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《小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)技術(shù)是一種采用微小試樣評(píng)價(jià)材料的高溫蠕變性能的新方法，該方法具有幾乎無(wú)損取樣的優(yōu)勢(shì)，菲常適用于無(wú)法取出傳統(tǒng)試樣或取樣不經(jīng)濟(jì)的場(chǎng)合，將是未來(lái)對(duì)服役材料進(jìn)行失效預(yù)測(cè)與壽命評(píng)估的重要方法，在核工業(yè)、航空航天、電力、石油化工等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對(duì)小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)技術(shù)目前存在的問(wèn)題展開了基礎(chǔ)理論、數(shù)值模擬和試驗(yàn)應(yīng)用三方面的研究，主要工作和結(jié)論如下：在理論研究方面，本文首先采用薄板彎曲蠕變模型，推導(dǎo)了試樣中心撓度率與外載荷的關(guān)系式，建立了材料蠕變應(yīng)力指數(shù)的計(jì)算公式和評(píng)價(jià)方法；然后采用
2、薄膜拉伸模型，依據(jù)幾何關(guān)系推導(dǎo)了試樣中心撓度與等效應(yīng)變、載荷與等效應(yīng)力的關(guān)系，建立了小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)與傳統(tǒng)單軸拉伸蠕變實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性。在數(shù)值模擬研究方面，本文首先建立了小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)的有限元模型并通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較驗(yàn)證了模型的正確性；然后基于數(shù)值模擬得到的試樣中心撓度率，結(jié)合外載荷計(jì)算得到了12CrlMov鋼和含Cr9％的鎢合金鋼的蠕變應(yīng)力指數(shù)，通過(guò)與輸入?yún)?shù)的比較驗(yàn)證了材料蠕變應(yīng)力指數(shù)理論公式的有效性；進(jìn)一步通過(guò)對(duì)試樣變形、應(yīng)力和應(yīng)交狀態(tài)的分析，討論了小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)有效的機(jī)理；最后，研究了沖壓球與試樣間的摩擦系數(shù)、
3、試樣厚度、沖壓球直徑和下模孔直徑等因素對(duì)試樣中心撓度、等效蠕變應(yīng)變、等效應(yīng)力、最小撓度率以及斷裂時(shí)間的影響。分析結(jié)果表明，摩擦對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較小，可忽略不計(jì)，而試樣厚度、沖壓球直徑和下模孔直徑的改變對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響都很大，因此，在進(jìn)行小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)應(yīng)確保試樣和模具幾何尺寸的加工精度。在試驗(yàn)應(yīng)用研究方面，本文首先對(duì)SUS304不銹鋼在600℃溫度下進(jìn)行了系列小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)，獲得了試樣中心撓度一時(shí)間曲線，該曲線與傳統(tǒng)單軸蠕變實(shí)驗(yàn)的蠕交曲線非常相似。利用本文建立的蠕變應(yīng)力指數(shù)理論公式和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到$US304材料的蠕變應(yīng)力指
4、數(shù)n=8．058，與單軸拉伸蠕變實(shí)驗(yàn)得到的n值(8．29r7)基本一致，相對(duì)誤差為2．9％。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)方法和本文建立的理論公式，可以獲得與傳統(tǒng)單軸實(shí)驗(yàn)有良好一致性的蠕變應(yīng)力指數(shù)。本文進(jìn)一步將小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)進(jìn)行推廣，首次對(duì)陶瓷材料(多孔Si3N4陶瓷)和陶瓷／金屬?gòu)?fù)合材料(Si3N4小i)進(jìn)行了小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)，發(fā)現(xiàn)多孔Si3N4陶瓷和Si3N4／Ni復(fù)合材料在一定的溫度下都有非常明顯的蠕變現(xiàn)武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文象，與金屬材料的撓度曲線不同，多孔Si3N4陶瓷和Si3N州i復(fù)合材料試樣中心撓度曲線
5、的第一、第二階段分界并不明顯。利用本文建立的理論公式，多孔Si3N4陶瓷和Si3N4／Ni復(fù)合材料的蠕變應(yīng)力指數(shù)分別為5．19和2．1。本文通過(guò)理論研究建立了材料蠕變應(yīng)力指數(shù)的計(jì)算公式以及小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)與傳統(tǒng)單軸拉伸蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，奠定了小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)的理論基礎(chǔ)。通過(guò)數(shù)值模擬研究驗(yàn)證了理論公式的有效性，并討論了小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)有效的機(jī)理及各影響因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。在實(shí)驗(yàn)研究中應(yīng)用本文建立的理論公式獲得了金屬材料、陶瓷材料和金屬／陶瓷復(fù)合材料的蠕變應(yīng)力指數(shù)。本文的研究成果表明，采用小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)法測(cè)試材料的蠕變性
6、能參數(shù)是一種有效、方便和可靠的方法。關(guān)鍵詞：小型沖壓蠕變?cè)囼?yàn)，蠕變應(yīng)力指數(shù)，有限元，數(shù)值模擬U武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文ABSTRACrSmallPunchCrcep(SPC)testingtechniqueisanewteclmiquewhichisappliedtoevaluatethehightemperaturecreeppropertiesofmaterialsbyusingminiaturespecimen．Ithasadvantageofnearlynon-destructivesamplingandisverysu
7、itableforthesituationsinwhichtakingCOnventionalsampleisimpossibleoruneconomic．Itwillbeallimportantmethodtoforecastwhetherthematerialisinvalidandtoevaluatetheresiduallifeofservicedcomponentsinthefuture．Itwillbcappliedwidelyinmanyfieldsincludingnuclcnsindustry,avigatio
8、nandspaceflight,electricpowerandpetrochemistryindustryandsoon．AimedatpresentlyexistedissuesofSICtesting,theresearchhasfocusedonthre
