【摘要】：錐柱結構作為大型潛器圓柱形耐壓殼的重要組成部分,由于其自身結構的特殊性,容易發(fā)生疲勞破壞,是潛器耐壓殼疲勞研究的熱點。隨著潛器作業(yè)范圍的擴大、安全性能要求的提高,普通高強鋼很難滿足潛器耐壓殼的安全、布置等要求。鈦合金由于其具有比強度高、耐腐蝕性能好等優(yōu)點,可以有效解決潛器重量、腐蝕控制等問題,是未來潛器耐壓殼材料的研究方向。因此,采用線彈性斷裂力學方法對鈦合金材質(zhì)錐柱結構斷裂疲勞特性開展研究具有一定的工程意義。本文以線彈性斷裂力學為基礎,采用數(shù)值分析方法,以TA31材質(zhì)錐柱結構局部模型為研究對象,開展錐柱結構表面裂紋擴展以及疲勞壽命計算研究。采用Ansys-Franc3D應力強度因子計算軟件,分別分析了錐柱結構表面裂紋Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型應力強度因子的分布規(guī)律,初步驗證了只考慮Ⅰ型裂紋擴展模式研究結構斷裂疲勞特性的合理性。研究了裂紋形狀比對于表面裂紋前緣Ⅰ型應力強度因子值分布的影響,計算得到不同形狀比下的結構臨界裂紋尺寸。對裂紋擴展數(shù)值模擬的準靜態(tài)法開展了研究,給出了采用dN與da準靜態(tài)法研究裂紋擴展形狀變化以及結構壽命計算的參數(shù)建議值。采用復合型裂紋脆性斷裂判據(jù),驗證了錐柱結構采用Ⅰ型裂紋平面擴展模式的合理性。最后基于該擴展模式,應用兩自由度裂紋前緣曲線擬合方法,對初始裂紋尺寸為5mm的錐柱結構表面裂紋進行裂紋擴展數(shù)值模擬及疲勞壽命計算。本文結合彈性斷裂力學理論和Ansys-Franc3D仿真方法,對疲勞數(shù)值仿真相關參數(shù)開展了研究,完成了錐柱結構臨界裂紋尺寸計算和疲勞壽命預測工作。研究結果對同類結構的斷裂疲勞特性研究具有一定的參考意義。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U674.941

【參考文獻】

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本文編號：2611601