本文關(guān)鍵詞：基于X-Ray掃描的鋁合金材料的疲勞壽命研究

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【摘要】：機(jī)械零件大部分的破壞屬于疲勞破壞,零件在發(fā)生疲勞破壞時,本身并不會產(chǎn)生明顯的塑性變形,而是發(fā)生脆性斷裂。它是一種隱形的失效或者破壞形式,一旦發(fā)生了疲勞破壞,必然會引起嚴(yán)重的安全事故。疲勞問題的實質(zhì)是材料或結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生了缺陷,缺陷的演化和擴(kuò)展最終導(dǎo)致了疲勞破壞。因此疲勞缺陷問題和疲勞壽命問題成了本文研究的重點(diǎn)課題。首先,本文基于互補(bǔ)彈性能等效原理發(fā)現(xiàn)了多重解析轉(zhuǎn)化規(guī)律,這個規(guī)律可以將不同水平的材料缺陷轉(zhuǎn)換成材料性能的等價損傷量,轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢在于可以簡化建立復(fù)雜模型的過程,同時避免了復(fù)雜的網(wǎng)格劃分和缺陷計算分析的過程,轉(zhuǎn)換的另一個優(yōu)勢是有利于部分損傷的轉(zhuǎn)換。其次,本文對多重解析轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值仿真,以有效楊氏模量作為損傷變量,通過對比仿真和計算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩者能很好的吻合,從而驗證了該規(guī)律的可行性。再次,本文對鋁合金材料試件進(jìn)行了一組恒幅循環(huán)加載試驗。以有效楊氏模量作為損傷變量,通過對比試驗和計算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩者同樣有著一致的變化趨勢,進(jìn)一步驗證了多重解析規(guī)律的準(zhǔn)確性。最后,針對試驗中的鋁合金的試件,用X-Ray掃描某個循環(huán)加載階段的鋁合金材料試件,確定其缺陷的特征,對缺陷進(jìn)行不同水平的劃分,依據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)律計算出鋁合金試件的有效楊氏模量,對照有效楊氏模量和疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系,判斷出試件的已使用疲勞壽命和剩余疲勞壽命。
【關(guān)鍵詞】：疲勞損傷 鋁合金 缺陷轉(zhuǎn)換 X-Ray掃描 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH114
【目錄】：

• 摘要6-7
• abstract7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題研究的背景概述11
• 1.2 疲勞壽命發(fā)展概況11-14
• 1.2.1 疲勞壽命國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 疲勞壽命國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究的內(nèi)容14-16
• 第二章 疲勞壽命分析理論和X-Ray掃描原理16-32
• 2.1 疲勞壽命的計算方法16-19
• 2.1.1 名義應(yīng)力法17-18
• 2.1.2 局部應(yīng)力-應(yīng)變法18-19
• 2.2 滯后環(huán)與循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變曲線19-20
• 2.3 應(yīng)變-壽命曲線（e-N曲線）20-21
• 2.4 疲勞累積損傷理論21-23
• 2.5 損傷計算23-25
• 2.5.1 基于名義應(yīng)力法的損傷計算23-24
• 2.5.2 基于局部應(yīng)力-應(yīng)變法的損傷計算24-25
• 2.6 X-Ray掃描的原理和技術(shù)25-31
• 2.6.1 數(shù)字化圖像25-26
• 2.6.2 投影26-27
• 2.6.3 投影數(shù)據(jù)和正弦圖27-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 第三章 多重解析轉(zhuǎn)換規(guī)律32-39
• 3.1 引言32
• 3.2 運(yùn)算符號和術(shù)語32-33
• 3.3 多重解析轉(zhuǎn)換規(guī)律的推導(dǎo)計算33-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第四章 多重解析轉(zhuǎn)換規(guī)律的數(shù)值仿真39-51
• 4.1 引言39
• 4.2 有限元分析軟件ABAQUS簡介39-40
• 4.2.1 有限單元法39-40
• 4.2.2 ABAQUS簡介40
• 4.3 數(shù)值仿真結(jié)果對比40-50
• 4.3.1 材料損傷中缺陷形狀對轉(zhuǎn)換的影響41-43
• 4.3.2 材料損傷中弱夾雜對轉(zhuǎn)換的影響43-45
• 4.3.3 材料損傷中孔洞對轉(zhuǎn)換的影響45-46
• 4.3.4 材料損傷中裂紋長度對轉(zhuǎn)換的影響46-47
• 4.3.5 材料損傷中損傷增量和修改項對轉(zhuǎn)換的影響47-48
• 4.3.6 材料損傷中多水平缺陷對轉(zhuǎn)換的影響48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 鋁合金疲勞試驗分析51-60
• 5.1 引言51
• 5.2 試驗分析51-54
• 5.2.1 試驗設(shè)備和材料51-53
• 5.2.2 試驗過程53-54
• 5.2.3 試驗分析目的54
• 5.3 疲勞損傷演化和疲勞壽命預(yù)測54-59
• 5.3.1 轉(zhuǎn)換規(guī)律計算的結(jié)果和試驗結(jié)果的對比54-56
• 5.3.2 試件的粗糙度分析56-58
• 5.3.3 鋁合金疲勞壽命的簡單預(yù)測58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)和展望60-62
• 6.1 總結(jié)60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果67-68
• 致謝68-69

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