航空齿轮表面硬化后硬度与强度关系探究

表面硬化处理是提高航空齿轮机械性能的重要手段,大量的航空齿轮破坏都与齿轮硬化层有关,确定齿轮硬化层的力学性能很关键。由于表面硬化使齿轮材料力学性能变的不均匀,利用传统力学试验难以测定其材料性能。本文利用维氏硬度试验和ABAQUS有限元分析相结合的方式,得出了齿轮材料硬化层的维氏硬度和其力学参数之间具有相关性,为获取齿轮硬化层力学性能不均匀区域的基本力学参数提供了一条新的途径,为更加充分发挥表面硬化处理零件的工作能力提供依据。     

核电结构材料应力腐蚀开裂初始阶段裂尖驱动力的研究

裂尖力学状态是影响核电结构材料应力腐蚀开裂(SCC)扩展速率的主要因素之一。为了搞清SCC不同扩展阶段裂尖驱动力的变化及其对SCC扩展速率的影响,本文建立了SCC扩展不同阶段的有限元模型,详细分析了裂纹初始阶段影响裂尖应力状态的工作载荷、残余应力,以及氧化膜形成过程中产生的膜致应力。结果表明,在SCC裂纹初始阶段,裂尖氧化膜形成所产生的“锲入张力”是SCC的主要驱动力;随着裂纹的扩展,工作载荷和残余应力逐渐成为SCC裂纹扩展的主要驱动力。     

管道内表面裂纹角度对裂纹扩展的影响分析

压力管道内表面裂纹的扩展是管道断裂失效的主要形式之一。以AP1000型核电站一回路主管道为例,利用扩展有限元法(XFEM)建立了内压作用下的管道内表面裂纹扩展模型,分析了不同角度内表面裂纹的扩展情况。结果显示,裂纹扩展速率与内表面裂纹和管道轴线方向的夹角有很大的关系,夹角在30°~60°间更易形成穿透裂纹。     

考虑参数随机性的应力腐蚀裂尖力学特性分析

以高韧性的核电压力容器A508-3钢为研究对象,将影响裂纹扩展的主要物理参量作为随机变量,研究应力腐蚀裂尖力学特性的随机性问题。首先建立恒应力强度因子条件下三点弯曲试样的有限元模型,试样的网格划分采用应变减缩积分单元;为了提高有限元在结构随机性分析中的效率,基于拉丁超立方抽样技术,编制Matlab-Abaqus联合的裂尖力学特性计算程序;最后通过算例,分析了随机参数对裂纹尖端应力应变场的影响,并验证了所用方法的可行性。研究结果表明,物理参数的随机性对裂尖力学特性的影响不容忽略,在参数变异系数相同的情况下,屈服应力的随机性对裂尖应力应变场的影响最大。     

基于卷积模块注意力机制深度学习模型的激光熔覆裂纹识别

为改进传统人工方法对熔覆区域裂纹检测耗时、准确率低的现状,提出了一种融合注意力模型的熔覆区裂纹自动识别方法,以便对裂纹进行标识和检测.基于U-net网络构造的熔覆裂纹语义分割网络存在对局部小特征提取能力不足的问题,而通过增加注意力模型(CBAM)层,提取特征空间和特征通道的权重信息,就可以对激光熔覆区微观裂纹进行实时的像素级标注和检测.实验结果表明:引入注意力模型的深度学习模型可使熔覆裂纹的识别和检测准确率提升2.7个百分点;融合注意力模型的网络在熔覆区域裂纹测试集上的准确率为79.8％.深度学习模型标注的准确度和速度均已超过人工标注,为激光熔覆裂纹的识别提供了有效方法.     

搭接率对激光熔覆TC4合金熔覆层耐腐耐磨性能影响

为了探究多道激光熔覆搭接率对熔覆层耐腐耐磨性能的影响,采用高功率半导体光纤耦合激光器以搭接率为变量制备单层多道熔覆涂层,通过分析不同工艺参数熔覆层和基材的硬度曲线、显微组织、极化曲线、摩擦磨损来判断工艺参数与组织和性能之间的关系。结果发现,激光熔覆可以显著提高TC4合金硬度的同时耐磨性能也要优于基材,熔覆层硬度可以达到500 HV左右,相比于基材的硬度提高约25.7%。对激光熔覆TC4合金来说搭接率的变化对内部相的构成无明显的影响,主要由α相和α′相构成,内部可以看到有原始β相晶粒存在,在晶粒内部马氏体组织相互交错呈网篮结构。与基材相比熔覆层的组织更为细密具有更好的耐蚀性。     

液压立柱铁基合金激光熔覆层组织及耐腐蚀性能分析

为提升液压立柱27SiMn钢在矿井下的耐腐蚀性能,利用半导体光纤耦合激光器在27SiMn钢基材上进行铁基合金粉末多道搭接熔覆,对制得的铁基合金熔覆层横截面宏观形貌、显微组织、耐腐蚀等级和腐蚀机理进行研究分析。结果表明,在以稀释率为主要考虑指标,2 000 W的激光功率、15 g/min的送粉速率、6 mm/s的扫描速度和50%搭接率的工艺参数下,可以制得最佳稀释率和宏观形貌良好的熔覆层。熔覆层中上部生长的树枝晶具有明显的方向性,熔覆层的耐腐蚀等级相较于基材提升了2级,重度腐蚀区为晶间腐蚀,耐腐蚀性能相较于基材显著提升。研究对液压立柱修复强化工程实践具有重要指导意义。     

铸铁表面激光熔覆铁基合金涂层的组织性能研究

为解决铸铁表面熔覆铁基合金熔覆层耐腐蚀性能不足,限制其应用场合的问题。采用大功率半导体光纤耦合激光器在灰铸铁平板上制备四种镍含量不同的铁基合金粉末熔覆层,利用光学显微镜、数显维氏硬度计,WTM 2E微型摩擦磨损试验仪及盐雾腐蚀箱等仪器对熔覆层金相显微组织、硬度、耐磨损和耐腐蚀性能进行检测。结果表明,四种铁基合金粉末熔覆层晶粒尺寸依次增大,晶粒数目减小,熔覆层硬度及耐磨性能降低,耐腐蚀性能提高。C铁基合金粉末熔覆层平均硬度550 HV0.3,相对于基材提高了3倍以上,耐磨性相对于基材提高了4倍,48 h腐蚀试验,较铁基合金熔覆层耐腐蚀性能显著增强,综合性能满足更多实际需求。本研究降低了铸铁件的修复成本,拓展了铁基合金修复铸铁件的应用范围,对工程实践具有重要指导意义。     

传动故障载荷下圆环链动力学特性分析

针对刮板输送机卡链故障下的突变载荷对圆环链的冲击,以Φ18 mm×64 mm C级矿用圆环链为研究对象,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对卡链状态下的圆环链做非线性接触动力学分析,得到圆环链加速度、速度、能量、接触力的变化规律以及圆环链磨损的主要位置,为研究矿用圆环链传动故障状态下的损伤机理提供了理论依据。     

核电结构材料应力腐蚀开裂初始阶段裂尖驱动力的研究（英文）

裂尖力学状态是影响核电结构材料应力腐蚀开裂(SCC)扩展速率的主要因素之一。为了研究SCC不同扩展阶段裂尖驱动力的变化及其对SCC扩展速率的影响,建立了SCC扩展不同阶段的有限元模型,详细分析了裂纹初始阶段影响裂尖应力状态的工作载荷、残余应力,以及氧化膜形成过程中产生的膜致应力。结果表明,在SCC裂纹初始阶段,裂尖氧化膜形成所产生的"锲入张力"是SCC的主要驱动力;随着裂纹的扩展,工作载荷和残余应力逐渐成为SCC裂纹扩展的主要驱动力。