振动时效消除残余应力的有限元分析和试验研究

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1、学校代号10532学号S150200312分类号TG156.92密级公开硕士学位论文振动时效消除残余应力的有限元分析和试验研究学位申请人姓名郭灵智培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称毛建中教授学科专业机械工程研究方向机械结构优化设计和工艺研究论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S150200312密级：公开湖南大学硕士学位论文振动时效消除残余应力的有限元分析和试验研究学位申请人姓名：郭灵智导师姓名及职称：毛建中教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年

2、5月16日答辩委员会主席：程军圣教授FiniteElementAnalysisandExperimentalResearchonRelievingResidualStressbyVibrationProcessMethodbyGUOLingzhiB.E.(ChinaThreeGorgesUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinMechanicalEngineeringintheGrad

3、uateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorMAOJianzhongMay，2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国

4、家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在年解密后适用本授权书。2、不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I振动时效消除残余应力的有限元分析与试验研究摘要随着我国核电技术的快速发展，为满足日益增长的能源需求，越来越多的核反应堆投入建设和运行，在反应堆核燃料制程中会产生大量的贫铀核废料。贫铀废料的存储量日益堆积且管理耗费巨

5、大，因此不得不为其另谋出路，现今贫铀合金材料已应用于军事用品和民用工业中。但由于核废料加工成贫铀合金毛坯件的过程中，较大的残余应力的存在使毛坯件发生变形，从而影响了试件的加工尺寸稳定精度并造成了后续加工的困难。针对该问题本课题基于振动时效技术，以贫铀合金试件为研究对象，应用计算机建模仿真技术和试验方法，对振动时效效果和工艺参数进行了研究和分析。本文主要做了以下研究工作：（1）从残余应力的产生机理、消除途径和测量方法等方面进行阐述，分别从宏观和微观角度分析工件振动时效残余应力变化机理。并从振动时效工作原理出发，设计了振动时效试验方案和相应的试验

6、装置。（2）建立了振动时效过程弹塑性有限元模型，对贫铀合金试件进行动力学特性分析，以梁类和板类试件为例，分析了振型模式、支撑点位置、激振频率、激振位移以及激振时间等工艺过程特征参数对时效效果的影响，并通过数值模拟分析了振动时效处理对工件加工尺寸精度稳定性的影响。（3）通过仿真分析得出动应力场的分布依赖于激振频率，振动模式和激振力，仿真后试件残余应力减小了约50%。并基于该效果提出了一种复合振动时效方法，即依据毛坯件初始残余应力的大小和分布情况，利用机加工去除材料和振动相结合的方法进行复合时效，从而使残余应力得到较大程度的消除。（4）进行了模拟

7、试件的振动时效试验，发现仅振动处理后试件残余应力下降了40%~50%，复合时效后下降了约70%，从而验证了复合振动时效方法的有效性；并通过振动时效试验对工艺特征参数进行分析，通过正交试验法对一定大小和分布的残余应力场振动处理关键特征参数进行了优化。关键词：残余应力；贫铀合金；复合振动时效；有限元分析；试验研究II硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofnuclearpowertechnologyinourcountry,moreandmorenuclearreactorshavebeenputintoco

8、nstructionandoperationinordertomeettheincreasingenergydemand.Largeamountofdepleted