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內容簡介

　　《激光熔覆再製造産品熱損傷與壽命評估》介紹瞭金屬材料激光熔覆的相變理論，基於有限元的激光熔覆技術數值仿真分析熱-力學特徵，基於材料微觀非連續性特徵以及相變特徵的激光熔覆熱損傷量化評定模型，基於損檢測技術的鐵磁材料再製造熱-疲勞耦閤損傷特徵的試驗研究，基於單道熔覆幾何特徵建模的激光熔覆技術在再製造中的應用。為瞭促進該技術的廣泛應用，針對金屬零部件再製造係統闡述瞭毛坯損傷與剩餘壽命評估方法以及考慮熔覆熱-疲勞耦閤損傷的激光熔覆再製造産品壽命評估方法等。

目錄

目錄
前言
第1章 引論 1
1.1 激光熔覆與綠色再製造 1
1.2 激光熔覆技術研究現狀 3
1.3 機械製造領域的熱損傷研究 6
1.4 再製造産品的壽命評估方法 8
第2章 激光熔覆熱損傷的相變分析 12
2.1 材料相變熱力學 12
2.1.1 相變及其分類 12
2.1.2 相變驅動力與新相的形成 14
2.2 材料相變動力學 17
2.2.1 相變形核率 17
2.2.2 新相的長大 18
2.2.3 新相轉變體積分數 20
2.3 激光熔覆後材料的金相形貌 21
2.3.1 激光與材料相互作用 21
2.3.2 激光熔覆過程中的能量分配 22
2.3.3 熔覆層金相形貌 23
2.3.4 基體上的金相形貌 25
第3章 激光熔覆的數值仿真分析 29
3.1 激光熔覆仿真簡介 29
3.2 有限元模型描述 29
3.2.1 物理模型及假設 29
3.2.2 熱源模型及其加載 32
3.2.3 熱傳遞的基本方式及邊界條件 33
3.3 溫度場仿真結果 34
3.3.1 激光功率對溫度場的影響 35
3.3.2 掃描速度對溫度場的影響 40
3.3.3 光斑直徑對溫度場的影響 44
3.3.4 溫控基體熱影響範圍 46
3.4 殘餘應力仿真結果 47
3.4.1 熱力耦閤的理論關係 47
3.4.2 熔覆殘餘應力的共性特徵 48
3.4.3 各參數對殘餘應力的影響 52
3.4.4 應力仿真結論 59
第4章 激光熔覆熱損傷量化評定模型 61
4.1 熔覆熱損傷試驗論證 61
4.1.1 試驗方案 61
4.1.2 靜強度試驗 62
4.1.3 疲勞試驗 65
4.2 熱損傷定量評估模型 68
4.2.1 非連續性損傷因子 68
4.2.2 顯微硬度損傷因子 69
4.2.3 殘餘應力損傷因子 72
4.2.4 熱損傷程度量化評定綜閤模型 74
4.3 參量模型應用 75
4.3.1 硬度損傷因子 75
4.3.2 應力損傷因子 80
第5章 基於損檢測的再製造熱-疲勞耦閤損傷研究 83
5.1 損檢測技術的選擇 83
5.2 磁記憶技術的基本理論 84
5.2.1 磁緻伸縮與磁機械效應 84
5.2.2 鐵磁工件的自發磁化 85
5.2.3 磁記憶檢測原理 86
5.3 激光錶麵處理熱損傷磁記憶相關性研究 88
5.3.1 試驗方案 88
5.3.2 基於疲勞纍積損傷的磁記憶檢測結果 89
5.3.3 基於疲勞纍積損傷的熱損傷磁信號檢測結果 92
5.3.4 結果探討 94
5.4 激光熔覆熱-疲勞耦閤損傷金屬磁記憶檢測 96
5.4.1 激光熔覆試件製備 96
5.4.2 激光熔覆試件初始熱損傷檢測 96
5.4.3 熔覆試件熱-疲勞耦閤損傷檢測 100
第6章 激光熔覆工藝基礎及其再製造應用 105
6.1 單道熔覆幾何特徵 105
6.1.1 粉末流對激光的衰減作用 105
6.1.2 熔覆層幾何特徵數學模型 107
6.2 單道熔覆試驗研究 111
6.2.1 試驗條件 111
6.2.2 工藝參數選擇 111
6.2.3 試驗結果分析 112
6.3 基於迴歸正交試驗的模型修正 120
6.3.1 激光熔覆幾何特徵模型修正方法 120
6.3.2 二次迴歸正交試驗設計及迴歸方程分析 121
6.3.3 修正模型及模型精度檢驗 127
6.4 激光熔覆幾何特徵與再製造應用 131
6.4.1 激光熔覆再製造工藝規劃 131
6.4.2 單道幾何特徵模型在工藝規劃中的應用 136
第7章 再製造毛坯損傷與剩餘壽命評估 140
7.1 疲勞纍積損傷理論 140
7.2 疲勞壽命評估方法 141
7.2.1 名義應力法 142
7.2.2 局部應力-應變法 142
7.3 再製造毛坯損傷與剩餘壽命評估模型 143
7.3.1 非綫性疲勞纍積損傷模型修正 144
7.3.2 修正模型材料參數的確定 145
7.3.3 再製造毛坯剩餘壽命評估 147
第8章 激光熔覆再製造産品壽命評估 150
8.1 激光熔覆熱-疲勞耦閤損傷評估模型 150
8.1.1 Chaboche非綫性連續疲勞纍積損傷模型修正 150
8.1.2 模型材料參數的確定 151
8.1.3 激光熔覆熱-疲勞耦閤損傷評估研究 152
8.1.4 基於非綫性連續損傷的激光熔覆再製造試件壽命評估 154
8.2 基於能量法的激光熔覆再製造試件壽命評估 156
8.2.1 常用能量法簡介 156
8.2.2 激光熔覆試件疲勞裂紋萌生壽命評估 158
8.2.3 激光熔覆試件疲勞裂紋擴展壽命評估 161
8.3 鐵路車輪激光熔覆再製造壽命評估 162
8.3.1 鐵路車輪常見損傷 162
8.3.2 鐵路車輪損傷評估常用模型 167
8.3.3 再製造鐵路車輪損傷及壽命評估 169
參考文獻 175
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