检索结果-南通市图书馆

作者：戚洪飞江苏大学

学位级别：硕士

将超声应用在传统针灸,通过高频振动传递到针上,形成对穴位周围软组织(超弹性材料)的振动刺激。目前对于这种小尺寸的超声振子的设计方法还很少,超声与细长针(毫针)的振动耦合特性还不明确,以及超声振动作用到软组织(超弹性材料)上的振... 详细信息

将超声应用在传统针灸,通过高频振动传递到针上,形成对穴位周围软组织(超弹性材料)的振动刺激。目前对于这种小尺寸的超声振子的设计方法还很少,超声与细长针(毫针)的振动耦合特性还不明确,以及超声振动作用到软组织(超弹性材料)上的振动特性的研究还很少见,因此还需要做进一步的研究。本文针对传统针灸和超声相结合的一种新的针灸仪器进行了振子设计与振动特性研究。通过有限元仿真软件对超声振子进行仿真分析,实现了纵振超声振子的设计,得出了后盖板尺寸和变幅杆尺寸变化对超声振子特征频率的影响规律;研究了振子连接件与细长针的耦合振动特性,以及超声振动作用到超弹性材料上的振动特性;对超声振子的阻抗特性和振动特性进行了测试分析。主要研究工作和成果如下:(1)通过文献检索,归纳分析了超声针灸的超声振动评价指标参数,并将其作为超声与传统针灸相结合的超声针灸仪器的设计目标;研究了四分之一波长(λ/4)夹心式压电换能器与四分之一波长(λ/4)悬链线形变幅杆的等效电路,并推导了超声针灸振子的共振频率方程;优化了频率60kHZ,外径10mm的纵向振动的超声振子,设计了超声针灸的振动系统和装置。(2)基于商用软件,建立了超声振子的有限元简化模型,进行了超声振子“特征频率”和“频域”的研究,对后盖板尺寸和变幅杆尺寸改变对超声振子特征频率的影响规律进行了研究。(3)通过对连接件和细长针(毫针)之间的连接耦合特性进行仿真研究。结果表明,振动在细长针上具有可传递性,非谐振状态下的细长针的输出端位移具有波动性特点;通过对超声振动作用到软组织(超弹性材料)上的振动特性的仿真分析,获得了不同超声频率和不同振幅下超弹性材料随挤压量的应力分布规律,并对应力区域产生的能量进行了表征。(4)根据仿真、理论分析和设计优化,完成了超声针灸仪器的加工和装配,并进行了阻抗分析测试和振幅测试实验,获得了超声振子的实际谐振频率和针尖位移量;通过实验测试数据与理论仿真数据比较分析,验证了超声针灸设备设计的合理性。

关键词：超声针灸振子细长针振动特性

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基于超声导波的管道焊缝区缺陷检测研究

基于超声导波的管道焊缝区缺陷检测研究

作者：刘秋阁江苏大学

学位级别：硕士

为保障管道运行安全,需要对其进行定期检测,超声导波相对传统无损检测技术具有传播距离远、检测效率高等优点,近年来有很多研究将超声导波应用到管道缺陷检测中,但是因超声导波和焊接结构的复杂性,较少有针对管道焊缝区(焊缝及其邻近区... 详细信息

为保障管道运行安全,需要对其进行定期检测,超声导波相对传统无损检测技术具有传播距离远、检测效率高等优点,近年来有很多研究将超声导波应用到管道缺陷检测中,但是因超声导波和焊接结构的复杂性,较少有针对管道焊缝区(焊缝及其邻近区域的总称)缺陷的详细研究。而焊缝区缺陷,是影响管道安全的重要因素,所以对管道焊缝区缺陷超声导波检测方法的研究有很大现实意义。本文通过数值模拟和试验方法,针对焊缝裂纹、孔洞缺陷,近焊缝裂纹、孔洞缺陷,多焊缝管道焊缝裂纹缺陷及充水与埋地管道焊缝裂纹缺陷,进行了检测分析,研究了不同缺陷对焊缝回波的影响,为管道焊缝区缺陷的检测提供了依据。本文主要工作和成果如下:1)在导波的形成机理和频散现象等导波理论的基础上,分析了真空、充水与埋地管道中超声导波的频散曲线,确定了导波检测激励信号与激励频率的选择方法,研究了管道焊缝区的结构和缺陷,提出了用于判断管道焊缝区缺陷的对称与非对称模态分离算法。2)结合焊缝区结构和超声导波的复杂性,基于ANSYS有限元分析软件建立了管道焊缝区缺陷分析模型,通过分析轴向及周向位移云图,研究了焊缝处模态转换情况,并应用对称与非对称模态分离算法,分析了不同缺陷焊缝回波中的非对称模态,及其随缺陷截面缺损率变化的情况。3)建立了导波激励接收试验系统,设计了试验方案,分别对焊缝区裂纹、孔洞缺陷,多焊缝管道焊缝裂纹缺陷进行了试验研究,应用对称与非对称模态分离算法研究了焊缝回波中的非对称模态。研究发现,含缺陷的焊缝回波与不含缺陷的焊缝回波相比,非对称模态明显增多,当非对称模态与对称模态幅值比大于0.2时,基本可以判断焊缝区含有缺陷,且非对称模态与对称模态幅值比随缺陷截面缺损率的增大而增大;考虑到实际应用情况,还进行了充水与埋地管道焊缝裂纹缺陷的导波检测试验。本文使用超声导波检测管道焊缝区缺陷,通过数值模拟与试验研究,证明了应用超声导波检测管道焊缝区缺陷的可行性,研究工作为判断管道焊缝区缺陷提供了理论与工程应用依据。

关键词：超声导波焊缝区缺陷模态分离算法数值模拟试验

激光冲击与冲压条件下镁合金板材的成形特性对比研究

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激光冲击与冲压条件下镁合金板材的成形特性对比研究

作者：王勇良江苏大学

学位级别：硕士

镁合金是目前最轻的金属结构材料,已在航空航天、汽车、电子等领域得到广泛应用。但是,镁合金板材具有变形抗力大、室温滑移系少及织构引起的强烈各向异性等塑性成形特点,故实际成形中多采用热成形,但利用热成形方法需制作大量的耐高温... 详细信息

镁合金是目前最轻的金属结构材料,已在航空航天、汽车、电子等领域得到广泛应用。但是,镁合金板材具有变形抗力大、室温滑移系少及织构引起的强烈各向异性等塑性成形特点,故实际成形中多采用热成形,但利用热成形方法需制作大量的耐高温模具,从而大大增加了产品的研发周期和制造成本。激光冲击成形是一种新兴的塑性成形技术,与传统成形方法相比,它具有成形压力高、应变率高、成形无需模具等优点,特别适合变形抗力大、低温难成形的金属板材塑性成形。基于镁合金的塑性成形特点和传统成形方法的不足,本文以AZ31镁合金轧制板材为研究对象,采用激光冲击成形和传统冲压成形方法,对比研究其成形特性和各向异性行为。主要工作和结果有以下几点:1)对AZ31镁合金板材的冲压特性进行数值模拟和实验研究。结果表明:在本文的实验条件下,板材极限拉深深度随温度的增加而增大,200℃时达到最大值,200℃以后反而减小,由此说明,并不是温度越高越有利于成形。2)研究了激光脉冲能量和冲击次数对AZ31镁合金板材成形深度的影响。结果表明:随着脉冲能量的增大,板材成形深度呈非线性递增趋势,在板料达到成形极限前,成形深度随冲击次数的增加而增大。冲击次数过多,板料的强化效应增大,脉冲能量过大容易使板材过早破裂,不能充分发挥板材的成形性能,要使板料获得较大的变形量,需要综合考虑脉冲能量和冲击次数的关系。3)对比研究了AZ31镁合金板材在激光冲击成形与冲压拉深成形条件下的失效形式。结果表明:镁合金板材在激光冲击成形条件下表现出与冲压成形时不同的失效行为,激光冲击波载荷作用下板材的破裂是一个动态过程,裂纹扩展具有多方向性,并且有层裂现象产生。4)对比研究了AZ31镁合金板材在激光冲击成形与冲压成形条件下的各向异性行为。结果表明:利用激光冲击成形可以在较低的温度条件下减小镁合金板材的各向异性,冲压成形条件下,板材各向异性特征随温度升高而减弱,激光冲击成形条件下,温度低于200℃时,板材各向异性特征较冲压条件下弱,各向异性特征随温度升高而减弱200℃时最不明显,200℃以后反而有所增强,并在240℃以后超过冲压条件下的各向异性特征。

关键词： AZ31镁合金轧制板材激光冲击成形冲压成形成形特性各向异性

基于OneNET与LabVIEW的超声导波管道缺陷检测系统研究与设计

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基于OneNET与LabVIEW的超声导波管道缺陷检测系统研究与设计

作者：吴搏江苏大学

学位级别：硕士

管道运输对经济发展与国防工业具有重要作用,实际使用中由于无法全面检测管道缺陷而造成重大安全事故,因此需要针对管道采用一种高效、准确、便捷的无损检测技术来有效降低管道安全风险。超声导波检测技术相比传统检测手段具有独特的技... 详细信息

管道运输对经济发展与国防工业具有重要作用,实际使用中由于无法全面检测管道缺陷而造成重大安全事故,因此需要针对管道采用一种高效、准确、便捷的无损检测技术来有效降低管道安全风险。超声导波检测技术相比传统检测手段具有独特的技术优势,论文基于超声导波检测理论研究并设计了一套超声导波管道缺陷检测系统,系统由检测终端、数据传输云平台以及Lab VIEW客户端三部分组成。主要研究内容如下:(1)文章对系统检测信号进行研究。理论研究了管道导波模型与缺陷检测原理,对拟实验管道中导波传递特性进行仿真,从频散曲线仿真结果中优选50-180k Hz频段L(0,2)模态导波,并采用窄带激励方式对优选信号进行调制,达到增强激励信号主瓣抑制旁瓣效果,通过仿真验证了调制信号的缺陷轴向分辨性能增强并确定了激励信号参数;对于采集信号进行非平稳信号处理算法研究,使用优化后的小波全局软阈值滤波算法达到采集信号显著降噪效果。结合理论研究与实际管道检测需求拟定了技术指标,详细阐述系统的软硬件设计方案。(2)根据硬件设计方案进行硬件选型,设计了多路信号激励电路、多路信号采集电路、控制逻辑电路等核心电路。为满足对称导波模态激励与管道任意象限缺陷检测要求,信号激励与采集电路能够并行或单独工作,设计了相应的控制逻辑电路使得8片波形激励与波形采集存储器并行或单独地存储或写入数据;设计频率可调方波发生器实现不同激励与采样频率,采用程控放大器实现了信号采集增益可调,利用无线模块使检测终端接入数据传输云平台。(3)根据软件设计方案将软件设计分为三部分。依托中移物联平台One NET与EDP物联网协议,搭建了检测终端与客户端数据双向实时传输云平台;采用模块化设计方法对终端控制,设计了功能模块程序与通讯协议,实现了采集数据云平台传输;针对检测过程与用户交互事件不同步及数据处理问题提出了基于生产者-消费者与状态机器的客户端软件架构,保证了检测过程自动控制与用户交互事件高效并行运行。对检测波形调用MATLAB滤波程序进行降噪处理,另设计了包括生成报表与数据保存等功能,满足用户多种检测任务需求。(4)系统经调试对各模块性能验证,并对人工焊缝及孔洞缺陷的管道进行现场试验。对同一管道先采用四通道激励,利用70-110k Hz频率激励信号检测获得稳定检测值,所用频率下检测值与实际管道缺陷位置误差范围满足±0.5%检测精度要求;然后采用对称双通道激励检测发现,由于激励传感器数量减少,检测结果波峰幅值约降至四通道激励时1/2,但缺陷位置检测值与全通道检测结果对应,对比试验验证了系统多通道检测性能的稳定性、准确性与可靠性,多轮试验结果表明系统性能达到设计要求。

关键词：管道超声导波缺陷检测 LabVIEW OneNET

脉冲电流辅助激光冲击强化2024-T4铝合金的力学性能和微观组织形貌研究

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脉冲电流辅助激光冲击强化2024-T4铝合金的力学性能和微观组织形...

作者：王思理江苏大学

学位级别：硕士

随着工业的不断发展,对铝合金构件的综合性能提出了更高的要求,而传统的强化技术,包括机械喷丸、冷挤压、热处理等,都存在着加工周期长、工艺流程繁杂、强化效果不理想等问题。激光冲击强化是目前较为高效的表面强化手段,可以在强化后... 详细信息

随着工业的不断发展,对铝合金构件的综合性能提出了更高的要求,而传统的强化技术,包括机械喷丸、冷挤压、热处理等,都存在着加工周期长、工艺流程繁杂、强化效果不理想等问题。激光冲击强化是目前较为高效的表面强化手段,可以在强化后的构件近表面区域形成一层较深的残余压应力层并且能够使晶粒得到细化,但是当工件较厚时,强化效果有限。而脉冲电流辅助加工技术能在极短的时间内将多种能量耦合场(热-电-力)输入进材料,可以改变材料的微观组织与降低流变应力。因此将电流引入激光冲击强化处理中,会在表面能够形成更大的残余压应力并产生更厚的塑性变形层,进而提高强化效果。本文以试验为主,并结合理论分析与数值模拟的方法,首先理论分析了电辅助强化的可行性,其次采用热电场耦合数值模拟与试验相结合的方法分析热电场分布,最后对脉冲电流辅助激光冲击化后2024-T4铝合金构件的力学性能与微观组织形貌进行研究,并探索分析了强化机理。主要研究内容与相关结论如下:(1)采用ANSYS数值分析软件建立热电耦合的模型,并结合实际测温的试验结果分析了不同参数脉冲电流对热电场分布影响的规律。研究表明,集肤效应、温升速度、最终趋于稳定的温度以及温度趋于稳定的时间,这些参数都会随着峰值电流、占空比、频率的提高而增大;峰值温度与温升效率会随着频率升高而提高,当频率越高时集肤效应也会越明显,表面的电流密度会明显高于试样内部,且表面与试样内部的电流密度差值会随着频率的提高而提高。(2)对2024-T4铝合金试样进行不同通电方式、不同电流密度下的电辅助激光冲击试验,研究了不同工艺下2024-T4铝合金的显微硬度、残余应力分布与拉伸性能。研究表明,相比于单一激光冲击处理,预通电、协同通电辅助强化两种处理方式获得了更高的显微硬度与残余应力,且协同处理提升更多,冲击强化后通电处理出现了较小的负增益;与单一激光冲击强化相比,脉冲电流协同辅助激光冲击强化处理后抗拉强度明显提高,而延伸率下降不显著。(3)通过对材料微观组织的观察,发现材料表面的晶粒平均尺寸从75μm(未处理)降至50μm(LSP)与25μm(LSP-DAE),且电流协同辅助激光冲击强化(LSP-DAE)处理后,材料表面中出现了明显的再结晶的细小晶粒;LSP-DAE处理后,在厚度方向上的晶粒细化层深度达到了510μm,晶粒尺寸也明显小于未处理与单一激光强化处理试样;分析XRD图谱,发现LSP-DAE处理后的试样(200)峰半高宽值大于LSP与未处理试样。(4)通过疲劳试验,发现LSP-DAE与LSP处理后,疲劳寿命相较于未处理试样分别提高了119.19%与79.96%;由于LSP-DAE在近表层区域形成了比单一LSP处理厚度更深的晶粒细化层与残余压应力层,致使疲劳裂纹的扩展速率下降,且主裂纹生长区也被限制在更小的区域内,大部分主扩展裂纹被限制集中于试样中部区域,先在垂直于厚度方向以近似平行水流的方式生长一段距离后,之后呈扇形向表面扩展;根据理论分析,揭示了在LSP-DAE处理时,是由于同时引入了多种能场并与激光冲击波共同作用于试样的缘故,从而提升了材料的综合性能。

关键词： 2024-T4铝合金脉冲电流激光冲击强化晶粒细化力学性能

铝合金变速箱箱体双重挤压铸造工艺与性能研究

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铝合金变速箱箱体双重挤压铸造工艺与性能研究

作者：许若震江苏大学

学位级别：硕士

变速箱箱体作为车辆传动系统的重要零件,以铝合金代替铸铁、以挤压铸造代替砂型铸造,不仅能够降低工程车辆的整体重量,还可以改善箱体的散热性能,提高生产效率。但是,对于箱体局部部位较厚,铸件内部容易产生缩松、缩孔缺陷,本文使用双... 详细信息

变速箱箱体作为车辆传动系统的重要零件,以铝合金代替铸铁、以挤压铸造代替砂型铸造,不仅能够降低工程车辆的整体重量,还可以改善箱体的散热性能,提高生产效率。但是,对于箱体局部部位较厚,铸件内部容易产生缩松、缩孔缺陷,本文使用双重挤压铸造工艺,对厚大部位采用局部加压的方式,提高铸件质量。本文通过数值模拟、生产试验和X射线检测、金相组织分析、力学性能分析、断口形貌分析等方法,研究了不同工艺参数对变速箱箱体质量与性能的影响,并进行了局部加压试验,主要研究工作和成果如下:(1)根据变速箱箱体的结构特点,对箱体的双重挤压铸造工艺进行了分析,并设计了变速箱箱体双重挤压铸造模具。(2)使用ProCAST模拟软件,以浇注温度、压射比压、模具预热温度三个因素进行了三因素、三水平正交试验。模拟结果表明:浇注温度为680℃,压射比压为120MPa,模具预热温度为200℃时,铸件本体的缩松、缩孔最小,初步确定了挤压铸造工艺参数。(3)在初步确定的工艺参数下进行了充型、凝固过程仿真和缺陷预测,结果表明,充型过程无明显的卷气、紊流等现象;凝固过程可以实现定向凝固,有利于压力的传递;未出现有害的铸造应力,铸件本体的缩松、缩孔仅出现在有待局部加压部位,为局部加压工艺的实现奠定基础。(4)设计了六组工艺参数进行挤压铸造试验,从力学性能、微观组织和断口形貌方面,进行了研究分析,并对最佳的一组工艺参数进行局部加压。结果表明,最佳工艺参数为:浇注温度为680℃,压射比压为120MPa,模具预热温度为200℃,局部加压力为135MPa,加压延时选用26～30s中的5个值,以单一变量法确定最佳加压延时为27s。在该工艺参数下,铸件晶粒细小、圆整且分布均匀,经过T6热处理的试样抗拉强度为327MPa,延伸率为3.5%,铸件内部无铸造缺陷。

关键词：双重挤压铸造变速箱箱体铝合金工艺参数

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金属薄板激光冲击成形性能研究

金属薄板激光冲击成形性能研究

作者：杜志伟江苏大学

学位级别：硕士

激光冲击成形是利用激光产生的冲击波使金属板料产生塑性变形的一种新型的板料塑性成形技术,是激光在金属板料成形领域新的应用。本文在分析了国内外激光冲击成形研究的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS对金属薄板激光垂直冲击成形和斜... 详细信息

激光冲击成形是利用激光产生的冲击波使金属板料产生塑性变形的一种新型的板料塑性成形技术,是激光在金属板料成形领域新的应用。本文在分析了国内外激光冲击成形研究的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS对金属薄板激光垂直冲击成形和斜冲击成形的成形性能进行了研究,并制作了金属板料激光冲击成形极限图;通过实验研究了激光冲击下铝合金板料的变形特性、影响板料变形大小的主要因素,为实现激光大面积冲击成形和优化激光冲击成形工艺参数提供了依据。本文主要工作和结果有以下几点:1.首次提出了金属板料激光冲击成形极限的研究,利用ABAQUS制作出了铝合金板料3003H16的激光冲击成形极限图;2.通过对成形深度、板料厚度、应变路径及应力分布分析,研究了激光参数、板料参数和边界条件对金属薄板激光冲击成形性能的影响;3.根据激光斜冲击成形的理论,建立了激光斜冲击成形的有限元模型,并分析了激光光束入射角度对板料深度方向最大变形量和偏向量的影响以及对板料成形性能的影响;4.实验研究了单点冲击下激光参数、板料参数以及边界条件等因素对铝合金板料激光冲击成形的影响。研究表明:当激光冲击波的压力大于板料动态屈服强度时,变形量随激光能量、光斑尺寸、凹模孔径的增大呈非线性递增;变形量随着冲击次数的增加而增大,但增加幅度逐渐减小;相同形状的板料尺寸越大变形量越小,圆形板料比方形板料有更好的成形性能

关键词：激光冲击成形极限应变路径斜冲

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金属薄板激光冲击成形断裂准则研究与探索

金属薄板激光冲击成形断裂准则研究与探索

作者：石朝阳江苏大学

学位级别：硕士

激光冲击成形是利用激光产生的冲击波使金属板料产生塑性变形的一种新型的板料塑性成形技术,是激光技术在金属板料成形领域的新应用。自激光冲击成形概念提出以来,人们就希望尽快将该项技术应用于实际生产。但是把这一成形技术步入实用... 详细信息

激光冲击成形是利用激光产生的冲击波使金属板料产生塑性变形的一种新型的板料塑性成形技术,是激光技术在金属板料成形领域的新应用。自激光冲击成形概念提出以来,人们就希望尽快将该项技术应用于实际生产。但是把这一成形技术步入实用化阶段还有许多关键技术问题,如准确预测板料激光冲击成形中的破裂问题,是亟待解决的问题之一。基于此,本文对金属薄板激光冲击成形的断裂准则进行研究,希望能够解决金属薄板激光冲击成形中的破裂问题,为预测板料的成形性能提供判据,保证成形质量,同时为激光冲击成形参数优化提供依据。本文主要工作和结果有以下几点:1.金属薄板激光冲击成形的理论研究。在分析国内外激光冲击成形研究的基础上,研究激光冲击波作用下的力学效应及其对板料的变形行为;分析薄板激光冲击成形的断裂机理,认为厚度的明显减薄是板材发生集中性失稳的最直观表现,厚度变化的参数可以作为板料失稳判据;2.激光冲击成形厚度变薄率准则的建立。参考常规冲压成形厚度变薄率准则,通过激光冲击成形破裂试验确定准则中的相关参数值,建立适应于薄板激光冲击成形的厚度变薄率准则;并建立仿真模型,对试验过程进行数值仿真分析,仿真分析和试验符合良好,该准则基本适用于板料激光冲击成形的破裂判据;3.断裂准则的应用。应用该断裂准则进行数值模拟,选择三种具有代表性的板料尺寸,研究板料尺寸参数对激光冲击成形成形性能的影响,发现板料尺寸不同,其厚度变薄极限和成形深度极限也各有不同。

关键词：激光冲击成形厚度减薄率试验成形性能

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新能源汽车电机壳体挤压铸造工艺研究

新能源汽车电机壳体挤压铸造工艺研究

作者：杨青江苏大学

学位级别：硕士

由于节能减排的需求,电机壳体作为新能源汽车电机驱动系统的重要零部件,其材料由铝合金替代铸铁,不仅降低汽车自身重量,还改善了电机的散热效果。但是,常规铸造工艺下,铝合金电机壳体制件内部易产生缩松缩孔,制件气密性低,本文使用挤压... 详细信息

由于节能减排的需求,电机壳体作为新能源汽车电机驱动系统的重要零部件,其材料由铝合金替代铸铁,不仅降低汽车自身重量,还改善了电机的散热效果。但是,常规铸造工艺下,铝合金电机壳体制件内部易产生缩松缩孔,制件气密性低,本文使用挤压铸造工艺代替常规铸造工艺,提升电机壳体成形质量、气密性、产品合格率。本文选用ADC12铝合金,结合数值模拟和试验分析,应用挤压铸造工艺制备电机壳体。通过数值仿真、X-ray探伤、密度分析、力学性能分析、气密性分析等方法,研究了不同工艺参数对电机壳体成形质量和气密性的影响,并通过优化的工艺参数获得性能优良的电机壳体。本文主要研究工作如下:(1)结合电机壳体零件的结构和性能要求,对电机壳体挤压铸造工艺分析及设备参数核算,设计了电机壳体铸件模型,选用了合适的机型,初步确定了间接挤压铸造试验的工艺参数。根据电机壳体铸件模型,对铸件结构分析,设计了模内自动切离浇注系统的电机壳体间接挤压铸造模具。(2)利用ProCAST对电机壳体挤压铸造过程中充型和凝固仿真,验证电机壳体工艺设计合理性,结果表明:充型时没有紊流、卷气现象,制件定向凝固,利于压力传递。结合单一变量法,研究了浇注温度和模具温度对电机壳体缩松缩孔的影响规律。模拟结果表明:过低或者过高的浇注温度都不利于铸件缩松缩孔的改善,模拟发现浇注温度在680-700℃之间较为合理;随着模具温度的提高,铸件的缩松缩孔渐渐减少,当模具温度达到280℃时,电机壳体的缩松缩孔最少。铸件关键区域依然存在的缩松,在模具设计中可以设计局部补压装置来消除。(3)本文以比压、浇注温度和模具温度为变量设计了三因素三水平的正交试验,进行电机壳体间接挤压铸造试验。通过对铸件内外部质量检测、密度测定、显微组织观察、力学性能和气密性分析,结果表明:合适的浇注温度和模具温度有利于电机壳体充型质量,压力传递顺畅,补缩效果提高,缩松缩孔减少,晶粒组织圆整,力学性能优良;当比压增加至110MPa,电机壳体铸件缩松缩孔明显降低,致密度和力学性能显著提高。综合分析,最终确定了铝合金电机壳体最佳工艺参数:比压110MPa、浇注温度680℃、模具温度280℃、保压时间30s、冲头速度0.1m/s。在此工艺参数下生产,利用自行设计的气密性工装检测电机壳体气密性,气密性合格率达到86%。电机壳体以铝合金代替铸铁,符合轻量化要求,并且采用挤压铸造工艺生产,更加满足零件成形质量、气密性、合格率要求。

关键词：电机壳体挤压铸造铝合金工艺参数气密性

激光冲击强化小孔构件可靠性影响因素及P-S-N曲线研究

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激光冲击强化小孔构件可靠性影响因素及P-S-N曲线研究

作者：冯文龙江苏大学

学位级别：硕士

由于小孔构件结构中的应力集中问题,循环载荷下的疲劳是其失效的主要原因,利用激光冲击强化技术可以提高材料的疲劳可靠性。激光冲击强化技术主要通过改变残余应力场来提高寿命,但残余应力场影响因素众多。对激光冲击强化小孔构件可靠... 详细信息

由于小孔构件结构中的应力集中问题,循环载荷下的疲劳是其失效的主要原因,利用激光冲击强化技术可以提高材料的疲劳可靠性。激光冲击强化技术主要通过改变残余应力场来提高寿命,但残余应力场影响因素众多。对激光冲击强化小孔构件可靠性影响因素进行系统分析并建立P-S-N曲线,可以在分析应力强度与疲劳寿命的关系的基础上更好地控制影响因素,因此工作具有十分重要的究意义。本文在理论分析的基础上,通过仿真与试验相结合,研究在残余应力的基础上各因素对疲劳寿命的的影响,探索各因素对疲劳寿命的影响规律,建立P-S-N曲线,得出不同可靠度下应力与寿命的关系。主要研究内容及成果如下:(1)根据弹塑性力学,在分析激光冲击后残余应力的形成机制,应力强度因子理论和残余应力场的的基础上,对疲劳裂纹扩展速率以及疲劳扩展寿命影响机制进行研究。结果表明:激光冲击可以产生残余应力场,残余压应力可以降低裂纹应力强度因子与裂纹扩展速率,残余压应力导致循环应力幅值降低可以提高裂纹扩展寿命。(2)通过对激光冲击强化小孔构件的失效分析,研究疲劳寿命的主要影响因素,并从影响残余应力场的角度,研究各因素对疲劳寿命的影响规律。结果表明:激光冲击强化小孔构件的影响因素主要有材料、厚度以及激光冲击强化工艺,影响激光冲击残余应力场的形成,进而影响疲劳寿命。(3)通过ABAQUS软件平台,分析不同板厚、材料、峰值压力以及三因素联合作用下,激光冲击强化小孔构件残余应力场的分布规律。结果表明:厚度增大会使得孔壁压应残余拉应力值和区间增大,钛合金材料孔角的残余压应力比铝合金材料的大得多,功率密度增大残余压应力增大幅度降低,对孔壁残余压应力值影响最大的是材料,对表面残余压应力影响对大的是功率密度。(4)采用正交试验,运用疲劳统计分析方法对寿命数据进行处理,建立了P-S-N曲线进行可靠性分析与正交分析。研究得出:在相同可靠度条件下4mm钛合金大功率密度下的小孔构件的寿命最高;给出了对于多点激光冲击强化小孔的光斑大小、搭接率、冲击层数、冲击范围、功率密度、能量等参数的确定方法。研究表明,较小厚度下采用大功率密度冲击钛合金材料时的激光冲击强化小孔构件疲劳寿命可靠性最高;通过疲劳数据统计分析建立可以描述不同可靠度下寿命与疲劳强度的关系的P-S-N曲线,给出工艺参数的确定方法,对于提高构件疲劳可靠性以及选择最优工艺方案的选择有重要意义。

关键词：激光冲击强化可靠性小孔构件残余应力场 P-S-N曲线