金屬材料的低周疲勞(Low cycle fatigue,LCF)性能是工業(yè)設計與安全評估的關鍵指標。尤其在航空航天、核電、高鐵、微機械等關鍵工程領域,大量結構件或零部件長期經受溫度、壓力等交變載荷作用,因此材料疲勞性能對服役設備的安全使用和失效預測十分重要。長期以來,國內外標準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構件在許多工程領域中得到廣泛應用,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,根據能量等效方法建立關聯于材料本構參數、幾何尺寸、荷載與位移的半解析方程,對不同幾何構型、不同材料本構參數的試樣進行有限元數值模擬,分別從正向與反向驗證了該方程的準確性與普適性;(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-位移曲線反向預測得到材料循環(huán)應力-應變曲線,將該曲線與對應材...

【文章頁數】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 疲勞研究現狀
        1.1.1 金屬材料疲勞研究現狀
        1.1.2 金屬材料疲勞強度理論與設計研究方法
    1.2 低周疲勞的研究內容與研究方法
        1.2.1 LCF的基本概念
        1.2.2 循環(huán)應力-應變關系的傳統(tǒng)獲取方法
        1.2.3 LCF壽命預測
    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 小試樣的力學性能測試研究背景與意義
        1.4.2 小薄片試樣的LCF研究現狀
    1.5 本章小節(jié)
第2章 試樣設計與試驗方法
    2.1 試樣設計
    2.2 試驗條件
    2.3 數值分析條件
    2.4 本章小結
第3章 材料的應力-應變關系半解析求解方法
    3.1 能量等效原理
    3.2 單調應力-應變關系預測模型
        3.2.1 Ramberg-Osgood律
        3.2.2 彈性應變能與載荷-彈性位移關系表征
        3.2.3 基于塑性形變能與載荷-塑性位移關系解析表征
        3.2.4 單調應力-應變關系參數模型
    3.3 循環(huán)應力幅-應變幅關系預測模型
        3.3.1 彈塑性載荷幅-加載線位移幅關系
        3.3.2 彈塑性載荷幅-側向測試位移幅關系
        3.3.3 循環(huán)應力幅-應變幅關系參數模型
        3.3.4 RLLD、RLSD和RLTD模型參數的獲取方法
    3.4 本章小結
第4章 材料的應力-應變關系模型驗證
    4.1 正向驗證
        4.1.1 材料參數效應
        4.1.2 λ參數效應
    4.2 反向驗證
    4.3 本章小結
第5章 試驗結果與分析
    5.1 材料單軸應力-應變關系的獲取
    5.2 材料循環(huán)應力幅-應變幅關系的獲取
    5.3 局部應力幅、應變幅的獲取
    5.4 疲勞失效分析
    5.5 材料的疲勞壽命預測
    5.6 本章小結
第6章 結論與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號：3741730