金屬材料的低周疲勞(Low cycle fatigue,LCF)性能是工業(yè)設(shè)計與安全評估的關(guān)鍵指標(biāo)。尤其在航空航天、核電、高鐵、微機(jī)械等關(guān)鍵工程領(lǐng)域,大量結(jié)構(gòu)件或零部件長期經(jīng)受溫度、壓力等交變載荷作用,因此材料疲勞性能對服役設(shè)備的安全使用和失效預(yù)測十分重要。長期以來,國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)推薦采用較大尺寸的等直試樣完成對稱循環(huán)加載試驗以獲得材料的LCF性能。隨著工業(yè)設(shè)計理念的逐步發(fā)展和新材料的不斷升級,小尺寸材料與小型結(jié)構(gòu)件在許多工程領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用,而傳統(tǒng)LCF試驗方法已難以滿足小尺寸試樣的測試要求。本文基于能量等效方法,對獲取薄片材料LCF性能的小試樣測試新方法進(jìn)行研究。主要工作如下:(1)針對薄片材料的漏斗型與圓環(huán)型試樣,根據(jù)能量等效方法建立關(guān)聯(lián)于材料本構(gòu)參數(shù)、幾何尺寸、荷載與位移的半解析方程,對不同幾何構(gòu)型、不同材料本構(gòu)參數(shù)的試樣進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,分別從正向與反向驗證了該方程的準(zhǔn)確性與普適性;(2)針對GH4169、G115與16Mn三種材料,完成漏斗型與圓環(huán)型薄片小試樣的設(shè)計、加工和對稱循環(huán)加載試驗,通過解析方程與循環(huán)載荷-位移曲線反向預(yù)測得到材料循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,將該曲線與對應(yīng)材...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 疲勞研究現(xiàn)狀
        1.1.1 金屬材料疲勞研究現(xiàn)狀
        1.1.2 金屬材料疲勞強(qiáng)度理論與設(shè)計研究方法
    1.2 低周疲勞的研究內(nèi)容與研究方法
        1.2.1 LCF的基本概念
        1.2.2 循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的傳統(tǒng)獲取方法
        1.2.3 LCF壽命預(yù)測
    1.3 LCF試驗方法
        1.3.1 軸向拉-壓對稱疲勞試驗
        1.3.2 懸臂梁彎曲疲勞試驗
        1.3.3 扭轉(zhuǎn)疲勞試驗
    1.4 小試樣疲勞性能測試研究
        1.4.1 小試樣的力學(xué)性能測試研究背景與意義
        1.4.2 小薄片試樣的LCF研究現(xiàn)狀
    1.5 本章小節(jié)
第2章 試樣設(shè)計與試驗方法
    2.1 試樣設(shè)計
    2.2 試驗條件
    2.3 數(shù)值分析條件
    2.4 本章小結(jié)
第3章 材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系半解析求解方法
    3.1 能量等效原理
    3.2 單調(diào)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系預(yù)測模型
        3.2.1 Ramberg-Osgood律
        3.2.2 彈性應(yīng)變能與載荷-彈性位移關(guān)系表征
        3.2.3 基于塑性形變能與載荷-塑性位移關(guān)系解析表征
        3.2.4 單調(diào)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系參數(shù)模型
    3.3 循環(huán)應(yīng)力幅-應(yīng)變幅關(guān)系預(yù)測模型
        3.3.1 彈塑性載荷幅-加載線位移幅關(guān)系
        3.3.2 彈塑性載荷幅-側(cè)向測試位移幅關(guān)系
        3.3.3 循環(huán)應(yīng)力幅-應(yīng)變幅關(guān)系參數(shù)模型
        3.3.4 RLLD、RLSD和RLTD模型參數(shù)的獲取方法
    3.4 本章小結(jié)
第4章 材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型驗證
    4.1 正向驗證
        4.1.1 材料參數(shù)效應(yīng)
        4.1.2 λ參數(shù)效應(yīng)
    4.2 反向驗證
    4.3 本章小結(jié)
第5章 試驗結(jié)果與分析
    5.1 材料單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的獲取
    5.2 材料循環(huán)應(yīng)力幅-應(yīng)變幅關(guān)系的獲取
    5.3 局部應(yīng)力幅、應(yīng)變幅的獲取
    5.4 疲勞失效分析
    5.5 材料的疲勞壽命預(yù)測
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號：3741730