發(fā)布時間：2024-12-10 23:15

　　選區(qū)激光熔化技術已受到航空航天領域的極大關注,可用于打印鎳基高溫合金結構。針對激光增材制造的高溫合金的性能的研究,目前主要集中于微觀組織優(yōu)化調控以及與傳統(tǒng)工藝材料力學性能的對比,較少涉及材料的疲勞性能研究,尤其在考慮載荷特征對疲勞性能影響研究,這將有利于增材制造新技術的工程結構應用。當前,針對選區(qū)激光熔化的Inconel 625材料的疲勞裂紋擴展行為的研究還十分缺乏。由于增材制造材料典型的缺陷敏感性,基于傳統(tǒng)疲勞與斷裂力學的認識,材料的疲勞裂紋擴展行為顯得極為重要。為了研究選區(qū)激光熔化Inconel 625室溫環(huán)境下的疲勞裂紋擴展行為,本文從應力比,過載和材料打印方向等方面開展研究。通過對試驗數(shù)據(jù)進行分析,得到選區(qū)激光熔化Inconel 625的疲勞裂紋擴展規(guī)律。借助掃描電子顯微鏡,從微觀機理層面對疲勞裂紋擴展行為進行研究。再次,根據(jù)多種應力比條件下的試驗數(shù)據(jù),從兩種不同的角度分別建立了適用性較好的裂紋擴展模型。最后,給出了一種薄壁高溫燃燒室結構的熱應力裂紋擴展數(shù)值模擬方法。本文的主要結論如下:1.針對兩種打印方向（ST-90°和ST-90°⊥）的選區(qū)激光熔化Inconel 625緊湊拉...

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 SLM成形原理
    1.3 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 SLM成形技術的發(fā)展現(xiàn)狀
            1.3.1.1 國外SLM技術在航空(飛行器設計)領域和其他方面的發(fā)展
            1.3.1.2 國內SLM技術的發(fā)展
        1.3.2 AM鎳基高溫合金微觀機理研究現(xiàn)狀
        1.3.3 AM鎳基高溫合金疲勞裂紋擴展行為研究現(xiàn)狀
        1.3.4 裂紋擴展模型研究現(xiàn)狀
            1.3.4.1 Paris模型及其修正模型
            1.3.4.2 裂紋閉合模型
            1.3.4.3 針對鎳基高溫合金的裂紋擴展模型
        1.3.5 裂紋擴展模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要工作
第二章 SLM Inconel625 室溫環(huán)境疲勞裂紋擴展試驗
    2.1 試驗材料
    2.2 疲勞裂紋擴展試樣
    2.3 疲勞裂紋擴展試驗
        2.3.1 裂紋的預制
        2.3.2 裂紋長度的監(jiān)測方法
        2.3.3 室溫疲勞裂紋擴展速率的測定
        2.3.4 門檻值ΔK_th的測定
        2.3.5 Paris區(qū)域的裂紋擴展
        2.3.6 室溫疲勞裂紋擴展試驗步驟
    2.4 金相組織的分析
    2.5 斷口特征觀察
第三章 SLM Inconel625 在應力比影響下的FCG行為
    3.1 不同應力比條件下FCG試驗結果與分析
        3.1.1 不同應力比條件下FCG試驗數(shù)據(jù)結果
        3.1.2 FCG試驗數(shù)據(jù)結果的分析
            3.1.2.1 材料取向對FCG行為的影響
            3.1.2.2 應力比對FCG行為的影響
    3.2 斷口分析
        3.2.1 宏觀斷口分析
        3.2.2 近門檻值區(qū)域微觀斷口分析
        3.2.3 Paris區(qū)域微觀斷口分析
        3.2.4 瞬斷區(qū)域微觀斷口分析
    3.3 裂紋擴展路徑
        3.3.1 門檻值區(qū)域裂紋擴展路徑
        3.3.2 Paris區(qū)域裂紋擴展路徑
    3.4 本章小結
第四章 SLM Inconel625 在過載作用下的FCG行為
    4.1 過載作用下FCG試驗結果與分析
        4.1.1 過載作用下FCG試驗結果
        4.1.2 過載遲滯的機理分析
            4.1.2.1 塑性區(qū)域尺寸
            4.1.2.2 過載疲勞裂紋擴展微觀斷口形貌
            4.1.2.3 過載疲勞裂紋擴展路徑
    4.2 本章小結
第五章 考慮應力比影響的疲勞裂紋擴展速率模型
    5.1 引言
    5.2 基于Paris公式的修正模型
        5.2.1 Paris模型的驗證以及參數(shù)擬合
        5.2.2 Paris統(tǒng)一修正模型建立
            5.2.2.1 考慮應力比對Paris模型修正
            5.2.2.2 考慮裂紋閉合效應建立Paris統(tǒng)一修正模型
        5.2.3 模型的論證
            5.2.3.1 基于本文試驗數(shù)據(jù)的論證
                5.2.3.1.1 模型參數(shù)的確定
                5.2.3.1.2 預測精度驗證
            5.2.3.2 基于文獻數(shù)據(jù)的論證
                5.2.3.2.1 模型參數(shù)
                5.2.3.2.2 預測結果
    5.3 FCG驅動力模型
        5.3.1 模型的建立
        5.3.2 基于本文試驗數(shù)據(jù)的論證
        5.3.3 基于文獻試驗數(shù)據(jù)的論證
    5.4 本章小結
第六章 某薄壁沖壓發(fā)動機燃燒室結構裂紋擴展模擬研究
    6.1 引言
    6.2 計算軟件簡介
    6.3 FRANC3D軟件介紹
    6.4 FRANC3D裂紋擴展計算流程
    6.5 FRANC3D軟件計算精度驗證
    6.6 沖壓發(fā)動機燃燒室裂紋擴展模擬
        6.6.1 燃燒室熱-彈性應力分析
        6.6.2 FRANC3D裂紋擴展分析
    6.7 本章小結
第七章 全文總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文、專利和參加科研情況說明
    一、攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
    二、攻讀碩士學位期間申請的專利
    三、攻讀碩士學位期間獲獎情況
    四、攻讀碩士學位期間參與的課題項目
致謝



本文編號：4015811