高强度钢加工表面残余应力及其对疲劳寿命的影响

发布时间：2017-08-01 18:14

  本文关键词：高强度钢加工表面残余应力及其对疲劳寿命的影响

  更多相关文章： Cr12MoV 车削 磨削 残余应力 疲劳

【摘要】：工件的疲劳寿命是表面性能中最重要的指标之一,而残余应力作为表面性能与加工工艺的桥梁起着举足轻重的作用。本文深入研究高强度钢在不同工艺下工件表面残余应力离散度与沿着深度曲线分布及其对疲劳寿命的影响。本文以淬火的Cr12MoV为实验材料,首先对选取的棒料进行不同切削条件下的单因素实验、刀具几何参数对比实验以及不同速度下的磨削实验,利用i XRD仪器进行表面三点残余应力测试与沿着深度分布曲线测试,基于统计学对三点残余应力进行离散度计算,分析不同工艺参数对残余应力离散度的影响;绘制深度方向残余应力分布曲线,分析不同工艺参数下曲线特征。其次,为了研究残余应力对疲劳寿命影响,通过ANSYS模拟旋转弯曲疲劳实验下的试件受力状态,并提取试件所承受的平均应力非零的交变载荷;建立疲劳理论模型分析残余应力离散度对疲劳寿命的影响。选用与残余应力对应参数下的疲劳试件进行旋转弯曲疲劳实验,建立残余应力离散度、压应力曲线与疲劳寿命的三维图,整体分析残余应力对疲劳寿命影响。同时对实验后的试件进行断口分析与影响规律研究。最后通过理论与实验结果全面对比车削加工与磨削加工下的表面粗糙度、表面残余应力离散度、残余应力分布曲线、疲劳特性、加工效率、加工稳定性与加工柔性七个指标。通过整体指标观察,为实际工况下的车削与磨削工艺选择提出理论支持。本文采用实验、力学仿真与理论相结合的方法全面的研究不同的车削与磨削条件下残余应力纵向分布与横向离散度波动状态,并且分析其对疲劳寿命的影响,这为今后实际工况下基于最佳表面性能下的工艺参数优化与工艺选择提供技术支持。
【关键词】：Cr12MoV 车削 磨削 残余应力 疲劳
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究的目的和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 机械加工残余应力研究现状12-13
• 1.2.2 金属疲劳研究现状13-16
• 1.2.3 硬车与磨削加工机理研究现状16-17
• 1.3 课题来源及主要研究内容17-19
• 第2章 加工表面残余应力试验设计19-30
• 2.1 材料选取与介绍19-20
• 2.2 车削试验20-24
• 2.2.1 刀具磨损实验20-22
• 2.2.2 切削参数单因素实验22-23
• 2.2.3 刀具几何参数对比实验23-24
• 2.3 磨削实验24-26
• 2.4 试件残余应力测试26-29
• 2.4.1 X射线残余应力离散性实验设计与测试28
• 2.4.2 X射线残余应力深度分布曲线影响实验28-29
• 2.5 本章总结29-30
• 第3章 加工表面残余应力影响因素分析30-49
• 3.1 残余应力离散度影响因素分析30-44
• 3.1.1 残余应力离散度数据处理31-36
• 3.1.2 车削残余应力离散度影响因素分析36-42
• 3.1.3 磨削残余应力离散度分析42-44
• 3.2 残余应力深度分布曲线影响因素分析44-48
• 3.2.1 切削速度对表面残余应力的影响44-45
• 3.2.2 刀具磨损对残余应力分布的影响45-46
• 3.2.3 刀尖圆弧半径对残余应力的影响46
• 3.2.4 不同倒棱残余应力分布曲线对比46-47
• 3.2.5 磨削工件表层残余应力曲线分析47-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第4章 已加工表面残余应力对疲劳特性的影响49-65
• 4.1 基于ANSYS旋转弯曲疲劳试件力学分析49-51
• 4.2 基于断裂力学残余应力对疲劳的影响理论研究51-54
• 4.3 实验分析残余应力对疲劳寿命影响54-59
• 4.3.1 旋转弯曲疲劳试件制备54-55
• 4.3.2 疲劳实验设计55-56
• 4.3.3 残余应力对疲劳寿命的影响56-59
• 4.4 旋转弯曲疲劳断口分析59-64
• 4.4.1 裂纹萌生扩展机理59-60
• 4.4.2 旋转弯曲疲劳断口裂纹特征分析60-63
• 4.4.3 残余应力对断口裂纹的影响63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 硬态车削与磨削综合评价65-77
• 5.1 硬车与磨削表面粗糙度对比65-69
• 5.1.1 车削表面粗糙度理论模型65-66
• 5.1.2 磨削表面粗糙度形成机理66-67
• 5.1.3 表面粗糙度实验测试67-68
• 5.1.4 车削磨削表面粗糙度对比68-69
• 5.2 加工表层残余应力对比69-71
• 5.2.1 残余应力离散性对比69-70
• 5.2.2 残余应力分布曲线对比70-71
• 5.3 旋转弯曲疲劳性能对比71-72
• 5.3.1 加工后断口对比71
• 5.3.2 疲劳寿命对比71-72
• 5.4 其他评价指标72-75
• 5.4.1 加工稳定性72-74
• 5.4.2 加工效率74
• 5.4.3 加工柔性74-75
• 5.5 车削磨削的综合评价75
• 5.6 本章小结75-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利83-84
• 致谢84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;第12届全国残余应力学术交流会在武汉召开[J];理化检验(物理分册);2003年01期

2 陈鹏;振动消除宏观残余应力的机理研究[J];电焊机;2005年01期

3 ;第15届全国残余应力学术交流会第1轮通知[J];电镀与环保;2009年03期

4 ;第15届全国残余应力学术交流会于10月在重庆召开[J];中国表面工程;2009年03期

5 周喜来;蒋士杰;刘瑞光;;石化在役设备的焊缝残余应力的消除与控制[J];中国新技术新产品;2012年02期

6 ;第17届全国残余应力学术会议暨国际残余应力研讨会(第1轮通知)[J];中国机械工程;2013年08期

7 ;2013年全国残余应力学术会议暨国际残余应力研讨会将在上海召开[J];中国表面工程;2013年02期

8 高路;圆筒残余应力的测定法[J];化工设备设计;1979年04期

9 李广铎;苏建新;王维容;刘柏梁;;鞲鞴涨圈残余应力的测试与分析[J];机车车辆工艺;1982年05期

10 曾春华;;残余应力对疲劳的影响[J];机械强度;1984年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈超;潘春旭;;残余应力测量技术的现状和发展[A];湖北省第九届热处理年会论文集[C];2004年

2 游敏;郑小玲;;对接接头横向残余应力调控技术研究[A];中西南十省区（市）焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年

3 张小勇;楚建新;叶军;陆艳杰;刘鑫;;铜应力缓解层对陶瓷-金属连接残余应力的影响[A];电子陶瓷，，陶瓷，金属封接与真空开头管用管壳的技术进步专辑[C];2006年

4 郑杰;张显程;;高温环境诱导的表面强化处理残余应力的释放[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

5 朱丽娜;徐滨士;王海斗;王成彪;;相关技术在残余应力检测中的应用[A];第八届全国表面工程学术会议暨第三届青年表面工程学术论坛论文集（二）[C];2010年

6 潘勤学;栗勇;徐春广;肖定国;杨向臣;伍懿;;超声法焊缝残余应力检测技术研究[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年

7 任小平;刘怡;;一种无损测试焊接板件残余应力的方法[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年

8 游敏;郑小玲;;对接接头横向残余应力调控技术研究[A];湖北省暨武汉焊接学会成立二十五周年2005年焊接学术年会文集[C];2005年

9 宇慧平;韩长录;;超高强钢电阻点焊残余应力研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

10 郑永男;左翼;周冬梅;范平;袁大庆;朱升云;;正电子湮没方法研究材料中残余应力[A];第四届全国反应堆物理与核材料学术研讨会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 实习记者 王恒;控制残余应力——寻找加工变形的解决之道[N];中国航空报;2014年

2 陶萍萍;中建钢构用新技术消除钢板墙残余应力[N];现代物流报;2013年

3 ;残余应力与加工变形控制技术[N];中国航空报;2013年

4 ;抗疲劳制造工艺优化方案[N];中国航空报;2013年

5 ;残余应力与变形控制整体解决方案在航空铝合金锻件中的应用[N];中国航空报;2013年

6 蔺军 谢艳花;央视新楼钢构制作特点与加工工艺[N];建筑时报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 姜杰凤;高锁螺栓干涉安装及其对螺接结构力学性能的影响[D];浙江大学;2014年

2 李峰;基于定位强化感应加热技术的磨削表面残余应力控制研究[D];清华大学;2015年

3 王军强;大型壳体结构焊接变形及残余应力调控方法研究[D];北京交通大学;2016年

4 董亚波;2A14铝合金厚板残余应力表征及消减工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

5 林松盛;Ti-TiN-Zr-ZrN抗冲蚀多层膜的制备、结构及性能[D];华南理工大学;2016年

6 潘龙;脉冲电流法调控碳钢残余应力的机理及相关实验研究[D];浙江大学;2016年

7 周泽斌;薄壁结构件加工变形机理及夹具优化设计方法研究[D];东华大学;2011年

8 刘海涛;精密薄壁回转体零件加工残余应力及变形的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 曹江;2A02高强度铝合金热加工残余应力研究及其数值模拟[D];西南石油大学;2014年

10 宋文涛;残余应力超声无损检测与调控技术研究[D];北京理工大学;2016年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 冯诚诚;Ti-TiN-Zr-ZrN多层膜残余应力及疲劳性能的研究[D];华南理工大学;2015年

2 任喜强;热轧H700×300型钢残余应力的控制[D];河北联合大学;2014年

3 宋金潮;非调质钢棒材轧后冷却过程残余应力数值模拟及实验研究[D];燕山大学;2015年

4 翟紫阳;超高强钢厚板结构件MIG焊温度场应力场数值模拟及试验研究[D];南京理工大学;2015年

5 康玲;正交异性钢桥面板纵、横肋焊接残余应力数值模拟[D];西南交通大学;2015年

6 孙彦文;Q345B钢等离子-MAG复合焊工艺研究[D];西南交通大学;2015年

7 王晓臣;面向卫星零件工艺设计的拓扑优化技术研究[D];北华航天工业学院;2015年

8 刘何亮;U肋与顶板连接焊缝残余应力的三维数值模拟[D];西南交通大学;2015年

9 周鹏;微晶玻璃磨削表面的残余应力研究[D];苏州大学;2015年

10 张爱爱;基于SYSWELD的7A52铝合金双丝MIG焊残余应力分析[D];内蒙古工业大学;2015年

本文编号：605538