曲面上半埋藏裂紋的電磁熱效應.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)中，金屬作為主要原材料被廣泛應用于軍事、航空、航天、船舶、車輛運輸、機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導致裂紋，裂紋的擴展導致結(jié)構(gòu)件還遠沒有達到材料的強度極限就發(fā)生斷裂破壞，從而給實際生產(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，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)容概括為以下三個部分：
　?。?）曲面上帶有圓形半埋藏裂紋的金屬構(gòu)件進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。
　?。?）對不同曲率上帶有圓形半埋藏裂紋的金屬構(gòu)件進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行建模分析，得到不同夾角電磁熱效應裂紋止裂效果，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，當電流方向與圓形半埋藏裂紋垂直時，電磁熱效應最明顯；而隨著電流方向與裂紋面夾角的減小，止裂效果變差；當其夾角為零時，電磁熱效應將無法達到止裂效果。此結(jié)論與平面上的結(jié)果是一致的。
　　本文的研