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。     

闪光焊接接头对矿用圆环链残余应力应变的影响分析

短时超载使链环出现的残余应力和残余应变,会使圆环链的链环产生残余伸长变形,从而导致驱动链轮分离点松弛。残余应变和残余应力是由材料和超载时链环上的应力共同决定的,闪光焊接是圆环链加工过程的重要环节之一,焊接接头材料性能复杂,对链环上的残余应力应变影响很大。采用ABAQUS软件模拟圆环链闪光焊接接头的不同材料属性,分析不同短时超载工况下,链环尤其是焊接接头上应力、残余应力及残余应变分布规律。     

安全端焊接接头镍基合金600SCC裂纹扩展行为研究

镍基合金作为压水堆一回路安全端焊接接头焊缝的常用材料,由于严苛的服役环境以及焊缝处材料力学性能的不均匀使得镍基合金极易发生应力腐蚀开裂现象,对核电安全运行造成很大影响。为了解材料宏观结构参量变化(包括材料塑性性能以及应力强度因子K)对SCC裂纹扩展速率的变化,本文通过建立镍基合金600不同宏观结构参量下的SCC裂纹扩展有限元模型,分析了镍基合金600不同塑性以及载荷参数变化对裂尖塑性区和拉伸塑性应变的影响,结果表明塑性区尺寸及裂尖拉伸应变受到裂尖应力强度因子、屈服强度及硬化指数的影响,其中裂尖应力强度因子的影响较大,同时与屈服强度成反比,应力强度因子和硬化指数成正比；通过比较不同应力强度因子下计算所得SCC扩展速率结果和高温水环境下SCC扩展速率实验,获得了符合镍基合金600的特征距离r₀的取值范围；研究结果能为核电镍基合金600的高温水环境下SCC速率预测提供一定的科学依据。     

划痕诱发的镍基合金应力腐蚀裂尖扩展驱动力分析

为了解表面划伤导致的不同氧化物形貌对镍基合金应力腐蚀(SCC)行为的影响,模拟了膜致应力下镍基合金划伤裂纹尖端的局部应力应变场。结果表明,楔形力是引发SCC裂纹扩展的主要驱动力。划痕裂纹前端的氧化物越厚,楔形力越大,并会增大SCC裂纹扩展速率。裂尖氧化物的形成导致了压应力、压应变和负的应变速率,并会阻碍半椭圆裂纹尖端上部和下部的SCC裂纹扩展。     

几何拘束对镍基合金裂纹扩展速率影响的有限元分析

裂尖拘束效应对镍基合金应力腐蚀裂纹(SCC)扩展速率有很大影响。为提高在役核电焊接接头SCC裂纹扩展速率(CGR)的预测精度,对不同拘束状态下的裂纹尖端微观力学场和表征SCC裂纹扩展速率的主要参量进行了研究,分析了试样厚度和裂纹长度这两种几何拘束条件对CGR的影响。结果表明:厚试样的SCC裂纹扩展速率更大,低载荷水平条件下,试样厚度引起的裂尖拘束效应对CGR的影响较明显;而高载荷水平条件下,不同厚度试样的裂尖拘束度趋于一致;对于两种不同的拘束条件,试样厚度引起的拘束效应对CGR的影响大于裂纹长度对其的影响。     

矿用6019深沟球轴承接触应力分析

为了解矿用深沟球轴承在服役过程中的受力情况,以KS-500型双链刮板输送机主动链轮组6019深沟球轴承为研究对象,利用大型有限元软件分析计算了该轴承滚珠与内外圈之间接触应力的分布情况,并进行了疲劳寿命计算。     

静态破碎的物理与数值试验

本文对静态破碎剂作用下混凝土模型的破坏过程进行了物理和数值模拟试验,试验研究结果表明,单孔方形混凝土模型裂纹的扩展和破坏不是通常认为的像开采中的大理石破坏那样:第一条裂纹产生以后,在其对称连线上产生第二条裂纹,而是以三条主裂纹的形式破坏。并用数值模拟的方法再现了在静态破碎剂作用下,这三条主裂纹的萌生、扩展到最后的失稳扩展过程。     

膜致应力对应力腐蚀裂纹尖端蠕变特性的影响

应力腐蚀开裂(SCC)是核电一回路安全端在服役过程中的一种重要失效形式。针对SCC裂尖基体金属在高温高压条件下发生的蠕变现象,利用ABAQUS模拟了在高温水环境下膜致应力对316L不锈钢应力腐蚀裂纹尖端蠕变特性的影响。结果表明:蠕变后,基体金属裂尖的应力、塑性变形、蠕变率和裂纹扩展率都会随之增大,进而使裂尖氧化膜破裂的倾向更加明显。     

加工硬化对304不锈钢应力腐蚀裂纹裂尖力学性能的影响

压力管道中应力腐蚀开裂(SCC)是奥氏体不锈钢的主要失效形式之一,同时冷加工变形对材料的力学性能和裂纹的萌生及扩展会产生一定影响。本工作首先利用疲劳拉伸机获取304不锈钢不同冷加工硬化下的材料本构参数,同时利用有限元仿真软件ABAQUS建立了SCC裂纹裂尖宏观分析模型及子模型,研究不同加工硬化下304奥氏体不锈钢材料的SCC裂纹裂尖应力应变、J积分及裂纹扩展速率的影响。结果表明,材料在20%冷加工率变形内,随着材料加工硬化程度的增加,SCC裂纹裂尖Mises应力、J积分逐渐增大,裂纹裂尖应变(PEEQ)减小,一定程度加工硬化会促进和加速304不锈钢发生应力腐蚀开裂。     

304不锈钢冷加工过程中应力-应变本构方程的建立与验证

在室温条件下,以静态单轴拉伸为例,采用理论分析、物理实验和数值模拟相结合的方法研究了冷加工对核电结构常用材料304奥氏体不锈钢力学性能的影响规律,在此基础上建立了应力-应变近似数学关系式,并分析了式中各系数与拉伸量之间的定量关系。结果表明:室温条件下,在静态单轴拉伸过程中,随着拉伸量的增大,304奥氏体不锈钢硬度、强度均增大,且应力、应变关系满足线性强化模型,力学性能对应变速率敏感性较弱。为了保证所建近似数学模型的准确性,后续在不同拉伸量和应变速率条件下对模型进行验证,数值模拟结果与物理实验能较好的吻合。