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金属模具电磁热裂纹止裂的研究

裂纹止裂技术是当前军事、航空、航天、船舶、石油、原子能、供电器械、机械制造等许多工业生产和实际应用中急需解决的关键问题。利用电磁热效应来遏制金属构件内部和表面裂纹的扩展是新颖而又行之有效的方法之一。关于利用电磁热效应实现金属模具裂纹止裂的技术,在国内外均缺少系统研究。生产实践和理论发展迫切需要对该技术进行深入研究。本文正是以此为出发点,结合理论分析、数值模拟和实验开展研究工作,所得结论可以为工程实际问题的解决提供指导。研究内容概括为以下五部分。(1) 采用复变函数方法,建立了金属模具电磁热效应空间裂纹止裂的理论分析模型。在该模型基础上研究了带有半埋藏环形裂纹的金属模具在通入电流瞬间,裂尖附近的热源功率、温度场和热应力场,以及裂纹尖端处的温度、热应力与通电电流密度、裂纹尺寸等参数之间的关系。本文还研究了在金属模具电磁热裂纹止裂中,同时有外机械载荷作用情况下,其裂纹尖端温度场和热应力场的复变函数解。(2) 建立了在瞬间超强脉冲电流作  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

《燕山大学学报》2007年02期
燕山大学学报

金属模具电磁热裂纹止裂研究的新进展

综述了在理论分析、数值模拟和实验研究方面,关于利用电磁热效应实现金属模具裂纹止裂研究的最新进展,所得结论可以为工程实际问题的解决提供指导。采用复变函数方法,建立了金属模具电磁热效应空间裂纹止裂的理论分析模型,求解了通电瞬间裂尖...  (本文共8页) 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

金属构件中空间裂纹电磁热止裂技术的研究

在现代工业中,金属作为主要原材料被广泛应用于军事、航空、航天、船舶、车辆运输、机械制造等许多工程领域。金属材料构件在制造和使用过程中由于种种原因会出现裂纹,裂纹的扩展导致结构件还远没有达到材料的强度极限就发生断裂破坏,从而给实际生产和生活带来不可估量的损失。利用电磁场的热效应原理对带有裂纹的金属构件进行裂纹止裂,是延长其工作寿命、提高安全性、可靠性的一种新颖而行之有效的方法。关于电磁热裂纹止裂技术,目前国内外研究仅局限于平面问题,对空间问题的理论与实验研究仍属空白。本文正是以此为出发点,结合理论分析、数值模拟和实验三方面开展研究工作。研究内容概括为以下六个部分:(1)对带有圆型半埋藏裂纹的金属构件进行了脉冲放电瞬间温度场的理论分析:建立了理论分析模型,求得了电流通过裂纹尖端附近的电流密度函数,进而求得电磁热裂纹止裂时裂纹尖端附近温度场和应力场的解析式;建立了数值分析模型,利用Ansys有限元软件模拟了热电耦合过程,求得脉冲放电瞬...  (本文共131页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

提高新型高Cr热作模具钢焊缝热疲劳性能的研究

热作模具在恶劣的工况条件下极易产生热疲劳等失效,对热作模具进行补焊修复可以提高其使用寿命,降低生产成本。本文采用TIG焊方法对新型高Cr热作模具钢进行焊接试验,主要研究低温去应力退火工艺及不同工艺参数和作用时机的脉冲电流处理工艺对补焊试件焊缝热疲劳性能的影响规律和作用机制,并采用Ansys对放电结束瞬间的温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,合理的低温退火处理工艺可改善热作模具钢焊缝区组织;减缓试件热疲劳裂纹的扩展速率和表面龟裂程度;减小热疲劳试件表面硬度降低趋势;降低电阻增长率,从而提高其热疲劳抗力。脉冲电流处理对热疲劳裂纹的扩展、试件表面硬度及电阻有较大影响。利用Ansys对预脉冲处理试件切口尖端附近区域温度场和应力场进行数值模拟,结果表明,切口尖端出现局部高温区(试件熔点1519℃附近)和压应力区。通过热疲劳试验优化的预脉冲处理工艺参数为:触发电压7V,电流作用时间460ms。在500次热疲劳循环后作用以脉冲电流,试件具有...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

金属构件电磁热裂纹止裂微观组织及残余应力研究

电磁热止裂是一个新兴的研究课题,通过在特定方向上向含有裂纹的导电体通入瞬间强脉冲电流的方法达到止裂的目的,该方法对一些工程问题具有现实适用性和有效性,因此备受关注。但对于该技术在国内外均缺少系统的研究。本文正是以上述为出发点,结合理论分析、实验研究、超声波检测对比实验和数值计算开展研究工作,所得结论可以为工程实际问题的解决提供指导。本文的研究内容如下:(1)采用复变函数方法,建立了金属构件电磁热效应止裂的理论分析模型,并以算例的形式给出裂尖附近热源功率和温度场。(2)通过自制ZL-2超强脉冲电流放电装置,对带有裂纹的金属构件进行了电磁热止裂的实验研究;通过金相显微镜和扫描电镜分析了裂纹尖端周围强度、韧性和硬度均高于基体的白亮层微观组织结构,阐明了其遏制裂纹扩展的微观本质;并首次使用WDW3100微机控制电子式万能试验机对试件进行止裂前后机械抗拉强度性能测试,研究其止裂后试件的力学性能。(3)首次把超声波检测技术应用于电磁热止裂技...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

《工程力学》2006年07期
工程力学

轴对称金属模具电磁热裂纹止裂温度场的分析

选择带有半埋藏环形裂纹的金属凹模为研究对象,通过金属凹模内外环面均匀通入强脉冲电流,应用电磁热效应实现了金属凹模中环形裂纹的止裂。采用复变函数的方法求解了脉冲电...  (本文共6页) 阅读全文>>