)變，同時(shí)將其中的部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，然后通過熱量的形式釋放出來，這個(gè)過程被稱為機(jī)械功生熱。(3)溫度場對金屬組織影響：在擴(kuò)散、非擴(kuò)散相變中，溫度對組織轉(zhuǎn)變及組織的轉(zhuǎn)變量都有一定的影響。

第二章淬火過程的基本理論15Davenport和Bain于1930年提出了等溫轉(zhuǎn)變曲線，即TTT曲線[50]。從TTT曲線可以看出不同溫度下的顯微組織變化，本論文按照TTT曲線和疊加法來計(jì)算組織的轉(zhuǎn)變。圖2.1為JMatPro軟件計(jì)算出的S34MnV鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線。從圖2.1上可以看到：(1)S34MnV鋼從奧氏體化溫度冷卻到不同溫度，等溫一段時(shí)間后產(chǎn)生的組織；(2)各種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成溫度區(qū)間，即相變開始與終了溫度；(3)各個(gè)溫度下等溫轉(zhuǎn)變開始、終了的時(shí)間；(4)轉(zhuǎn)變終了時(shí)的各個(gè)組織的轉(zhuǎn)變量。圖2.1等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT)Fig.2.1Isothermaltransformationcurve在淬火過程中，S34MnV鋼熱處理過程中會(huì)發(fā)生奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的擴(kuò)散型相變，也有奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的非擴(kuò)散型相變，但是，目前還沒有統(tǒng)一描述各種材料在不同條件下各個(gè)相的相變形核及新相生長的動(dòng)力學(xué)表達(dá)[51]。2.2.1擴(kuò)散型相變在本文中，特作以下假設(shè)：忽略新相形成時(shí)成分分布的變化、新舊相碰撞與否對相變動(dòng)力學(xué)的影響，本文假設(shè)形核率、生長率不會(huì)隨溫度變化而發(fā)生變化，新相生長的速度較快，當(dāng)達(dá)到一定尺寸時(shí)，新相會(huì)立即停止生長。此時(shí)可以利用Avrami方程結(jié)合Scheil相加性原理計(jì)算S34MnV鋼的鐵素體、珠光體的轉(zhuǎn)變；對于擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，可以用Avrami[52]提出的經(jīng)驗(yàn)方程來描述：=1()(2.12)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]船舶動(dòng)力裝置軸功率測量方法研究[D]. 肖華.武漢理工大學(xué) 2009
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本文編號：3415597