本文關(guān)鍵詞：航空材料熱疲勞—蠕變交互作用模型的研究

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【摘要】：安全是民用航空領(lǐng)域的頭等大事,航空材料壽命預(yù)測一直以來都是航空科研工作者重點(diǎn)研究的問題。然而有很多的航空材料是在高溫環(huán)境下進(jìn)行工作,受到高溫疲勞與蠕變作用的雙重影響。疲勞與蠕變損傷機(jī)理和產(chǎn)生的效果都不相同,分開考慮疲勞和蠕變損傷來計算壽命往往與試驗測得的壽命有偏差,于是研究高溫疲勞與蠕變的交互作用對材料的壽命預(yù)測變得非常重要。為了研究1Cr18Ni9Ti材料在高溫疲勞與蠕變雙重作用下的壽命預(yù)測問題,本文首先對使用線性轉(zhuǎn)化法在不同溫度下分別預(yù)測了壽命,發(fā)現(xiàn)與實際試驗測出的壽命存有偏差。為了能夠預(yù)測出更準(zhǔn)確的壽命,本文在壽命預(yù)測公式中引入了交互作用系數(shù)來表征高溫疲勞與蠕變交互作用的程度。為了計算出各個溫度下的交互作用系數(shù),分別做了600℃、625℃、650℃、675℃、700℃五個溫度在200MPa應(yīng)力下的蠕變試驗,得到了它們的蠕變斷裂時間;做了同樣五個溫度下應(yīng)力梯形波加載的高溫疲勞-蠕變試驗,得到了高溫疲勞-蠕變試驗的實測壽命;用專業(yè)疲勞分析軟件LMS模擬了試樣在不同溫度下的高溫疲勞壽命。綜合以上三類數(shù)據(jù),分別計算蠕變損傷與高溫疲勞損傷,結(jié)合帶交互作用系數(shù)的壽命預(yù)測公式,分別計算出了不同溫度下的交互作用系數(shù)。本文隨后研究了交互作用系數(shù)隨溫度的變化,并用帶交互作用系數(shù)的優(yōu)化公式重新預(yù)測了高溫疲勞-蠕變的壽命,相對于線性轉(zhuǎn)化法,得到了更加準(zhǔn)確的預(yù)測壽命。但是由于優(yōu)化的公式不能表征高溫疲勞與蠕變作用的對稱性,于是在優(yōu)化公式的基礎(chǔ)上引入了蠕變損傷指數(shù)和疲勞損傷指數(shù),對交互作用模型進(jìn)行了修正。再次計算的結(jié)果顯示,預(yù)測的斷裂循環(huán)數(shù)與實測值更加符合。并根據(jù)擬合出的交互作用系數(shù)和損傷指數(shù),分析了該材料高溫疲勞與蠕變交互作用的原因。通過以上一系列的研究,進(jìn)行了1Cr18Ni9Ti材料在高溫疲勞與蠕變方向做了部分實驗及理論上的探討;由于交互作用系數(shù)的使用簡單易懂,因此也為工程上預(yù)測壽命提供了試驗數(shù)據(jù)和參考思路。
【關(guān)鍵詞】：熱疲勞 蠕變 壽命預(yù)測 交互作用
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V250
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 金屬材料疲勞壽命預(yù)測的研究12-15
• 1.2.2 金屬材料蠕變壽命預(yù)測的研究15-16
• 1.2.3 金屬材料蠕變-疲勞壽命預(yù)測的研究16-18
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第二章 試驗設(shè)備的介紹20-28
• 2.1 英斯特朗8803電液伺服疲勞試驗機(jī)20-21
• 2.1.1 疲勞試驗機(jī)的用途與組成20-21
• 2.1.2 變形測量傳感器21
• 2.2 蠕變試驗設(shè)備21-24
• 2.2.1 電子蠕變松弛試驗機(jī)的用途與組成21-23
• 2.2.2 變形測量傳感器23
• 2.2.3 電子蠕變機(jī)的溫度控制與數(shù)據(jù)采集23-24
• 2.3 熱疲勞-蠕變試驗設(shè)備24-28
• 2.3.1 電子蠕變疲勞機(jī)的用途與組成24-25
• 2.3.2 變形測量傳感器25
• 2.3.3 蠕變疲勞機(jī)的控制軟件25-28
• 第三章 試驗方案及數(shù)據(jù)處理28-41
• 3.1 試驗試樣28-30
• 3.1.1 對 1Cr18Ni9Ti鋼材料的介紹28
• 3.1.2 材料用到的性能參數(shù)28-30
• 3.2 靜力拉伸試驗方案與結(jié)果30-31
• 3.3 蠕變試驗方案與試驗結(jié)果31-38
• 3.3.1 蠕變試驗方案31-32
• 3.3.2 蠕變試驗結(jié)果32-35
• 3.3.3 擬合蠕變斷裂時間與溫度之間的關(guān)系35-38
• 3.4 熱疲勞蠕變試驗方案與結(jié)果38-39
• 3.4.1 試驗方案38-39
• 3.4.2 試驗結(jié)果39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第四章 軟件模擬高溫疲勞試驗的壽命41-55
• 4.1 仿真軟件介紹41-44
• 4.1.1 MSC.Patran/Nastran有限元分析軟件41-42
• 4.1.2 Virtual.Lab Durability簡介42-44
• 4.2 軟件理論依據(jù)44-45
• 4.3 高溫疲勞建模與分析45-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 交互作用模型的研究55-67
• 5.1 線性轉(zhuǎn)化方法預(yù)測試樣熱疲勞蠕變的壽命55-58
• 5.1.1 理論依據(jù)55-58
• 5.1.2 預(yù)測結(jié)果與實測結(jié)果對比58
• 5.2 加入交互作用模型后預(yù)測熱疲勞蠕變的壽命58-64
• 5.2.1 加入交互系數(shù)后的預(yù)測模型58-62
• 5.2.2 交互作用曲線分析總結(jié)62-63
• 5.2.3 預(yù)測的結(jié)果與實測結(jié)果對比63-64
• 5.3 修正交互作用模型后疲勞蠕變的壽命的預(yù)測64-65
• 5.3.1 修正交互系數(shù)后的預(yù)測模型64
• 5.3.2 預(yù)測的結(jié)果與實測結(jié)果對比64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-67
• 第六章 熱疲勞-蠕變交互作用機(jī)理分析67-70
• 6.1 疲勞蠕變正交互作用機(jī)理的研究67-68
• 6.2 疲勞蠕變試驗負(fù)交互作用微觀機(jī)理68
• 6.3 在不同溫度下的交互程度不同的機(jī)理分析68-70
• 第七章 總結(jié)與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76

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1 楊文超;低溫下含CO_2的二元及多元混合物相平衡特性研究[D];東南大學(xué);2016年

2 高春瑾;航空材料熱疲勞—蠕變交互作用模型的研究[D];中國民航大學(xué);2015年

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本文編號：539930