工程焊接結(jié)構(gòu)失效乃至斷裂的主要原因之一就是焊趾附近疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展。而裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子K是判斷裂紋擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)斷裂的重要參數(shù),因此準(zhǔn)確描述對(duì)接接頭焊趾附近裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子,在研究焊接接頭裂紋擴(kuò)展速率中顯得尤為重要。本文以對(duì)接接頭為研究對(duì)象,探討適用于雙向應(yīng)力場(chǎng)下裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法,并通過疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,修正的應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算公式更能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)疲勞裂紋擴(kuò)展速率,為對(duì)接接頭以及與其類似的工程結(jié)構(gòu)的疲勞壽命評(píng)估提供參考。首先,通過現(xiàn)有的應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法以及疲勞裂紋擴(kuò)展理論,對(duì)不同應(yīng)力組合形式下,焊縫附近的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析,同時(shí)考慮焊接殘余應(yīng)力、壓彎雙向應(yīng)力、焊趾應(yīng)力集中等因素對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響,提出了適用于雙向壓彎載荷作用下裂紋尖端的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法。并通過雙軸疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)該方法進(jìn)行適用性論證。結(jié)果表明,改進(jìn)的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法能合理、有效的描述焊縫附近裂紋擴(kuò)展速率。然后,對(duì)壓彎復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)下對(duì)接接頭進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的研究。通過裂紋擴(kuò)展增量計(jì)算方法對(duì)裂紋擴(kuò)展路徑進(jìn)行描繪發(fā)現(xiàn):焊趾處的疲勞裂紋以橢圓或半橢圓形式擴(kuò)展,但是...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 平板結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展行為
        1.2.2 焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能
        1.2.3 雙軸壓載荷疲勞裂紋擴(kuò)展
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 疲勞裂紋擴(kuò)展基礎(chǔ)理論
    2.1 線彈性斷裂力學(xué)
        2.1.1 裂紋類型
        2.1.2 線彈性裂紋尖端場(chǎng)
    2.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法
        2.2.1 數(shù)學(xué)分析法
        2.2.2 近似計(jì)算法
        2.2.3 經(jīng)驗(yàn)公式
    2.3 塑性修正的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅
    2.4 本章小結(jié)
第3章 對(duì)接接頭裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子(SIF)分析
    3.1 復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)下對(duì)接接頭疲勞試驗(yàn)
    3.2 加載形式對(duì)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的影響
        3.2.1 含初始缺陷對(duì)接接頭的有限元建模
        3.2.2 對(duì)接接頭裂端應(yīng)力狀態(tài)分析
    3.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算公式選取
    3.4 焊縫對(duì)裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響
        3.4.1 對(duì)接接頭焊趾處網(wǎng)格劃分方法
        3.4.2 焊趾應(yīng)力集中修正因子有限元分析結(jié)果
        3.4.3 焊接殘余應(yīng)力對(duì)SIF的影響
    3.5 垂向壓載荷對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響
    3.6 雙向壓彎載荷下等效SIF表達(dá)式
    3.7 本章小結(jié)
第4章 壓彎復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)下疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律
    4.1 疲勞裂紋擴(kuò)展速率模型選取
    4.2 改進(jìn)的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子模型適用性論證
    4.3 復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)下表面裂紋擴(kuò)展形貌研究
        4.3.1 裂紋擴(kuò)展增量計(jì)算方法
        4.3.2 復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)下表面裂紋擴(kuò)展軌跡
        4.3.3 裂紋長(zhǎng)度與深度對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值的影響
    4.4 壓應(yīng)力對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響分析
        4.4.1 縱向壓應(yīng)力對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響
        4.4.2 垂向壓應(yīng)力對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 壓彎雙向應(yīng)力場(chǎng)下耐壓殼體的疲勞性能研究
    5.1 壓彎雙向應(yīng)力的特征及研究意義
    5.2 錐柱結(jié)合殼焊趾處裂紋擴(kuò)展速率研究
        5.2.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶缀纬叽缂皡?shù)
        5.2.2 焊接結(jié)構(gòu)初始缺陷尺寸的確定
    5.3 耐壓殼體疲勞壽命計(jì)算
        5.3.1 裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子
        5.3.2 表面裂紋擴(kuò)展模型及計(jì)算結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間主要學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3820819