帶有半埋藏裂紋金屬構(gòu)件電磁熱止裂及力學(xué)性能分析.pdf

1、裂紋是機(jī)械零件和工程構(gòu)件中經(jīng)常見到的,很多災(zāi)難性事故都是由表面裂紋或穿透裂紋擴(kuò)展引起的，因此研究如何抑制金屬材料結(jié)構(gòu)中裂紋的擴(kuò)展，具有重大的理論意義和實用價值。
　　電磁熱止裂技術(shù)是一種新穎的裂紋止裂及修復(fù)技術(shù)，利用電磁熱效應(yīng)遏制裂紋擴(kuò)展的方法具有實施方便、收效迅速等明顯的優(yōu)越性。本文對帶有空間半埋藏裂紋金屬構(gòu)件電磁熱止裂技術(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)合理論分析、數(shù)值計算和實驗分析開展工作，本文的研究內(nèi)容如下：
　　(1)采用復(fù)變函數(shù)方

2、法，建立了空間環(huán)形裂紋電磁熱效應(yīng)止裂的理論分析模型，并以算例的形式給出了止裂瞬間的溫度場。
　　(2)采用電、熱和機(jī)械場三場順次耦合的有限元分析方法模擬了金屬構(gòu)件中電磁熱裂紋止裂中電流—溫度—應(yīng)力的演變過程；首次使用MARC有限元軟件計算了空間帶有半埋藏裂紋金屬構(gòu)件通入脈沖電流瞬間的溫度場和熱應(yīng)力場。
　　(3)通過自制ZL-2超強(qiáng)脈沖電流放電裝置，對帶有半埋藏裂紋45鋼金屬構(gòu)件和Cr12合金鋼金屬構(gòu)件進(jìn)行了在線電磁熱止裂實

3、驗研究；在線電磁熱半埋藏裂紋止裂實驗研究中發(fā)現(xiàn)，在一定的拉伸外載荷作用下，止裂瞬間裂紋沒有開裂；對止裂后裂尖附近組織進(jìn)行了金相顯微分析，發(fā)現(xiàn)了裂紋尖端周圍強(qiáng)度、韌性和硬度均高于基體的白亮層微觀組織結(jié)構(gòu)，闡明了其遏制裂紋擴(kuò)展的微觀本質(zhì)。
　　(4)對止裂前后的金屬構(gòu)件進(jìn)行了拉伸、沖擊、扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能試驗，研究了止裂前后構(gòu)件力學(xué)性能的變化。
　　理論計算、實驗分析、數(shù)值模擬三方面的研究表明了利用電磁熱效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)金屬構(gòu)件中半埋藏裂