【摘要】：隨著機械結(jié)構(gòu)工作環(huán)境日益復(fù)雜和惡劣,各種隨機因素的影響不斷增加,含裂紋結(jié)構(gòu)中的不確定性在疲勞可靠性分析中顯得越發(fā)重要。分析疲勞壽命和可靠性則需要對部件內(nèi)裂紋位置以及長度有充分的了解。傳統(tǒng)的疲勞裂紋分析大多是基于Paris公式或者修正Paris公式,但是該疲勞裂紋分析方法忽略了裂紋擴展中的多裂紋位置關(guān)系、邊界關(guān)系等因素的影響。對于復(fù)雜工作條件下的部件,載荷的不確定性同樣對疲勞壽命有較大影響。因此,根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠性理論,從概率故障物理的角度對含裂紋結(jié)構(gòu)進行疲勞可靠性分析是十分必要的。本學(xué)位論文擬針對此問題,開展如下研究:(1)裂紋間競爭失效行為研究。含裂紋結(jié)構(gòu)失效類型主要為表面裂紋失效,通過分析不同的表面裂紋概率模型,結(jié)合裂紋初始位置及其初始長度的隨機性,提出一種新的判斷表面裂紋的概率模型,為含裂紋結(jié)構(gòu)失效類型的判斷提供依據(jù)。(2)裂紋間應(yīng)力強度因子和相互作用分析。含裂紋結(jié)構(gòu)往往存在多條裂紋,對于含有兩條平行線裂紋的平板模型,結(jié)合裂紋尖端應(yīng)力強度因子,通過ANSYS仿真計算不同位置關(guān)系的應(yīng)力強度因子大小,擬合相鄰裂紋之間的相互作用因子;并通過該相互作用因子預(yù)測應(yīng)力強度因子大小,與仿真結(jié)果對比,驗證相互作用因子模型的準確性和可行性。(3)含裂紋結(jié)構(gòu)剩余壽命預(yù)測與可靠性分析。為了考慮隨機載荷及裂紋長度不確定性對含裂紋結(jié)構(gòu)剩余壽命的影響,本文通過載荷及裂紋長度的分布類型計算剩余壽命及其分布類型,并進行疲勞可靠性分析。(4)表面多裂紋擴展仿真和概率建模。結(jié)合實測表面裂紋的位置和長度分布,作為輸入條件進行裂紋擴展仿真;由于裂紋間的相互作用,裂紋擴展過程中可能出現(xiàn)相鄰裂紋的融合現(xiàn)象,在裂紋擴展過程中考慮裂紋融合效應(yīng)更加符合實際工程;根據(jù)裂紋融合理論基礎(chǔ)以及仿真結(jié)果,結(jié)合含裂紋結(jié)構(gòu)裂紋融合現(xiàn)象中的各種不確定因素,建立含表面多裂紋融合的概率模型。
【圖文】：

圖 1-2 三種不同的裂紋失效模式外學(xué)者經(jīng)過不斷地努力和研究，提出了各種幾何形狀和荷載子計算方法。其中，，最全面、引用較多的三本書籍為[58-60]分析中，經(jīng)常需要預(yù)測結(jié)構(gòu)中兩個或多個裂紋的組合效應(yīng)，63]。如何正確評價含有多個裂紋的結(jié)構(gòu)，對于預(yù)防潛在的災(zāi)義。在實踐中，這意味著需要確定發(fā)生在一個裂紋上的應(yīng)力近附加裂紋或缺陷的影響。在過去的四十年中，許多研究人

圖 3-1 平行雙裂紋模型圖 3-2 裂紋位置參數(shù)模型通過 ANSYS 經(jīng)典版進行建模分網(wǎng)以及計算應(yīng)力強度因子，分網(wǎng)進行細化，使得網(wǎng)格更加規(guī)則，以提高結(jié)果精確度，對其他部位的網(wǎng)降低計算時間。其中一種工況的有限元結(jié)果如圖 3-3 所示0m1m b2 r
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH114

【參考文獻】

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本文編號：2710767