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航空铝合金的冲击韧性研究

作　者: 王力军
导　师: 曾建民
学　校: 广西大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 冲击韧性有限元法铝合金动态分析氢热处理
分类号: V257
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 324次
引　用: 2次
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内容摘要

运用大型有限元分析软件ANSYS对冲击过程进行了仿真,分析了标准类型缺口冲击试样三维应力场,研究了夏氏V型、梅式U型、夏氏U型和夏氏钥匙型缺口冲击试样横、纵向中面应力状态及应力集中系数和冲击的动态过程,并通过改变缺口深度、曲率半径和缺口夹角,分析了影响冲击试样中面应力分布的形状因素。通过示波式冲击试验机详细记录锻造铝合金LD2的变形断裂过程,并与夏比(Charpy V)型缺口冲击试样有限元分析的结果进行了比较。对典型韧脆性材料的线弹性动态断裂特性进行了研究,建立了冲击载荷作用下动态裂纹起裂及扩展过程的动态分析方法。测试了不同氢含量HZL114A合金的冲击性能,分析了试样金相组织和断口宏、微观断裂特征,研究了不同缺口形式的冲击试样对氢含量的敏感性及断裂机制。通过设计航空铸造铝合金HZL201的热处理工艺,观察合金的宏观断口和变形,金相组织及断口扫描,测试合金的常温冲击、拉伸和硬度常规力学性能,分析了冲击载荷作用下材料的变形断裂过程,并结合拉伸、硬度试验原理,研究了其断裂机制,提出了判定航空铸造铝合金HZL201的韧脆性的一种新方法,且优化出具有综合常温力学性能的HZL201铝合金的热处理工艺。得出以下主要结论: (1)标准缺口试样存在着相似的应力状态,横向中面等效应力受应

全文目录

第一章绪论  13-23
  1.1 课题背景及研究意义  13-22
  1.2 课题主要研究内容  22-23
第二章冲击基础理论  23-38
  2.1 引言  23
  2.2 材料的弹塑性性质  23-24
  2.3 材料屈服准则  24-26
    2.3.1 特雷斯卡屈服准则(最大切应力条件)  24-25
    2.3.2 密塞斯屈服准则(能量条件)  25-26
  2.4 连续介质力学基本方程  26-29
    2.4.1 连续性方程  26
    2.4.2 动量方程  26
    2.4.3 几何方程  26
    2.4.4 本构方程  26-29
  2.5 单元刚度矩阵及等效节点载荷的形成  29-30
  2.6 边界条件和初始条件  30-31
  2.7 冲击问题的接触处理  31-32
  2.8 材料的失效或破坏  32-35
    2.8.1 破坏判断准则  32-34
    2.8.2 应力集中系数  34-35
  2.9 试验条件  35-38
    2.9.1 试验设备  35-36
    2.9.2 试验原理  36-37
    2.9.3 试验方法  37-38
第三章材料断裂力学原理  38-48
  3.1 引言  38-39
  3.2 断裂力学有关方面的研究现状  39-43
    3.2.1 宏观断裂力学  40-41
    3.2.2 微观断裂力学  41-42
    3.2.3 宏微观断裂力学  42-43
  3.3 当前断裂力学发展的几个问题  43-48
    3.3.1 断裂动力学  43-44
    3.3.2 三维裂纹问题  44
    3.3.3 空洞闭合纹问题  44-46
    3.3.4 断裂力学的计算方法  46-48
第四章冲击过程计算机模拟  48-59
  4.1 有限元法概述  48-50
  4.2 ANSYS软件简介  50-52
  4.3 计算机模拟原理  52-54
  4.4 计算机模拟步骤  54-55
  4.5 显式动力学有限元分析主要流程  55-57
  4.6 计算模拟条件  57
  4.7 计算模型定义  57-59
第五章计算结果分析  59-68
  5.1 位移场的空间分布  59-61
  5.2 各种类型缺口试样横中面(Z=0)应力情况  61-62
  5.3 各种类型缺口试样纵中面(X=0)应力情况  62-63
  5.4 各种类型缺口应力集中系数  63-64
  5.5 冲击试样缺口形状影响因素  64-65
  5.6 试样冲击等效应力动态显示  65-68
第六章典型韧脆材料冲击断裂行为研究试验  68-72
  6.1 引言  68
  6.2 试验材料  68-69
  6.3 试验方法  69
  6.4 试验结果及分析  69-72
第七章氢及缺口形式对铝合金冲击韧性的影响研究试验  72-79
  7.1 引言  72
  7.2 试验材料  72-73
  7.3 试验方法  73-74
  7.4 试验结果及分析  74-79
    7.4.1 试样缺口形式对氢含量的敏感性  74-76
    7.4.2 氢含量对合金冲击韧性的影响  76-79
第八章热处理对铝合金冲击韧性的影响研究试验  79-92
  8.1 引言  79-80
  8.2 试验材料  80
  8.3 试验方法  80-83
  8.4 试验结果及分析  83-92
    8.4.1 摆锤式冲击试验  83-87
    8.4.2 矩形拉伸试验  87-90
    8.4.3 维氏硬度试验  90-92
第九章结束语  92-96
  9.1 结论  92-94
  9.2 展望  94-96
致谢  96-97
参考文献  97-103
攻读硕士学位期间发表的学术论文  103

航空铝合金的冲击韧性研究

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