在機(jī)械工程和航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用的機(jī)械產(chǎn)品和設(shè)備中,其關(guān)鍵零部件經(jīng)常受到熱、力等交變載荷的作用,容易發(fā)生磨損、斷裂和疲勞破壞,導(dǎo)致產(chǎn)品在有效壽命期內(nèi)過早的報(bào)廢。為了確保設(shè)備的安全可靠性,發(fā)展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是很有必要的。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式對鋁合金材料疲勞裂紋擴(kuò)展過程進(jìn)行了研究,提出了基于模型的反數(shù)據(jù)算法對裂紋長度的模式識別,以及利用粒子濾波算法對裂紋結(jié)構(gòu)的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。首先,通過ABAQUS有限元分析軟件對結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展過程進(jìn)行了仿真研究。利用ABAQUS軟件對鋁板試件進(jìn)行了有限元建模分析,得到了模型應(yīng)力分布云圖,優(yōu)化傳感器布置;在ABAQUS平臺下利用PYTHON腳本語言進(jìn)行建模分析,實(shí)現(xiàn)裂紋連續(xù)擴(kuò)展過程。通過仿真發(fā)現(xiàn)裂紋兩側(cè)位置由于受拉應(yīng)力作用,應(yīng)變變化趨勢基本一致,隨循環(huán)次數(shù)的增長應(yīng)變不斷增大,而裂紋尖端則由于受壓應(yīng)力的作用,應(yīng)變隨循環(huán)次數(shù)的增大不斷減小;得到裂紋擴(kuò)展過程中隨著循環(huán)次數(shù)的增加應(yīng)力強(qiáng)度因子以及傳感器位置處的應(yīng)變數(shù)據(jù);通過Paris公式得到擴(kuò)展過程中裂紋長度與循環(huán)次數(shù)、應(yīng)變與循環(huán)次數(shù)的函數(shù)關(guān)系。其次,搭建了疲勞裂紋擴(kuò)展在線監(jiān)測實(shí)驗(yàn)平臺,對疲勞裂紋的... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 結(jié)構(gòu)健康管理與健康監(jiān)測
    1.2 研究背景及意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 裂紋監(jiān)測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 裂紋擴(kuò)展有限元模擬的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 裂紋擴(kuò)展分析軟件簡介
    1.5 主要研究內(nèi)容
2 應(yīng)變式傳感器傳感原理及斷裂力學(xué)基本理論
    2.1 應(yīng)變傳感器的傳感原理及其監(jiān)測的優(yōu)缺點(diǎn)
    2.2 疲勞裂紋擴(kuò)展概述
        2.2.1 疲勞的分類
        2.2.2 裂紋的基本類型
    2.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子理論
    2.4 疲勞裂紋的擴(kuò)展規(guī)律
    2.5 本章小結(jié)
3 疲勞裂紋擴(kuò)展過程有限元仿真
    3.1 等參數(shù)奇異單元法
    3.2 裂紋斷裂準(zhǔn)則
    3.3 ABAQUS有限元分析步驟
    3.4 基于PYTHON的裂紋自動擴(kuò)展設(shè)計(jì)
        3.4.1 疲勞裂紋自動擴(kuò)展程序設(shè)計(jì)
        3.4.2 裂紋擴(kuò)展仿真步驟
    3.5 本章小結(jié)
4 疲勞裂紋擴(kuò)展在線監(jiān)測實(shí)驗(yàn)研究及壽命預(yù)測
    4.1 實(shí)驗(yàn)研究
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)試件設(shè)計(jì)
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及結(jié)果
    4.2 反數(shù)據(jù)算法
        4.2.1 基于歐幾里得最小距離的模式識別
        4.2.2 反數(shù)據(jù)算法原理
        4.2.3 基于模型的裂紋長度模式識別結(jié)果
    4.3 疲勞壽命預(yù)測
        4.3.1 蒙特卡羅仿真原理
        4.3.2 Bayesian filtering原理
        4.3.3 粒子濾波原理
        4.3.4 壽命預(yù)測結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 全文內(nèi)容總結(jié)
    5.2 后期工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]旋壓皮帶輪的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命計(jì)算[J]. 翁劍成,史文杰.  機(jī)械傳動. 2017(09)
[2]基于遺傳規(guī)劃算法的不同應(yīng)力比下不同厚度7050鋁合金疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測[J]. 羅豪鑫,陳傳勇,劉建中,張麗娜.  材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[3]微帶貼片天線應(yīng)變傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 何存富,閆天婷,宋國榮,呂炎,吳斌.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2017(02)
[4]航空發(fā)動機(jī)葉片TC4鈦合金振動疲勞裂紋擴(kuò)展研究及剩余壽命預(yù)測[J]. 孫宇博,雷娟娟.  表面技術(shù). 2016(09)
[5]室溫和650℃下晶粒尺寸對GH4169合金疲勞小裂紋萌生和擴(kuò)展行為的影響[J]. 吳楠,張顯程,涂善東,錢夏夷,王一寧.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(20)
[6]單端固支鋁合金結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測與反演方法[J]. 劉蘇州,曾捷,李鈺,馬馳,梁大開.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[7]含中心微裂紋α-Fe拉伸與疲勞失效機(jī)理的原子模擬[J]. 袁玉全,曾祥國,胡燕飛.  陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(02)
[8]不同應(yīng)力比下ADB610鋼疲勞裂紋擴(kuò)展速率的試驗(yàn)研究[J]. 韋龍,王時越,劉國壽,楊錫階.  機(jī)械強(qiáng)度. 2016(01)
[9]基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的航空航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 張博明,郭艷麗.  上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(01)
[10]壓載荷對LY12M鋁合金中疲勞裂紋擴(kuò)展速率影響的三種工程模型的驗(yàn)證（英文）[J]. 宋欣,李紅萍,邵俊鵬,張嘉振,王亞輝,于曉東.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S1)

博士論文
[1]不同應(yīng)力比下的疲勞裂紋擴(kuò)展可靠性研究[D]. 王坤茜.昆明理工大學(xué) 2012
[2]基于知識的結(jié)構(gòu)健康管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 常琦.南京航空航天大學(xué) 2011
[3]基于FBG光譜特性的結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測技術(shù)研究[D]. 黃紅梅.南京航空航天大學(xué) 2011

碩士論文
[1]典型機(jī)械結(jié)構(gòu)分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測及應(yīng)變場重構(gòu)方法研究[D]. 劉蘇州.南京航空航天大學(xué) 2016
[2]無人機(jī)機(jī)翼肋板裂紋擴(kuò)展有限元分析[D]. 王海鵬.南昌航空大學(xué) 2014
[3]基于SIR粒子濾波的裂紋擴(kuò)展預(yù)測[D]. 張華.南京航空航天大學(xué) 2013
[4]航空發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)中電阻應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 付亞冰.湖南大學(xué) 2013
[5]面向航空結(jié)構(gòu)的應(yīng)變—裂紋監(jiān)測系統(tǒng)的研制[D]. 王昊.南京航空航天大學(xué) 2013
[6]基于ABAQUS的裂紋擴(kuò)展仿真軟件及應(yīng)用[D]. 王慰軍.浙江大學(xué) 2006
[7]應(yīng)力斷料中裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬研究[D]. 冒小萍.蘭州理工大學(xué) 2004



本文編號：3053944