本文關(guān)鍵詞：基于擴(kuò)展有限元的鋁合金板裂紋擴(kuò)展分析及疲勞壽命預(yù)測

  更多相關(guān)文章： 擴(kuò)展有限元 Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型及復(fù)合型裂紋 裂紋擴(kuò)展 應(yīng)力強(qiáng)度因子 疲勞壽命預(yù)測

【摘要】：鋁合金板具有比重輕、強(qiáng)度高的優(yōu)越特性,被廣泛應(yīng)用于汽車車身及飛機(jī)結(jié)構(gòu)中。構(gòu)件在工作過程中承受載荷等外界條件的作用,會對材料的力學(xué)性能產(chǎn)生影響,尤其是當(dāng)構(gòu)件中出現(xiàn)裂紋時,會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂,帶來不可預(yù)估的災(zāi)難性后果。但是,裂紋的出現(xiàn)并不能立刻使構(gòu)件發(fā)生斷裂。為了考慮構(gòu)件的安全性和可靠性,本文以2014-T6鋁合金板作為研究對象,基于擴(kuò)展有限元法,主要應(yīng)用裂紋力學(xué)的理論知識對二維及三維裂紋體的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行分析,并對三維裂紋體的疲勞壽命做出初步預(yù)測。對于二維裂紋體,本文通過對直裂紋體與斜裂紋體分別施加平面Ⅰ型載荷、Ⅱ型載荷以及Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型載荷,得出裂紋擴(kuò)展長度與載荷、裂紋張開位移與載荷的關(guān)系曲線。同時,對裂紋尖端的靜態(tài)和動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子做了分析。得出結(jié)論:Ⅰ型載荷對裂紋擴(kuò)展影響較大;裂紋擴(kuò)展長度越長,所需載荷越大;裂紋擴(kuò)展初期所需的載荷增幅較后期大;裂紋張開位移隨著載荷的增加逐漸增加;應(yīng)力強(qiáng)度因子可以控制裂紋的擴(kuò)展方向。對于三維裂紋體,本文通過對相同裂紋體分別施加Ⅰ型載荷、Ⅲ型載荷以及Ⅰ-Ⅲ復(fù)合型載荷,得出了裂紋擴(kuò)展長度曲線、裂紋張開位移曲線,同樣對裂紋尖端的動、靜態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子做了分析。并對三維裂紋體在不同載荷下的疲勞壽命做了初步預(yù)測。得出結(jié)論:Ⅰ型裂紋的擴(kuò)展長度要大于Ⅲ型和Ⅰ-Ⅲ復(fù)合型裂紋;Ⅲ型和Ⅰ-Ⅲ復(fù)合型裂紋的張開位移出現(xiàn)平臺。隨著裂紋擴(kuò)展,三種應(yīng)力強(qiáng)度因子普遍呈增加的趨勢,其中K_Ⅰ和K_Ⅲ隨裂紋擴(kuò)展的變化趨勢是相同的:裂紋擴(kuò)展初期,應(yīng)力強(qiáng)度因子增幅較平緩,而在裂紋擴(kuò)展后期,應(yīng)力強(qiáng)度因子出現(xiàn)猛增的趨勢;K_(eff-Ⅰ,Ⅲ)隨裂紋的擴(kuò)展基本呈線性增長;Ⅰ型裂紋的循環(huán)次數(shù)N=703046次,Ⅲ型裂紋的循環(huán)次數(shù)N=11488次,Ⅰ-Ⅲ復(fù)合型裂紋的循環(huán)次數(shù)N=5259次。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.21

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王生武,戴雅康,陶學(xué)文;疲勞淺裂紋擴(kuò)展數(shù)據(jù)處理及計算方法的探討[J];試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī);1992年06期

2 周斌生,湯曉英,王正東,吳東棣;高溫蠕變裂紋擴(kuò)展參量Q~*(t)及其應(yīng)用[J];材料工程;2003年10期

3 黃凱珠;黃明利;焦明若;唐春安;;三維表面裂紋擴(kuò)展特征的研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2003年S1期

4 王德詠;張振南;葛修潤;;應(yīng)用單元劈裂法模擬三維內(nèi)嵌裂紋擴(kuò)展[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2012年10期

5 孫翔;劉傳奇;薛世峰;;有限元與離散元混合法在裂紋擴(kuò)展中的應(yīng)用[J];中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

6 陳篪;論裂紋擴(kuò)展的判據(jù)[J];金屬學(xué)報;1977年Z1期

7 孫福玉,廖乾初,藍(lán)芬蘭,劉才穆,劉建華;高強(qiáng)鋼疲勞斷口的掃描電鏡觀察和裂紋擴(kuò)展機(jī)制的探討[J];金屬學(xué)報;1980年02期

8 鄭文龍;鋼在腐蝕疲勞條件下裂紋擴(kuò)展形態(tài)的轉(zhuǎn)變[J];金屬學(xué)報;1980年04期

9 尹為愷;裂紋擴(kuò)展量測定裝置[J];洪都科技;1981年02期

10 馬永山;;裂紋擴(kuò)展量測定裝置[J];航空工藝技術(shù);1981年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高存法;;磁場對軟磁鐵介質(zhì)內(nèi)裂紋擴(kuò)展行為的影響[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

2 姜燕;樂金朝;;瀝青路面Ⅰ型裂紋擴(kuò)展的理論分析與數(shù)值仿真[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

3 常亮明;;田灣核電站反應(yīng)堆壓力容器2#焊縫的假定裂紋擴(kuò)展計算[A];北京力學(xué)會第十六屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

4 郭瑞;陳章華;班懷國;;裂紋擴(kuò)展的無網(wǎng)格有限元模擬[A];北京力學(xué)會第13屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

5 劉紹倫;;關(guān)于裂紋擴(kuò)展路徑問題的研究[A];北京力學(xué)學(xué)會第12屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2006年

6 唐旭海;鄭超;張建海;;多邊形有限元法模擬裂紋擴(kuò)展[A];第17屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2008年

7 余天堂;李海杰;任青文;;裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬影響因素分析[A];第17屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2008年

8 劉文光;陳國平;;含裂紋平板的振動特性及裂紋擴(kuò)展分析[A];第十屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（2011）下冊[C];2011年

9 祁濤;;管道內(nèi)表面非中心裂紋擴(kuò)展研究[A];第十七屆全國反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)會議論文集[C];2012年

10 周磊;郭雅芳;;金屬鎂中沿晶裂紋擴(kuò)展的分子動力學(xué)研究[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 師訪;巖石破裂過程的擴(kuò)展有限元法研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

2 鄧國堅;微尺度下疲勞小裂紋擴(kuò)展特性的試驗(yàn)研究[D];華東理工大學(xué);2015年

3 王雁冰;爆炸的動靜作用破巖與動態(tài)裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2016年

4 陳昊東;熱荷載作用下玻璃破裂特性及裂紋擴(kuò)展模擬研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

5 吳建國;裂紋擴(kuò)展與損傷演化理論與應(yīng)用研究[D];北京航空航天大學(xué);2009年

6 邱寶象;基于連續(xù)累積損傷的疲勞啟裂和裂紋擴(kuò)展的統(tǒng)一模型[D];浙江工業(yè)大學(xué);2009年

7 周紹青;工程斷裂中的T應(yīng)力及其對裂紋擴(kuò)展路徑的影響[D];中南大學(xué);2010年

8 黃小光;腐蝕疲勞點(diǎn)蝕演化與裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究[D];上海交通大學(xué);2013年

9 李慧芳;裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究及管板開裂的數(shù)值模擬[D];北京化工大學(xué);2009年

10 溫建鋒;基于應(yīng)變的損傷力學(xué)模型及其在蠕變裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬中的應(yīng)用[D];華東理工大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李彩霞;基于擴(kuò)展有限元法的裂紋擴(kuò)展分析研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 劉帆;船海結(jié)構(gòu)物疲勞熱點(diǎn)裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子及其擴(kuò)展路徑預(yù)報方法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

3 趙莉莉;噴丸殘余應(yīng)力對裂紋擴(kuò)展疲勞壽命影響的數(shù)值模擬研究[D];山東大學(xué);2015年

4 李玉濤;含內(nèi)部裂紋Q345鋼在單軸拉伸作用下的破壞研究[D];廣西大學(xué);2015年

5 喬龍;低強(qiáng)度地震波和不同低溫下管道裂紋擴(kuò)展的模擬研究[D];新疆大學(xué);2015年

6 洪圓;Ⅰ+Ⅱ復(fù)合型裂紋在TA2中的轉(zhuǎn)型擴(kuò)展研究[D];北京化工大學(xué);2015年

7 陳白斌;基于擴(kuò)展比例邊界有限元法的混凝土結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展模擬[D];大連理工大學(xué);2015年

8 暴艷利;基于多邊形比例邊界有限元的重力壩地震斷裂問題研究[D];大連理工大學(xué);2015年

9 曹然;復(fù)合材料多瓣易碎蓋設(shè)計與實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

10 呂毅;梯度復(fù)合材料的裂紋擴(kuò)展研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

，

本文編號：1305138