金屬材料在疲勞載荷下微損傷演化過程涉及多尺度損傷事件的萌生、發(fā)展和耦合等復雜物理現(xiàn)象。對此,本文基于一種概率熵的疲勞損傷表征方法對低碳鋼材料的疲勞損傷展開研究。低碳結(jié)構(gòu)鋼Q235在工程中廣泛應用于建筑、橋梁及船舶等工程結(jié)構(gòu)的制造中,且以其制造的大多數(shù)工程部件在服役期間均承受循環(huán)載荷,疲勞分析應是他們設(shè)計與檢測的重要方面。本文利用Q235鋼材料在動態(tài)和靜態(tài)載荷下?lián)p傷破壞的相互關(guān)聯(lián)性,通過材料結(jié)構(gòu)的靜態(tài)加載響應間接測定了其由動態(tài)載荷所致的固有損傷差異性,并最終借助概率熵對其損傷狀態(tài)演化做出了有效評定。具體為基于聲發(fā)射技術(shù)對材料微損傷事件的高敏感性,對歷經(jīng)不同疲勞周次后的材料在靜載工況下采集聲發(fā)射信號來測定材料的疲勞微損傷狀態(tài)。針對所采集的海量聲發(fā)射信號,構(gòu)建了一個能夠表征微損傷能量尺度特征和時間序列特征的多元隨機損傷變量,進而通過對該多元隨機變量的分析來研究低碳鋼在不同疲勞狀況下的微損傷演化特征。最后,通過計算多元隨機損傷變量在不同疲勞載荷水平下的概率熵給出描述材料疲勞微損傷演化的一種表征。通過試驗并輔以對材料斷面的掃描電鏡觀測獲得的結(jié)果是,低碳鋼在不同疲勞載荷后的微損傷概率熵曲線具有顯著... 

【文章來源】：天津科技大學天津市

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１聲發(fā)射波形示意圖??Ｆｉ．?２－１?Ｄｉａｒａｍ?ｏｆ?ａｃｏｕｓｔｉｃ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ｗａｖｅｆｏｒｍ??

???３基于聲發(fā)射的材料微損傷多元統(tǒng)計描述??３．１多元隨機損傷變量Ｄ矩陣??介于材料疲勞微損傷及其演化過程的非線性、隨機性和無序性等特點，而基于聲??發(fā)射技術(shù)所采集的實時連續(xù)型信號與材料的真實損傷具有相當?shù)囊恢滦裕谑�，基�??由試驗所采集得聲發(fā)射信號數(shù)據(jù)中所提取的特征參數(shù)構(gòu)建二維多元隨機損傷變量乃??矩陣［７６］，以實現(xiàn)對材料微損傷在多層次結(jié)構(gòu)上的宏微觀統(tǒng)計性描述。??在研宄人員對原始聲發(fā)射數(shù)據(jù)進行進一步處理的已有成果中，Ｇａｎｇ?Ｑｉ等提出“多??元隨機損傷變量”概念（圖３－１）對聲發(fā)射數(shù)據(jù)進行更深一步的統(tǒng)計處理，并將由材料??多尺度損傷聲發(fā)射信號所構(gòu)建的概率空間量綜合平均為一個標量：損傷概率摘，以此??實現(xiàn)了對材料微損傷及其演化的表征［７７，７８］。該方法已在骨水泥、鑄鐵和紙等［７９，８１］材料??的微損傷演化過程的評估中得到了成功驗證，而有關(guān)研宄均為在單軸準靜態(tài)拉伸試驗??條件下的損傷評估，且更多的是完成了對多種類型材料宏微觀損傷機理的定性分析。??于是，對于包含一定量疲勞微損傷材料情況下該法的有效性表現(xiàn)，值得研究。??＾１?ａｅ?ＫＨＨ?攸丨釀?chuàng)p?Ｉ?，??Ｓ?Ｖ傷變量彳??ｆ貝?特扯提収輸入?ｎ?ｔ??傷｜?ＡＥ信號?ＡＥ數(shù)據(jù)?＿＿＿Ｉ家小??圖３－１?Ｄ矩陣參數(shù)建立??Ｆｉｇ．?３－１?Ｔｈｅ?ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ?ｏｆ?Ｄ?ｍａｔｒｉｘ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??通過聲發(fā)射技術(shù)所采集聲發(fā)射信號包含多維度特征參數(shù)（表３－１），將這些參數(shù)按??一定參量關(guān)系有機地組合到一起，便可對材料損傷試樣最初最直觀的描述：隨機損傷??事件Ｄａｍａｇｅ）?［７４－７８］：??ａｌ＝ｆｌ｛Ｃ，

?天津科技大學碩士學位論文???＊＊｜?１?１?１?１?Ｊ?１?１?１???：?ｘ?５?①?０?Ｉ??Ｉ－?Ｔ壬圣??Ｃ?．?－??ｗ?（）??？??ｔ＾ｘ?１?１?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ???Ｓｔｒｅｓｓ?（ＭＰａ）??＊？?■?．?????？ｂ?丁?，丄?丄??ｍ??－?，，?－??／，?？??１?＾?＼?＇??Ｓｔｒｅｓｓ?（ＭＰａ）?〇??圖３－４損傷狀態(tài)軌跡曲線??Ｆｉｇ．?３－４?Ｔｈｅ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ｏｆ?ｄａｍａｇｅ?ｓｔａｔｅｓ?ｃｕｒｖｅ??３．３?Ａｎｄｒｅｗｓ?Ｐｌｏｔ??作為一種探索性數(shù)據(jù)分析方法，Ａｎｄｒｅｗｓ?Ｐｌｏｔ［４？１被用于以不同損傷狀態(tài)數(shù)據(jù)組區(qū)分??的數(shù)據(jù)可視化研宄中，其主要操作思路為：以一個三角函數(shù)將多維度數(shù)據(jù)組映射至所??確定的二維平面內(nèi)，在映射轉(zhuǎn)化過程中，擁有類似源物理背景意義的數(shù)據(jù)曲線則會完??成自動的聚類分組。此方法主要完成以下兩種共功能：??（１）?Ａｎｄｒｅｗｓ?Ｐｌｏｔ幫助我們在結(jié)構(gòu)材料因應力／應變持續(xù)增加而逐漸損傷的過程??中，將不同類型的損傷數(shù)據(jù)組合在一起。具體體現(xiàn)為，在聚類后的同一組數(shù)據(jù)曲線中，??Ａｎｄｒｅｗｓ?Ｐｌｏｔ曲線形態(tài)相似則代表數(shù)據(jù)源擁有相似的損傷機制和微觀結(jié)構(gòu)變化，甚至??于擁有相似的力學性質(zhì)。??（２）對以圖形化的方式識別損傷模式集群的Ａｎｄｒｅｗｓ?Ｐｌｏｔ方法的利用，也同樣基??于其在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中保留了許多有價值的材料原始損傷固有屬性，如平均保存、距??離留存、一維投影和線性關(guān)系等參量［８４］。??Ａｎｄｒｅｗｓ?Ｐｌｏｔ數(shù)據(jù)映射算法由如下三角函數(shù)式（

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本文編號：3343135