大鍛件微孔隙氫聚集分析模型

文章來源：sjzwx 更新時(shí)間：2014-09-09 09:50:41

    大鍛件內(nèi)的微孔隙形態(tài)各異，線性裂紋和球形孔洞代表了微孔隙的兩種極端情況，因此文中的分析基于這兩種微孔隙模型，其它微孔隙周圍的氫聚集分析結(jié)果應(yīng)該在這兩者之間。由于微孔隙的尺寸很小，其應(yīng)力場(chǎng)的影響區(qū)域有限，因此可以在鍛件內(nèi)單獨(dú)取出一個(gè)以微孔隙為中心的分析模型，稱之為“微孔隙胞體”，并以鍛件內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)作為整個(gè)胞體模型的應(yīng)力狀態(tài)，微裂紋和微孔洞的胞體模型如。設(shè)定胞體模型外邊界尺寸為微孔隙尺寸的l0倍，在胞體內(nèi)部應(yīng)力和氫濃度均勻分布，在胞體的外邊界上應(yīng)力和氫濃度保持恒定。

    由大型Cr5支承輥鍛件的熱處理分析可知，沿鍛件截面的徑向熱處理殘余應(yīng)力狀態(tài)可分為3種，將表2中的3個(gè)特征應(yīng)力分別代入微裂紋和微孔洞胞體模型中，以對(duì)比鍛件截面上不同位置和不同形狀微孔隙周圍氫聚集的不同。假設(shè)微孔洞和微裂紋為同一個(gè)微孔隙在鍛件鍛壓前后的存在狀態(tài)，根據(jù)微孔隙在變形過程中內(nèi)表面面積不變條件，設(shè)定微裂紋的半徑為2mm，則與之相對(duì)應(yīng)的微孔洞半徑為√2mm。考慮到白點(diǎn)為鍛件內(nèi)部的脆性裂紋，因此對(duì)微孔隙的分析采用線彈性模型，不考慮塑性的影響。設(shè)定在整個(gè)鍛件截面上氫濃度均為5ppm，氫的溶解度為0．1ppm。該Cr5鋼的彈性模型為210GPa，泊松比為0-3。