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大型带法兰封头热成形开裂部位的空穴扩张比预测

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压力容器 2010年第11期27卷 18-24页

作者：汪程鹏张建国杨晓禹孙建新西北工业大学材料科学与工程学院陕西西安710072 中国一重集团天津重工有限公司天津300457 通裕重工股份有限公司山东德州251200

以大型带法兰封头的热成形工艺Deform-3D软件模拟过程为研究对象,从细观力学和塑性力学角度出发,将空穴扩张比理论与有限元方法相结合,利用损伤力学的空穴扩张比理论,计算了成形中封头易开裂部位的空穴扩张比,对易开裂部位进行了粗略的... 详细信息

以大型带法兰封头的热成形工艺Deform-3D软件模拟过程为研究对象,从细观力学和塑性力学角度出发,将空穴扩张比理论与有限元方法相结合,利用损伤力学的空穴扩张比理论,计算了成形中封头易开裂部位的空穴扩张比,对易开裂部位进行了粗略的定性预测,同时还考虑锻造温度、变形速度和摩擦因子对空穴扩张比的影响。结果表明,大型带法兰封头成形的易开裂部位是在半球形外表面,在有效范围内,变形温度高,变形速度低,润滑条件好,材料的空穴扩张比就较小,材料就越不容易开裂。

关键词：带法兰封头热成形开裂部位空穴扩张比

一个新的韧性复合型断裂控制参数——空穴扩张比

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西安交通大学学报 1998年第10期32卷 105-107页

作者：左宏陈宜亨郑长卿西安交通大学西北工业大学

通过系统的实验及计算分析，发现：空穴扩张比极大值区对应于裂纹的启裂区，启裂时钝化裂端前缘空穴扩张比的临界值不敏感于复合比的变化，可作为裂纹启裂时的控制参数．

关键词：复合型断裂空穴扩张比裂纹启裂扩展材料

20g钢裂纹尖端区域临界空穴扩张比及裂纹起裂条件

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机械强度 1991年第4期13卷 37-41,74页

作者：朱汉兴李长春李光霞华中理工大学力学系

采用随动强化模型对三点弯曲试件进行弹塑性有限元分析,讨论了裂纹尖端的张开位移与最大应变间的关系。同时,从 Rice—Tracey的空穴模型出发,用数值积分的方法计算 V _G 值。对韧性材料裂尖空洞的形成原因,空洞与主裂纹汇合的条件等进... 详细信息

采用随动强化模型对三点弯曲试件进行弹塑性有限元分析,讨论了裂纹尖端的张开位移与最大应变间的关系。同时,从 Rice—Tracey的空穴模型出发,用数值积分的方法计算 V _G 值。对韧性材料裂尖空洞的形成原因,空洞与主裂纹汇合的条件等进行了分析探讨,所得结果与本文的实验及文献[8]的结果是一致的。

关键词： 20g钢空穴扩张比张开位移断裂应变起裂条件有限元弹塑性裂纹尖端

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WSM50C钢的裂尖塑性损伤与断裂

材料科学与工艺 1993年第3期1卷 1-5页

作者：周利李世辉郑长卿西北工业大学

本文利用一组紧凑拉伸(CT)试样。测定了WSM50C高炉钢板材料的J_(?)阻力曲线和断裂韧性J_(IC),并采用液氮冲剖试样技术,在扫描电镜下研究了裂纹尖端附近材料塑性损伤与断裂的细观力学行为。观测研讨了内部空穴的演化规律。结果表明,裂尖... 详细信息

本文利用一组紧凑拉伸(CT)试样。测定了WSM50C高炉钢板材料的J_(?)阻力曲线和断裂韧性J_(IC),并采用液氮冲剖试样技术,在扫描电镜下研究了裂纹尖端附近材料塑性损伤与断裂的细观力学行为。观测研讨了内部空穴的演化规律。结果表明,裂尖附近的塑性损伤与断裂可以用细观空穴扩张比参数R/R_0来描述。当J空穴扩张比R_C/R_0是表征材料塑性破坏的材料常数。

关键词：空穴扩张比裂纹断裂钢板

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大型锻件镦粗侧表面开裂研究

大型锻件镦粗侧表面开裂研究

作者：王子亮燕山大学

学位级别：硕士

现代金属加工工业的迅速发展,要求重型机械制造业提供优质大锻件。大锻件是由钢锭锻造而成。钢锭不可避免的存在偏析、疏松、微裂纹等组织缺陷。钢锭越大,缺陷越严重。为了获得优质锻件,必须通过锻造消除这些缺陷。镦粗是大锻件制造工... 详细信息

现代金属加工工业的迅速发展,要求重型机械制造业提供优质大锻件。大锻件是由钢锭锻造而成。钢锭不可避免的存在偏析、疏松、微裂纹等组织缺陷。钢锭越大,缺陷越严重。为了获得优质锻件,必须通过锻造消除这些缺陷。镦粗是大锻件制造工艺中极为重要的工序,其主要目的是增大锻比,压合内部空洞缺陷,提高材料性能。镦粗过程中,由于存在摩擦,难变形区内晶粒粗大、心部拉应力产生缺陷、变形不均匀导致侧表面开裂。其中侧表面的开裂是最普遍的,往往导致大锻件的报废。金属塑性变形过程中裂纹的产生、发展最终导致宏观断裂的现象是受金属组织结构、应力状态、变形速率等许多因素影响的复杂过程,但最终原因还是由于金属内部夹杂物和第二相质点等缺陷在界面处分离形成空穴。空穴在一定外界条件下扩张,继而发生聚合或连接,最终形成宏观裂纹。从塑性材料裂纹出现的内部机理出发,将临界空穴扩张比理论应用于实际镦粗工艺中,解决了镦粗工艺中侧表面开裂的判定问题。裂纹的形核与扩张是由于不均匀变形而诱发的,为描述镦粗过程中的变形不均,定义了镦粗鼓形系数,通过数值模拟分析,得到了鼓形系数在镦粗过程中与周向应力与轴向应力之间的关系,最终确立了鼓形系数与表征材料应力状态的应力三轴度之间的一一对应关系。通过建立鼓形系数与应力三轴度之间的对应关系,简化了变形过程中求解空穴扩张比的过程,使在实际生产过程中应用临界空穴扩张比理论对镦粗侧表面开裂的判定成为可能。

关键词：锻造大锻件镦粗鼓形系数空穴扩张比侧表面开裂

2.25Cr1Mo0.25V钢变形过程中缺陷控制的模拟研究

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2.25Cr1Mo0.25V钢变形过程中缺陷控制的模拟研究

作者：张少杰太原科技大学

学位级别：硕士

随着科技、经济的快速发展,电力、化工、造船、军工等工业装备不断趋向于大型化、高性能,因而关键大锻件所需钢锭也越来越大。大锻件通常的工作条件差,载荷大,安全可靠性要求高,因此质量要求也极为严格。可是,随着钢锭尺寸的不断增加,... 详细信息

随着科技、经济的快速发展,电力、化工、造船、军工等工业装备不断趋向于大型化、高性能,因而关键大锻件所需钢锭也越来越大。大锻件通常的工作条件差,载荷大,安全可靠性要求高,因此质量要求也极为严格。可是,随着钢锭尺寸的不断增加,疏松、缩孔的缺陷也更为严重,这种凝晶缺陷的存在破坏了金属的连续性,容易使锻件内部形成应力集中与裂纹等。因此,研究疏松的压实,探索疏松压实效果的条件,提高锻件的致密性,将有助于提升锻件的质量,如安全可靠性。为了全面研究锻件内部的疏松缺陷在锻造过程中的变化,本文运用数值模拟与物理模拟相结合的方法,应用有限元软件DEFORM建立模型进行数值模拟,通过应力三维度,罗德系数及空穴扩张比研究锻件内部各个区域的力学行为;然后用物理模拟实验去验证,本文试验材料2.25Cr1Mo0.25V钢取自于二重的240吨大型钢锭芯部,此处疏松应最为严重,如若压实此处疏松,则其他部位将能得到致密性的结构,为了更符合实际,按照锻造主变形工序进行试验,并且采用当前cus系列的超声波探伤仪进行检测工件,确定材料内部的疏松缺陷的位置;通过先前的数值模拟和锻造试验对比,验证所提出结论的正确性。本文的主要研究内容及结论如下:(1)在单工步镦粗高径比为1.5的情况下,压下量为30%时,心部的应力三维度的值为负值,处于三向压应力状态,罗德系数为正值,处于压缩类变形,将有利于缺陷的闭合或者锻合。当压下量到达40%时,侧表面的应力三维度为正值,处于拉应力状态,而罗德系数为负值,是伸长类变形,且空穴扩张比的值为0.563,较大,将有进一步扩大疏松缺陷的趋势;(2)在单工步拔长时,砧宽比W/H为0.8和料宽比B/H为1情况下,拔长时的双面压下量为20%时,在砧子下面心部没有不会出现横向拉应力,此处处于压应力状态,且处于压缩类变形,将有利于疏松缺陷的闭合或锻合。(3)经过多次的墩、拔数值模拟,在前面研究单工步镦粗、拔长的基础上,研究连镦连拔,心部经过两墩两拔时,心部的应变较大,且是压缩类应变,应力三维度的值为负值,是处于压应力状态,此区域将有利于疏松缺陷的闭合。通过物理试验得出了经过连镦连拔之后,坯料中心部位的疏松已压实,且随着锻比的增大,晶粒的变化更加均匀。

关键词： 2.25Cr1Mo0.25V 大型钢锭应力三维度罗德系数空穴扩张比疏松压实

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大型带法兰封头锻造工艺研究

大型带法兰封头锻造工艺研究

作者：汪程鹏燕山大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速发展,对电力的需求量急剧增加,建立百万千瓦级核电站迫在眉睫,然而我国在核电技术发展方面还有很多技术难题未能很好解决。核电机组中的压力容器是核反应堆的核心部件,而封头则是组成压力容器的关键零件。由于带法兰... 详细信息

随着我国经济的高速发展,对电力的需求量急剧增加,建立百万千瓦级核电站迫在眉睫,然而我国在核电技术发展方面还有很多技术难题未能很好解决。核电机组中的压力容器是核反应堆的核心部件,而封头则是组成压力容器的关键零件。由于带法兰封头的法兰处壁厚远大于球冠处厚度,采用常规封头的成形工艺方法已不再适用,需要研究新的成形方法。本文介绍了大型的核电压力容器带法兰封头整体的锻造工艺,以有限元分析软件DEFORM-3D为分析平台,通过正向模拟方法对毛坯和模具进行优化选择。分析了封头的成形过程,结果表明封头成形过程可分为成形初期、中期和后期三个阶段。计算了各个时期封头的封头壁厚减薄量,揭示了封头成形的应力应变状态。通过对封头锻造工艺过程的三维刚粘塑性热力耦合有限元数值模拟,获得了不同压下量下封头的形状系数及其内部温度场、应力场、应变场、变形载荷和流动速度场的影响规律。在热力耦合模拟的基础上,利用损伤力学的空穴扩张比理论,研究计算了成形中封头的内部空穴扩张比,对易开裂部位进行了预测;同时还考虑变形速度、摩擦因子和锻造温度对空穴扩张比的影响。通过对模拟结果深入的分析,揭示了大型带法兰厚壁封头锻造成形规律,对制定大型带法兰厚壁封头锻造工艺具有重要理论指导意义和实用价值。

关键词：锻造空穴扩张比开裂封头热力耦合

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40Cr钢韧脆转变的力学行为和断裂形态

理化检验（物理分册） 1994年第2期30卷 11-14,62页

作者：冯苏宁宝山钢铁(集团)公司钢铁研究所上海201900

研究了300余件40Cr钢轧制态和调质态试样在20℃至—196℃范围内温度与应力对该材料的韧脆转变力学行为和微观断裂机制的影响。得出了宏观断裂参数和微观特征参量之间的某些半经验半定量关系。

关键词：空穴扩张比断裂韧脆转变合金钢