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《武汉工程大学》 2016年
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蠕变—疲劳载荷下柔性石墨金属波齿复合垫片的性能研究

桑聪  
【摘要】:柔性石墨金属波齿复合垫片的工作环境中,常存在高温及疲劳载荷,而高温及疲劳载荷对垫片金属骨架的性能影响很大;目前尚无柔性石墨金属波齿复合垫片金属骨架的结构参数标准。基于试验,分别对不同疲劳载荷和不同温度下波齿复合垫片性能展开研究;将部分试验数据导入有限元软件,对金属骨架的结构参数的变化进行研究。将疲劳载荷的变化形式分为不同循环加卸载应力比和不同循环加卸载速率两个方向,研究500℃下不同循环加卸载应力比的304不锈钢的压缩回弹性能,得到304不锈钢试样的累积应变和累积应变速率;对500℃下不同加卸载速率对波齿复合垫片压缩回弹性能的影响进行试验,得到基于循环加卸载速率的压缩回弹曲线公式。对垫片进行了100℃和300℃两种温度下的循环加卸载试验,基于得到的应力-变形量实测数据,通过计算循环压缩模量和循环卸载模量分析了其压缩回弹特性;考虑温度和金属骨架厚度的变化,探索了蠕变-疲劳的交互作用对垫片的影响。研究表明:疲劳载荷下随着时间增长垫片压缩速率增加,回弹速率减小;在稳态蠕变阶段,蠕变-疲劳载荷的交互作用使垫片的蠕变曲线出现棘轮效应。提取304不锈钢500℃下不同循环加卸载应力比的试验中第一个加卸载循环的压缩曲线数据的非线性段,导入ANSYS,作为500℃时304不锈钢的弹塑性材料特性,用ANSYS研究金属骨架的结构参数变化对其性能影响。研究表明:在对金属骨架应力应变状态影响程度上,波齿齿宽的改变的影响对比波齿深度变化和波齿半径变化的影响大得多,波齿深度变化和波齿半径变化的影响在同一数量级上。
【关键词】:蠕变 疲劳载荷 应力比 加卸载速率 压缩回弹性能
【学位授予单位】:武汉工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH136
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 绪论11-17
  • 1.1 前言11-12
  • 1.2 波齿复合垫片的研究现状12-14
  • 1.3 研究内容14-17
  • 第2章 波齿复合垫片和试验设备17-27
  • 2.1 柔性石墨金属波齿复合垫片17-20
  • 2.1.1 柔性石墨17-18
  • 2.1.2 金属骨架18-19
  • 2.1.3 波齿复合垫片19-20
  • 2.2 试验仪器20-23
  • 2.3 实验简介23-27
  • 第3章 不同疲劳载荷下波齿复合垫片的高温性能研究27-45
  • 3.1 引言27-28
  • 3.2 不同循环加卸载应力比下304不锈钢性能研究28-30
  • 3.2.1 蠕变28-29
  • 3.2.2 疲劳载荷29
  • 3.2.3 304 不锈钢板29-30
  • 3.2.4 应力比R30
  • 3.3 试验准备30-35
  • 3.3.1 化学成分分析30-31
  • 3.3.2 试验试样31-32
  • 3.3.3 试验方案32-33
  • 3.3.4 实验数据分析33-35
  • 3.4 不同循环加卸载速率下高温波齿复合垫片的性能研究35-42
  • 3.4.1 波齿复合垫片参数36-37
  • 3.4.2 试验方案37-38
  • 3.4.3 结果与分析38-42
  • 3.5 本章小结42-45
  • 第4章 不同温度下波齿复合垫片的循环压缩回弹性能研究45-56
  • 4.1 引言45-46
  • 4.2 实验方案46
  • 4.3 实验数据分析46-54
  • 4.3.1 多次循环加卸载试验46-49
  • 4.3.2 循环加载模量E_(CL)和循环回弹模量E_G49-52
  • 4.3.3 蠕变-棘轮效应52-54
  • 4.4 本章小结54-56
  • 第5章 金属骨架的结构参数有限元分析56-74
  • 5.1 引言56
  • 5.2 金属骨架模型56-63
  • 5.2.1 金属骨架几何模型56-57
  • 5.2.2 单元类型和材料参数57-58
  • 5.2.3 试验数据提取58-59
  • 5.2.4 网格划分59-61
  • 5.2.5 接触对设置61-62
  • 5.2.6 边界条件及加载62-63
  • 5.3 求解63
  • 5.4 后处理及数据提取63-67
  • 5.5 不同结构参数垫片性能有限元研究67-72
  • 5.5.1 结构参数的选取67-68
  • 5.5.2 数据分析68-72
  • 5.6 本章小结72-74
  • 第6章 结论与展望74-78
  • 6.1 总结74-75
  • 6.2 创新点75-76
  • 6.3 展望76-78
  • 参考文献78-84
  • 攻读硕士期间发表的学术论文及其他成果84-86
  • 致谢86

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