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国产508-3钢的疲劳性能研究

作　者: 田宇
导　师: 谢里阳
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 疲劳试验金相检验疲劳断口分析威布尔分布参数估计
分类号: TG115.57
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

焊接件的疲劳失效是工程中比较常见的失效方式。核电压力容器和管道都采用了焊接技术,这就要求对焊接件焊缝处的疲劳性能给予足够的重视。本课题研究的材料为核电站压力容器管道用508-3钢,本论文将对具有不同数量焊缝的508-3钢试样进行疲劳试验,通过实际试验和成熟的理论对在拉拉载荷下的低周疲劳试验数据进行分析,并用三参数威布尔分布对508-3钢在此条件下的疲劳寿命进行统计拟合,同时还将对508-3钢进行金相检验和疲劳断口分析,综合评价508-3钢的疲劳性能。本课题的主要内容如下：(1)通过508-3钢在最大值为220MPa脉动载荷作用下疲劳寿命试验,对所得疲劳数据进行统计,得到按不同位置断裂和不同数量焊缝试样区分的寿命概率直方图,并且用威布尔分布估计508-3钢在该载荷下的寿命分布。(2)研究材料不同位置的金相组织,通过对金相组织的对比,推断508-3钢不同位置(母材、焊缝等)的断裂原因。(3)通过对508-3钢不同位置疲劳断口处的显微观察,直接分析疲劳断裂的原因,得到508-3钢断口的一般形貌,比较不同位置断裂断口相貌的异同。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 课题的来源  12
  1.3 核电站压力容器简介  12-13
  1.4 金属材料焊接结构的疲劳研究现状  13-14
    1.4.1 国外研究现状  13-14
    1.4.2 国内研究现状  14
    1.4.3 提高焊接接头疲劳强度的方法  14
  1.5 国产508-3钢研究现状  14-15
  1.6 课题的研究内容和主要工作  15-16
    1.6.1 研究内容  15
    1.6.2 主要工作  15
    1.6.3 试验设备支持  15-16
  1.7 论文研究的意义和实用价值  16-19
第2章 508-3钢的疲劳试验研究  19-35
  2.1 试验目的  19-20
  2.2 试验材料和性能  20-24
    2.2.1 试验材料与试样尺寸  20-22
    2.2.2 试样的焊接加工技术简介  22-24
    2.2.3 试样应力分析  24
  2.3 试验条件  24-25
  2.4 最少试样个数的确定和试验数据的取舍  25-27
    2.4.1 最少试样个数的确定  25
    2.4.2 试验数据的取舍  25-27
  2.5 试验内容  27-30
  2.6 静拉伸试验  30-33
  2.7 本章小结  33-35
第3章 508-3钢的金相分析  35-47
  3.1 试验目的及条件  35
    3.1.1 试验目的  35
    3.1.2 试验设备  35
  3.2 金属材料金相分析观察  35-36
    3.2.1 低倍检验  35
    3.2.2 显微组织检验  35-36
  3.3 金相试样的制备过程  36-37
    3.3.1 金相试样制备标准  36
    3.3.2 金相试样的制备  36-37
  3.4 508-3钢不同位置的金相检验  37-44
    3.4.1 母材的三相金相检验  37-39
    3.4.2 焊缝处四区金相检验  39-40
    3.4.3 焊材的金相检验  40-41
    3.4.4 热影响区金相检验  41-42
    3.4.5 焊材-熔合区金相检验  42-43
    3.4.6 母材-热影响区金相检验  43-44
  3.5 508-3钢金相分析  44-45
  3.6 本章小结  45-47
第4章 508-3钢的断口分析  47-61
  4.1 金属材料断口分析的描述  47-48
    4.1.1 断口分析重要性  47
    4.1.2 断口分析的依据  47-48
  4.2 508-3钢断裂的宏观断口分析  48-49
    4.2.1 拉伸断裂断口的宏观形貌  48
    4.2.2 疲劳断口的宏观形貌  48-49
  4.3 508-3钢疲劳断裂断口分析  49-55
    4.3.1 疲劳断口的宏观形貌  50
    4.3.2 疲劳源区  50-51
    4.3.3 裂纹扩展区  51-54
    4.3.4 裂纹瞬断区  54-55
  4.4 508-3钢不同位置的断裂的断口形貌  55-59
    4.4.1 母材处断裂断口  55-56
    4.4.2 焊材处外边缘断裂断口  56-57
    4.4.3 焊接杂质缺陷断口  57-58
    4.4.4 焊接气孔缺陷断口  58-59
  4.5 508-3钢断口处的裂纹分析  59-60
    4.5.1 疲劳裂纹的产生和发展  59
    4.5.2 508-3钢非圆弧处断裂的分析  59-60
    4.5.3 508-3钢圆弧处断裂的分析  60
  4.6 本章小结  60-61
第5章疲劳试验数据的统计分布  61-75
  5.1 疲劳数据的统计  61-66
    5.1.1 疲劳数据的直观分散图  61-63
    5.1.2 疲劳数据的概率直方图  63-66
  5.2 威布尔分布  66-67
    5.2.1 威布尔分布模型  66-67
    5.2.2 威布尔模型参数的说明  67
  5.3 威布尔分布三参数估计的几种常用方法  67-68
  5.4 试验数据的威布尔三参数估计  68-72
    5.4.1 不同数量焊缝试样的参数估计  69-71
    5.4.2 不同断裂位置试样的参数估计  71-72
  5.5 疲劳寿命分布参数的拟合性检验  72-74
  5.6 本章小结  74-75
第6章结论与展望  75-77
  6.1 结论  75-76
  6.2 研究展望  76-77
参考文献  77-79
致谢  79

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