發(fā)布時間：2017-08-22 21:54

  本文關鍵詞：單個拉伸過載下金屬材料疲勞裂紋擴展行為的研究

  更多相關文章： 拉伸過載 二次塑變區(qū) 過載遲滯區(qū)域 應力比 裂紋擴展速率

【摘要】：工程實際中,金屬構件在多數情況下承受變幅循環(huán)載荷的作用,并很容易出現疲勞破壞。在恒幅循環(huán)載荷中出現單個拉伸過載,是一種常見的簡單變幅循環(huán)載荷形式。研究單個拉伸過載后的疲勞裂紋擴展行為,是準確預測變幅循環(huán)載荷下構件疲勞壽命的基礎,對工程中循環(huán)載荷的控制具有指導意義。 基于斷裂力學理論,利用有限元法針對A537材料CT試樣在恒幅循環(huán)載荷下施加單個拉伸過載的疲勞裂紋閉合／張開載荷進行了數值計算,得到裂紋閉合／張開載荷隨裂紋擴展距離的變化規(guī)律。為了更好地解釋過載后疲勞裂紋的擴展行為,提出了二次塑變區(qū)的概念,二次塑變是過載前的恒幅循環(huán)載荷塑性區(qū)在過載作用下塑性變形發(fā)生強化的現象。隨著裂紋在二次塑變區(qū)內不斷擴展,塑性誘發(fā)的裂紋閉合效應不斷增強,進而裂紋擴展速率不斷下降,直至擴展到二次塑變區(qū)邊界處,因此認為二次塑變區(qū)的長度決定了過載后裂紋延遲遲滯擴展的距離。而對于整個過載遲滯區(qū)域長度的計算,認為其大小為過載塑性區(qū)和恒幅循環(huán)載荷塑性區(qū)長度之和。 利用有限元方法得到Q345R材料的CT試樣在不同應力比下裂紋張開載荷隨裂紋擴展距離的變化規(guī)律。建立了考慮應力比的二次塑變區(qū)及過載塑性區(qū)長度計算模型。利用Paris公式和有效應力強度因子eff建立了描述單個拉伸過載前后裂紋擴展速率關系的計算模型,從而定量地描述過載后裂紋擴展速率的變化規(guī)律。最后,建立了一種單個拉伸過載下金屬材料疲勞壽命的預測模型。通過以上計算模型得到的理論結果,與A537和Q345R材料拉伸過載試驗的結果相近。
【關鍵詞】：拉伸過載 二次塑變區(qū) 過載遲滯區(qū)域 應力比 裂紋擴展速率
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG113.25
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目錄10-12
• 插圖清單12-13
• 表格清單13-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國內外研究概況及現狀15-21
• 1.2.1 疲勞研究發(fā)展概況15-17
• 1.2.2 拉伸過載下疲勞裂紋擴展行為研究現狀17-19
• 1.2.3 壓縮過載下疲勞裂紋擴展行為研究現狀19
• 1.2.4 過載作用下疲勞裂紋擴展機理研究現狀19-21
• 1.3 本文研究內容21-22
• 1.3.1 主要內容21
• 1.3.2 創(chuàng)新點21-22
• 第二章 斷裂力學基本理論22-38
• 2.1 線彈性斷裂力學22-26
• 2.1.1 應力強度因子22-23
• 2.1.2 能量原理23-24
• 2.1.3 裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸24-26
• 2.2 彈塑性斷裂力學26-27
• 2.2.1 J積分26-27
• 2.2.2 裂紋頂端張開位移(COD)27
• 2.2.3 J積分與COD的關系27
• 2.3 疲勞裂紋擴展27-37
• 2.3.1 裂紋擴展機理和擴展過程27-29
• 2.3.2 疲勞斷口分析29-30
• 2.3.3 影響疲勞裂紋擴展的主要因素30-33
• 2.3.4 恒幅循環(huán)載荷下裂紋的擴展規(guī)律33-35
• 2.3.5 變幅循環(huán)載荷下裂紋的擴展規(guī)律35-37
• 2.4 本章小結37-38
• 第三章 基于Irwin塑性區(qū)的過載機理研究38-47
• 3.1 過載作用下A537鋼疲勞裂紋擴展試驗38-39
• 3.2 過載效應遲滯區(qū)域長度的計算39-41
• 3.3 有限元模型的建立與分析41-45
• 3.3.1 循環(huán)塑性本構模型41-42
• 3.3.2 有限元模型的建立42-44
• 3.3.3 有限元結果分析44-45
• 3.4 本章小結45-47
• 第四章 考慮應力比的過載機理研究47-57
• 4.1 不同應力比下過載效應的有限元分析47-50
• 4.2 考慮應力比R的塑性區(qū)長度計算模型50-51
• 4.3 過載效應對裂紋擴展速率的影響51-52
• 4.4 過載作用下Q345R鋼疲勞裂紋擴展試驗52-54
• 4.5 單個拉伸過載下疲勞壽命預測模型54-55
• 4.6 本章小結55-57
• 第五章 總結與展望57-60
• 5.1 總結57-58
• 5.2 不足與展望58-60
• 參考文獻60-65
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況65

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前6條

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本文編號：721204