曲面上半埋藏裂紋的電磁熱效應(yīng).pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)中，金屬作為主要原材料被廣泛應(yīng)用于軍事、航空、航天、船舶、車輛運(yùn)輸、機(jī)械制造等許多工程領(lǐng)域。金屬材料構(gòu)件在制造和使用過程中由于種種原因會(huì)導(dǎo)致裂紋，裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件還遠(yuǎn)沒有達(dá)到材料的強(qiáng)度極限就發(fā)生斷裂破壞，從而給實(shí)際生產(chǎn)和生活帶來不可估量的損失。電磁熱裂紋止裂技術(shù)是一種可有效地延長帶裂紋金屬構(gòu)件的工作壽命、提高其安全性、可靠性的新穎技術(shù)。關(guān)于電磁熱裂紋止裂技術(shù)，目前國內(nèi)外研究認(rèn)為影響金屬材料的電磁熱原理止裂效果的主要因素有：

2、通入電流大小、試件幾何尺寸、裂紋數(shù)量及其走向、材料電阻率。對于金屬構(gòu)件表面不同曲率對電磁熱止裂效果的影響卻是被人們所忽視。本文正式以此為出發(fā)點(diǎn)，主要從理論分析與數(shù)值模擬兩方面開展研究工作。研究內(nèi)容概括為以下三個(gè)部分：
　?。?）曲面上帶有圓形半埋藏裂紋的金屬構(gòu)件進(jìn)行了脈沖放電瞬間溫度場的理論分析：建立了理論分析模型，求得了電磁熱裂紋止裂時(shí)裂紋尖端附近溫度場的解析式；建立了數(shù)值分析模型，利用Ansys有限元軟件模擬了熱電耦合過程，求

3、得脈沖放電瞬間的溫度場；理論分析與數(shù)值模擬的結(jié)果有很好的吻合。
　　（2）對不同曲率上帶有圓形半埋藏裂紋的金屬構(gòu)件進(jìn)行了脈沖放電瞬間溫度場的數(shù)值分析模型。分別對內(nèi)曲面與外曲面上的半埋藏裂紋進(jìn)行建模分析，通過對比不同曲率上與平面上的半埋藏裂紋的電磁熱效應(yīng)裂紋止裂效果，得到數(shù)值分析結(jié)果：對同電流密度的半埋藏裂紋來說，隨著金屬構(gòu)件曲面曲率的減小，電磁熱效應(yīng)止裂的效果越好，而曲率越大，則止裂效果變差。
　　（3）對曲面上，圓形半埋藏

4、裂紋面與通電電流方向成不同角度的金屬構(gòu)件進(jìn)行了脈沖放電瞬間溫度場的數(shù)值分析模型。通過對曲面上，裂紋面與電流方向不同夾角的半埋藏裂紋進(jìn)行建模分析，得到不同夾角電磁熱效應(yīng)裂紋止裂效果，得到數(shù)值分析結(jié)果：曲面上，在保持圓形半埋藏裂紋尺寸不變的情況下，當(dāng)電流方向與圓形半埋藏裂紋垂直時(shí)，電磁熱效應(yīng)最明顯；而隨著電流方向與裂紋面夾角的減小，止裂效果變差；當(dāng)其夾角為零時(shí)，電磁熱效應(yīng)將無法達(dá)到止裂效果。此結(jié)論與平面上的結(jié)果是一致的。
　　本文的研