大锻件微孔隙氢聚集分析模型

    大锻件内的微孔隙形态各异，线性裂纹和球形孔洞代表了微孔隙的两种极端情况，因此文中的分析基于这两种微孔隙模型，其它微孔隙周围的氢聚集分析结果应该在这两者之间。由于微孔隙的尺寸很小，其应力场的影响区域有限，因此可以在锻件内单独取出一个以微孔隙为中心的分析模型，称之为“微孔隙胞体”，并以锻件内一点的应力状态作为整个胞体模型的应力状态，微裂纹和微孔洞的胞体模型如。设定胞体模型外边界尺寸为微孔隙尺寸的l0倍，在胞体内部应力和氢浓度均匀分布，在胞体的外边界上应力和氢浓度保持恒定。

    由大型Cr5支承辊锻件的热处理分析可知，沿锻件截面的径向热处理残余应力状态可分为3种，将表2中的3个特征应力分别代入微裂纹和微孔洞胞体模型中，以对比锻件截面上不同位置和不同形状微孔隙周围氢聚集的不同。假设微孔洞和微裂纹为同一个微孔隙在锻件锻压前后的存在状态，根据微孔隙在变形过程中内表面面积不变条件，设定微裂纹的半径为2mm，则与之相对应的微孔洞半径为√2mm。考虑到白点为锻件内部的脆性裂纹，因此对微孔隙的分析采用线弹性模型，不考虑塑性的影响。设定在整个锻件截面上氢浓度均为5ppm，氢的溶解度为0．1ppm。该Cr5钢的弹性模型为210GPa，泊松比为0-3。

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