任朝晖,张梓婷,张兴文,王琛[1]（2021）在《TC4钛合金超声微锻造强化机理及数值模拟》文中研究指明为进一步研究超声微锻造强化工艺加工机理及加工后材料表面,以TC4钛合金的超声微锻造强化加工为研究对象,使用基于Boussinesq解及DC-FFT算法的半解析法（SAM）,建立了加工过程中载荷加载的数学模型并进行求解,分析讨论其加工机理.同时建立有限元模型,对完整加工过程进行有限元分析,验证半解析结果,并与传统滚压光整强化加工进行对比.研究表明,超声微锻造加工后的表面能够形成一定深度的残余压应力层以及塑性变形强化层,相较于传统滚压光整强化,具有更好的表面强化效果.
蒋文春,罗云,万娱,金强,张显程,涂善东[2]（2021）在《焊接残余应力计算、测试与调控的研究进展》文中研究指明随着全球能源结构调整及能源利用效率的提高,石化、核电等承压设备日益朝着大型化方向发展,焊接作为一种传统连接工艺,依然是大型承压设备制造的关键技术。然而,焊接不可避免带来残余应力,是引发应力腐蚀、疲劳、断裂等失效的主要原因之一,对承压设备结构完整性及安全服役产生重要影响。因此,有效调控焊接残余应力是保障大型承压设备结构完整性的关键。而焊接残余应力作为一种"看不见、摸不着"的天生缺陷,其精准的计算方法和可靠的测试手段亦是实现其科学有效调控的基础。基于国内外研究成果以及笔者研究团队的研究工作,系统总结了近半个世纪以来在焊接残余应力计算、测试及调控等方面所取得的研究进展,分析工艺、材料与结构仿真三位一体的焊接残余应力集成计算方法研究现状,详细梳理各类焊接残余应力测试方法,总结其优缺点,而后对残余应力调控方法进行分类阐述,重点阐述了最近新出现的残余应力调控方法,并展望发展趋势。
张坦[3]（2021）在《复杂焊接结构件残余应力与变形有限元分析》文中进行了进一步梳理
薄纯瑞[4]（2021）在《硬化相变和切焊连续加工工艺对平板焊接残余应力影响研究》文中认为
徐寅豪[5]（2021）在《船用柴油机机身曲轴孔镗削表面质量预测及工艺参数优化》文中研究表明
葛成威[6]（2021）在《船体外板曲面成形智能决策支持系统研究》文中研究说明
高爱云[7]（2021）在《超音速喷丸气固双相流的仿真及试验研究》文中提出
方威[8]（2021）在《新型Al2O3-Fe涂层激光熔覆原位制造过程的热-力研究》文中研究表明
胡聪[9]（2021）在《复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能研究》文中提出钢结构因具备诸多优点而被广泛使用于桥梁建设中。但由于长期服役于交变荷载下,钢结构易发生疲劳破坏,严重影响桥梁结构安全。对于存在腐蚀介质、火灾高温等的复杂环境中,理论上就更加难以准确预估钢桥的剩余疲劳寿命。焊接接头作为钢桥最主要的连接方式之一,在实际工程中多处于复杂环境和交变荷载的耦合作用中,因而开展复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能的研究就很有必要。本文以母材为Q420q D高强钢的两种不同连接形式的焊接接头为研究对象,基于有限元与试验相结合的方法分析了腐蚀介质和火灾高温对焊接接头疲劳性能的影响。参照设计尺寸建立两种焊接接头的有限元模型,针对无处理、仅腐蚀处理和腐蚀与火灾处理三种工况,基于S-N曲线法对两种焊接接头疲劳寿命进行估算,并进行了两种焊接接头三种工况下的6组×10根试件的疲劳试验,研究了三种工况下两种焊接接头的疲劳性能变化规律,为既有钢桥的剩余疲劳寿命评估和待建钢桥的抗疲劳、抗火设计提供理论基础和参考依据。主要完成的研究内容及成果如下:（1）对钢桥焊接接头疲劳问题的研究现状进行了介绍,总结了钢桥焊接结构疲劳寿命评估方法,介绍了钢桥的腐蚀类型、影响因素、预测模型和腐蚀试验,概述了钢桥腐蚀疲劳破坏机理和影响因素,阐述了火灾高温对焊接接头残余应力分布和大小的影响,并对现有的焊接过程有限元分析方法和理论进行了简要的概括介绍。（2）参照国内外文献和实际试验条件设计两种焊接接头:十字接头和搭接接头。基于ANSYS有限元软件平台建立了两种焊接接头的三维几何模型,采用热-应力耦合场分析顺序法,应用组合热源,结合生死单元技术,焊后按火灾标准升温曲线对焊接接头施加火灾温度荷载,获得了焊接过程和火灾高温处理过程中的焊接接头瞬态温度场、空间残余应力的大小和分布规律。结果表明,焊接过程中,十字接头焊缝熔池最高温度接近2500℃,搭接接头焊缝熔池最高温度超过2700℃,均超过了Q420q D钢室温时的熔点,且节点温度离热源越近,温度越高。火灾高温处理后,两种焊接接头的残余应力呈现不同程度的下降,且残余应力大体按位置呈对称分布。（3）建立了单个角焊缝含不等数量腐蚀坑的两种焊接接头静力分析模型,获得了单个角焊缝中腐蚀坑数量与应力集中系数、疲劳寿命之间的变化关系,并基于FE-SAFE软件预测了三种工况模型的疲劳寿命。结果表明,搭接接头的应力集中系数要大于十字接头的应力集中系数,两种焊接接头在相同应力荷载下,无处理模型、腐蚀与火灾模型和仅腐蚀模型的疲劳寿命依次递减,且十字接头的疲劳寿命始终高于搭接接头的疲劳寿命。（4）进行了两种焊接接头三种工况下的疲劳试验,获得了相应的S-N曲线,分析了疲劳断口宏观结构、微观结构和疲劳损伤。基于数值模拟结果和各国规范设计曲线对两种焊接接头的疲劳特性和疲劳寿命给予评价。结果表明,腐蚀介质和火灾高温的确会对焊接接头的疲劳性能产生影响。三种工况下,十字接头的疲劳强度均大于搭接接头的疲劳强度,且两种焊接接头实际疲劳寿命较好的吻合了数值模拟结果。仅腐蚀处理的两种焊接接头受腐蚀时间和腐蚀程度等影响与各国船级社规范设计曲线公式计算值相差较大;GB规范设计曲线能够较好地评估无处理和腐蚀与火灾处理这两种焊接接头的疲劳寿命。
卢儒学[10]（2021）在《Inconel718合金电子束熔覆成形及热作用仿真研究》文中认为镍基合金因优异的综合性能而被广泛用于航空发动机的热端关键部件。随着航天航空领域高推重比、高流量比发动机的推陈出新,涡轮进口温度不断提高,这就对所使用的Inconel718合金性能提出了更高要求。然而,Inconel718合金含有多种活泼元素,其表面在高温下更容易发生氧化。为保障设备长期稳定运行以及新型航空航天发动机的持续发展,提高Inconel718的耐高温、抗氧化、耐腐蚀性能尤为重要。本文采用电子束熔覆表面改性技术,在Inconel718合金表面熔覆功能防护涂层来提高性能以应对恶劣的服役环境。电子束熔覆具有局部加热迅速冷却凝固的特征,熔覆过程中难免会产生应力,熔覆工艺则是确定熔覆层质量的保证。因此采用有限元数值模拟的方法对电子束熔覆过程中的热作用进行仿真,探究不同工艺参数对温度场和应力场分布的影响规律,为优化工艺参数和预测防治熔覆层缺陷提供理论支持,并指导实际工艺过程获取性能优异的熔覆层。建立了涂层粉末预置堆放模型,对其进行受力分析和计算,为粉末涂层的搭配与选择提供理论指导;通过对粉末加热温升的计算确定了电子束熔覆的最低条件。对涂层优化设计,选用Ni Co Cr Al Y粉末和Zr O2-Ni Co Cr Al Y粉末为本研究的防护涂层。利用ANSYS有限元软件建立了Inconel718合金表面电子束熔覆防护涂层的传热分析和热力耦合模型,分析了熔覆过程中温度场和应力场随时间的变化规律,探讨了不同工艺参数对温度场和应力场分布的影响,并对典型路径上的温度、应力进行研究。结果表明,当扫描速度和束斑直径一定时,瞬时最高温度和电子束功率成正比关系,束斑直径和扫描速度越大,熔覆过程中的峰值温度越低。残余应力随电子束束流和扫描速度的增加以及束斑直径的减小而增大。大部分熔覆区以拉应力为主,沿电子束扫描方向始终为拉应力;沿垂直电子束扫描方向熔覆层表面拉应力>>;沿深度方向的峰值出现在熔覆层与基体的交界处,此处容易变形和开裂。在数值模拟研究的基础上,采用优化选出的工艺参数制备熔覆试样,利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、光学显微镜（OM）和X射线衍射（XRD）对熔覆层的形貌和相成分进行表征与分析,测试Inconel718合金基体和Ni Co Cr Al Y涂层在900℃下的静态抗高温氧化性能。结果表明,电子束熔覆后的涂层组织致密,在熔合区熔覆层与基体之间元素交互扩散形成良好的冶金结合,模拟结果和实验相吻合;电子束熔覆后相比热喷涂Ni Co Cr Al Y涂层其抗氧化性能提高了24.91%,比基体提高了66.8%;高温熔盐环境Zr O2-Ni Co Cr Al Y熔覆层表面相对致密。证明电子束熔覆技术可以大幅度提升材料的性能。
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。
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。
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。
| 1 超声微锻造强化机理分析 |
| 1.1 超声微锻造强化加工机理 |
| 1.2 机理分析的基本假设 |
| 1.3 法向载荷的确定 |
| 1.4 法向载荷加载下材料应力分布数学模型建立 |
| 1.5 微锻造模型的求解及分析 |
| 2 超声微锻造强化有限元数值模拟 |
| 2.1 有限元模型的建立 |
| 2.2 有限元数值模拟结果分析与讨论 |
| 2.2.1 超声微锻造完整加工过程中应力分布 |
| 2.2.2 超声微锻造与滚压光整加工对比 |
| 3 结论 |
| 0前言 |
| 1 残余应力计算方法 |
| 1.1 工艺仿真 |
| 1.2 材料仿真 |
| 1.3 结构仿真 |
| 2 残余应力测试技术 |
| 2.1 破坏性测试方法 |
| 2.1.1 轮廓法 |
| 2.1.2 深孔法 |
| 2.2 半无损测试方法 |
| 2.2.1 钻孔法 |
| 2.2.2 压痕应变法 |
| 2.3 无损测试法 |
| 2.3.1 X射线衍射测试方法 |
| 2.3.2 同步辐射X射线 |
| 2.3.3 中子衍射 |
| 2.3.4 超声波法 |
| 3 残余应力调控技术 |
| 3.1 原位调控 |
| 3.1.1 结构设计与工艺优化 |
| 3.1.2 低温相变调控 |
| 3.2 机械形变法 |
| 3.2.1 超声冲击 |
| 3.2.2 高压水射流 |
| 3.3 热处理 |
| 3.3.1 整体热处理 |
| 3.3.2 局部热处理 |
| 3.3.3 主副加热局部热处理 |
| 3.3.4 分段加热-筋板加固刚柔协同方法 |
| 4 总结与展望 |
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 钢桥疲劳研究现状 |
| 1.2.1 钢桥疲劳研究进展 |
| 1.2.2 疲劳寿命评估方法 |
| 1.3 钢桥腐蚀研究现状 |
| 1.3.1 腐蚀破坏类型 |
| 1.3.2 腐蚀影响因素 |
| 1.3.3 腐蚀预测模型 |
| 1.3.4 腐蚀试验研究 |
| 1.4 钢桥腐蚀疲劳研究现状 |
| 1.4.1 腐蚀疲劳定义 |
| 1.4.2 腐蚀疲劳破坏机理 |
| 1.4.3 腐蚀疲劳影响因素 |
| 1.5 火灾高温后残余应力研究现状 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第二章 焊接过程有限元分析理论 |
| 2.1 焊接过程有限元分析的特点 |
| 2.2 焊接有限元模型的简化 |
| 2.3 焊接温度场分析计算的基本理论 |
| 2.3.1 传热学经典理论 |
| 2.3.2 焊接温度场的基本方程 |
| 2.3.3 非线性瞬态温度场热传导的有限元求解 |
| 2.4 焊接应力与变形场分析的基本理论 |
| 2.4.1 屈服准则 |
| 2.4.2 流动准则 |
| 2.4.3 强化准则 |
| 2.4.4 热弹塑性理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 焊接接头温度场与应力场数值分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 试件设计 |
| 3.3 有限元模型建立 |
| 3.3.1 建立三维几何模型 |
| 3.3.2 给定材料性能参数 |
| 3.3.3 单元选择与网格划分 |
| 3.3.4 移动热源选取与施加 |
| 3.3.5 采用生死单元技术 |
| 3.4 焊接热-应力耦合场有限元分析 |
| 3.4.1 瞬态温度场分析 |
| 3.4.2 焊接应力场分析 |
| 3.5 焊后火灾高温处理对焊接热-应力耦合场的影响 |
| 3.5.1 焊后火灾高温荷载施加 |
| 3.5.2 焊后火灾高温处理对温度场的影响 |
| 3.5.3 焊后火灾高温处理对应力场的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 焊接接头疲劳寿命有限元分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 腐蚀坑模型静力有限元分析 |
| 4.2.1 腐蚀坑的形成机理及其形貌探究 |
| 4.2.2 腐蚀坑有限元模型建立 |
| 4.2.3 有限元计算结果分析 |
| 4.3 FE-SAFE疲劳寿命分析 |
| 4.3.1 FE-SAFE软件介绍 |
| 4.3.2 FE-SAFE疲劳分析过程 |
| 4.3.3 不同工况下的疲劳寿命结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 复杂环境与应力场作用下焊接接头疲劳试验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 试验概况 |
| 5.2.1 材性拉伸试验 |
| 5.2.2 加速腐蚀试验 |
| 5.2.3 火灾高温试验 |
| 5.3 疲劳试验 |
| 5.3.1 试验设备及加载方案 |
| 5.3.2 试验现象及结果 |
| 5.4 试验结果分析与讨论 |
| 5.4.1 S-N曲线拟合 |
| 5.4.2 疲劳断口分析 |
| 5.4.3 疲劳损伤分析 |
| 5.4.4 对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论和展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 课题研究背景与意义 |
| §1.2 电子束表面改性技术简介 |
| §1.2.1 电子束的发展 |
| §1.2.2 电子束表面改性的优势及特点 |
| §1.2.3 电子束表面改性技术分类 |
| §1.3 电子束熔覆技术概述 |
| §1.3.1 电子束熔覆技术原理 |
| §1.3.2 电子束熔覆国内外研究现状 |
| §1.3.3 电子束熔覆数值模拟国内外研究现状 |
| §1.3.4 电子束熔覆技术的发展前景 |
| §1.4 本文的研究内容及技术方案 |
| 第二章 电子束熔覆有限元分析理论基础 |
| §2.1 电子束熔覆过程的物理基础 |
| §2.1.1 电子束与涂层的相互作用 |
| §2.1.2 电子束在材料中的能量分布 |
| §2.2 温度场模拟的基本理论 |
| §2.2.1 三维瞬态傅里叶导热定律 |
| §2.2.2 温度控制方程定解条件 |
| §2.2.3 模型边界条件与初始条件设定 |
| §2.2.4 热焓法处理相变潜热 |
| §2.3 应力场模拟基本理论 |
| §2.3.1 热-弹-塑性模型基本理论 |
| §2.3.2 应变的构成以及与应力的关系 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 复合涂层材料体系设计与堆放模型 |
| §3.1 电子束熔覆涂层材料选择依据 |
| §3.2 复合涂层材料体系设计 |
| §3.2.1 复合涂层设计思路 |
| §3.2.2 复合涂层综合性能分析 |
| §3.3 涂层粉末堆积模型设计与分析 |
| §3.3.1 涂层粉末堆积模型及受力 |
| §3.3.2 不同位置的粉末受力状态分析 |
| §3.4 涂层粉末的加热分析及模型计算 |
| §3.4.1 涂层材料电子束熔覆的最低条件 |
| §3.4.2 涂层粉末加热温升的计算分析 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 电子束熔覆的热作用有限元分析 |
| §4.1 模型的构建 |
| §4.1.1 模型的简化与基本假设 |
| §4.1.2 电子束热源模型的选择 |
| §4.1.3 几何模型及网格划分 |
| §4.1.4 边界条件与初始条件 |
| §4.1.5 材料热物性计算 |
| §4.2 电子束熔覆工艺参数的设计 |
| §4.2.1 电子束工艺参数的选择 |
| §4.2.2 电子束工艺参数的范围取值 |
| §4.3 工艺参数对温度场的影响 |
| §4.3.1 电子束束流对温度场的影响 |
| §4.3.2 扫描速度对温度场的影响 |
| §4.3.3 束斑直径对温度场的影响 |
| §4.4 不同路径下的温度随时间变化 |
| §4.4.1 沿扫描路径的定点热循环曲线 |
| §4.4.2 沿深度方向的定点热循环曲线 |
| §4.4.3 沿涂层横向定点的热循环曲线 |
| §4.4.4 电子束熔覆过程中不同时刻温度场云图 |
| §4.5 本章总结 |
| 第五章 电子束熔覆防护涂层热力耦合应力场数值模拟 |
| §5.1 电子束熔覆残余应力分析 |
| §5.1.1 残余应力的形成 |
| §5.1.2 残余应力引起裂纹缺陷的预防措施 |
| §5.2 电子束熔覆热力耦合应力场分析方案 |
| §5.2.1 热力单向耦合及求解设置 |
| §5.2.2 材料力学性能参数计算 |
| §5.2.3 应力场模型的建立及假设 |
| §5.3 热力耦合应力场模拟结果与分析 |
| §5.3.1 电子束熔覆热应力分布 |
| §5.3.2 不同路径下应力变化曲线图 |
| §5.4 工艺参数对残余应力分布的影响 |
| §5.4.1 电子束束流的影响 |
| §5.4.2 扫描速度的影响 |
| §5.4.3 束斑直径的影响 |
| §5.5 本章小结 |
| 第六章 实验验证及性能分析 |
| §6.1 实验材料的选取 |
| §6.1.1 基体材料 |
| §6.1.2 涂层材料 |
| §6.2 涂层制备工艺及设备 |
| §6.2.1 涂层制备 |
| §6.2.2 电子束熔覆设备 |
| §6.3 熔覆实验与模拟结果验证 |
| §6.4 电子束熔覆层的组织形貌分析 |
| §6.4.1 金相制备及观察设备 |
| §6.4.2 不同熔覆层的形貌及微观组织分析 |
| §6.5 高温氧化性能检测与分析 |
| §6.5.1 高温氧化实验 |
| §6.5.2 氧化动力学曲线 |
| §6.5.3 氧化层表面行貌及组成 |
| §6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| §7.1 全文总结 |
| §7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间主要研究成果 |
