本文關(guān)鍵詞：15-5PH高強(qiáng)鋼中心孔噴丸構(gòu)件的疲勞壽命預(yù)測(cè)研究

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【摘要】：疲勞失效是航空、機(jī)械、船舶工業(yè)等領(lǐng)域結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的破壞形式。疲勞破壞常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中部位,如鉚釘孔、緊固件和鍵槽等。因此,工程上經(jīng)常采用噴丸強(qiáng)化工藝來(lái)提高這些應(yīng)力集中部位的疲勞強(qiáng)度和壽命。在實(shí)際應(yīng)用中,許多機(jī)械結(jié)構(gòu)常在隨機(jī)載荷作用下工作,隨機(jī)疲勞破壞是其主要失效形式。因此,研究噴丸強(qiáng)化缺口件在恒幅和變幅載荷作用下的疲勞強(qiáng)度與壽命預(yù)測(cè)方法具有重要的工程實(shí)際意義。本文首先開展了15-5PH中心孔噴丸試樣在兩種應(yīng)力比(R=-1和R=0.06)下的恒幅疲勞試驗(yàn),采用成組法獲得了不同應(yīng)力幅下的疲勞壽命數(shù)據(jù)；并采用正態(tài)分布假設(shè),進(jìn)一步確定出試樣在不同存活率下的p-S-N曲線；結(jié)合六種平均應(yīng)力修正模型,研究了其對(duì)非對(duì)稱循環(huán)疲勞極限的預(yù)測(cè)能力。結(jié)果表明：SWT模型可以較好地描述平均應(yīng)力對(duì)試樣疲勞性能的影響,而Goodman模型、Soderberg模型、Gerber模型和Morrow模型得到的結(jié)果均偏小,Walker模型的預(yù)測(cè)結(jié)果則偏大�；贔KM (Analytical Strength Assessment of Components in Mechanical Engineering)方法,本文分別確定出15-5PH中心孔噴丸試樣疲勞缺口系數(shù)和表面粗糙度修正系數(shù),并重點(diǎn)研究了表面強(qiáng)化系數(shù)的取值方法。在此基礎(chǔ)上,預(yù)測(cè)了中心孔噴丸試樣在兩種應(yīng)力比下的疲勞極限。計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)R=-1時(shí),預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值非常接近,誤差僅為5.55%；當(dāng)R=0.06時(shí),計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值誤差約為21.46%。由此得出：應(yīng)用FKM方法計(jì)算15-5PH中心孔噴丸構(gòu)件的疲勞極限總體可以得到較好的預(yù)測(cè)結(jié)果。本文進(jìn)一步開展了15-5PH中心孔噴丸強(qiáng)化試樣在Mini-Twist載荷譜作用下的隨機(jī)疲勞試驗(yàn),獲得了試樣在三種應(yīng)力水平下的隨機(jī)疲勞壽命。并采用FKM方法,預(yù)估了試樣在該載荷譜下的隨機(jī)疲勞壽命。通過(guò)預(yù)估壽命與測(cè)試壽命比較表明：在低應(yīng)力下,預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值比較接近,誤差不超過(guò)1倍；而在高應(yīng)力下,預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值最大差別接近4倍。論文還對(duì)上述誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了初步分析,認(rèn)為FKM方法中選擇的平均應(yīng)力修正公式不夠合理是導(dǎo)致高應(yīng)力下預(yù)測(cè)結(jié)果偏大的主要原因。為此,本文建議在FKM方法中引入與實(shí)驗(yàn)結(jié)果最為接近的SWT平均應(yīng)力修正模型。進(jìn)一步的計(jì)算表明：這種修正的FKM方法可以顯著提高噴丸強(qiáng)化缺口試樣的隨機(jī)疲勞壽命預(yù)測(cè)精確度,預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差不超過(guò)10%。因此,可以采用這種修正的FKM隨機(jī)疲勞壽命預(yù)測(cè)模型進(jìn)行噴丸強(qiáng)化缺口構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：高強(qiáng)鋼 噴丸強(qiáng)化 中心孔試樣 疲勞極限 壽命預(yù)測(cè) 隨機(jī)疲勞
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG668;TG142.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-33
• 1.1 課題背景10
• 1.2 噴丸強(qiáng)化構(gòu)件疲勞壽命工程預(yù)測(cè)方法10-21
• 1.2.1 FKM法11-15
• 1.2.2 臨界距離法15-21
• 1.3 疲勞壽命預(yù)測(cè)中的雨流計(jì)數(shù)法21-30
• 1.3.1 雨流計(jì)數(shù)法的基本原理21-23
• 1.3.2 雨流計(jì)數(shù)法的常用模型23-30
• 1.4 疲勞壽命預(yù)測(cè)中的平均應(yīng)力修正模型30-31
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容31-33
• 第2章 材料與實(shí)驗(yàn)方法33-41
• 2.1 引言33
• 2.2 試驗(yàn)材料33-34
• 2.3 高周疲勞試驗(yàn)34-38
• 2.4 隨機(jī)疲勞試驗(yàn)38-39
• 2.5 疲勞斷口觀察39-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第3章 15-5PH高強(qiáng)鋼中心孔噴丸試樣的疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 中心孔噴丸試樣的疲勞壽命和疲勞極限41-52
• 3.2.1 中心孔噴丸試樣的中值疲勞壽命和疲勞極限41-46
• 3.2.2 中心孔噴丸試樣的S-N曲線和p-S-N曲線46-51
• 3.2.3 中心孔噴丸試樣的隨機(jī)疲勞壽命51-52
• 3.3 中心孔噴丸試樣疲勞壽命預(yù)測(cè)中的平均應(yīng)力修正52-54
• 3.4 中心孔噴丸試樣的疲勞斷口分析54-57
• 3.4.1 恒幅疲勞斷口形貌觀察與分析54-55
• 3.4.2 隨機(jī)疲勞斷口形貌觀察與分析55-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第4章 基于FKM方法預(yù)測(cè)15-5PH中心孔噴丸試樣的疲勞壽命59-75
• 4.1 引言59
• 4.2 基于FKM方法計(jì)算中心孔試樣的疲勞極限59-68
• 4.2.1 疲勞缺口系數(shù)和表面粗糙度修正系數(shù)59-61
• 4.2.2 表面強(qiáng)化系數(shù)61-66
• 4.2.3 試樣的疲勞極限66-68
• 4.3 基于FKM方法預(yù)測(cè)中心孔試樣的隨機(jī)疲勞壽命68-71
• 4.4 預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析71-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 第5章 結(jié)論與展望75-78
• 5.1 結(jié)論75-76
• 5.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 作者簡(jiǎn)歷83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 高玉魁,殷源發(fā),李向斌,劉天琦;噴丸強(qiáng)化對(duì)0Cr13Ni8Mo2Al鋼疲勞性能的影響[J];材料工程;2001年12期

2 朱亦鋼,張?jiān)娊?顏鳴皋;逐次累積裂紋擴(kuò)展計(jì)算的循環(huán)計(jì)數(shù)方法[J];航空學(xué)報(bào);1993年03期

3 孟金鳳;陸正剛;章煥章;;基于FKM標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架疲勞損傷研究[J];機(jī)車電傳動(dòng);2011年01期

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本文編號(hào)：993194