【摘要】：機(jī)械零構(gòu)件的疲勞破壞是目前機(jī)械故障診斷領(lǐng)域最引人關(guān)注的問(wèn)題之一,目前的理論認(rèn)為對(duì)疲勞壽命預(yù)測(cè)關(guān)鍵的在于獲得缺口根部的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。在眾多缺口根部應(yīng)力-應(yīng)變分析方法中,近似計(jì)算方法由于容易實(shí)現(xiàn)、計(jì)算速度快,在工程應(yīng)用中有很高的實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)受到單軸或多軸比例與非比例加載的交變載荷下缺口根部的應(yīng)力-應(yīng)變近似計(jì)算方法進(jìn)行研究。 經(jīng)過(guò)對(duì)三種最典型的建立外加名義應(yīng)力-應(yīng)變和缺口根部實(shí)際應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的方法:Neuber法、ESED方法和熱力學(xué)方法,從能量角度進(jìn)行分析比較,發(fā)現(xiàn)三種方法的內(nèi)在聯(lián)系。通過(guò)引入一個(gè)類(lèi)似于振動(dòng)阻尼系數(shù)的參量C_q,建立了一個(gè)描述外加名義應(yīng)力-應(yīng)變和缺口根部實(shí)際應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的統(tǒng)一表達(dá)式,(?)表示塑性變形過(guò)程中的熱力學(xué)耗散系數(shù),當(dāng)它取不同值時(shí)分別對(duì)應(yīng)Neuber法、ESED方法和熱力學(xué)方法。 一個(gè)統(tǒng)一表達(dá)式推廣的增量表達(dá)形式方程被提出,該方程結(jié)合Jiang-Sehitoglu材料本構(gòu)關(guān)系模型得到一個(gè)關(guān)于缺口根部應(yīng)力-應(yīng)變和應(yīng)力-應(yīng)變?cè)隽康姆匠探M。利用得到的方程組可以實(shí)現(xiàn)非比例加載情況下對(duì)缺口根部的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)路徑進(jìn)行計(jì)算。用FORTRAN編寫(xiě)了一個(gè)用于該方程組數(shù)值求解的計(jì)算機(jī)程序。 有限元分析方法被用于確定缺口根部應(yīng)力集中的位置和缺口幾何參數(shù):真實(shí)應(yīng)力集中系數(shù)、真實(shí)應(yīng)變集中系數(shù)和理論應(yīng)力集中系數(shù)??。 在四種多軸加載路徑下,用本文提出的統(tǒng)一表達(dá)式計(jì)算得到的Neuber法、ESED方法和熱力學(xué)方法對(duì)應(yīng)的缺口根部應(yīng)變響應(yīng),分別與實(shí)驗(yàn)數(shù)值比較,結(jié)果顯示:Neuber法通常高估缺口根部的應(yīng)變;ESED法通常低估缺口根部的應(yīng)變;熱力學(xué)方法得到的數(shù)值最接近實(shí)驗(yàn)數(shù)值。該結(jié)果與大量已有的實(shí)驗(yàn)和有限元分析結(jié)論相吻合。
[Abstract]:The fatigue failure of mechanical components is one of the most interesting problems in the field of mechanical fault diagnosis. The current theory holds that the key to predicting fatigue life is to obtain the stress-strain response at the root of the notch. Among many stress strain analysis methods at the root of notches, the approximate calculation method is easy to be realized, and has high practical value in engineering application. In this paper, the approximate calculation method of stress-strain of notch root under uniaxial or multiaxial proportional and non-proportional loading is studied. Through the analysis and comparison of three most typical methods to establish the relationship between nominal stress and strain and actual stress-strain at the notch root: Neuber method, ESED method and thermodynamic method, the internal relations of the three methods are found from the point of view of energy. By introducing a parameter, CQ, similar to the damping coefficient of vibration, a unified expression describing the relationship between nominal stress-strain and actual stress-strain at the notch root is established. The thermodynamic dissipation coefficient in plastic deformation process is expressed. When different values are taken, it corresponds to Neuber method, ESED method and thermodynamic method respectively. A generalized incremental expression equation is proposed, which combines with the constitutive model of Jiang-Sehitoglu materials to obtain a set of equations for stress-strain and stress-strain increment at the notch root. The equations can be used to calculate the stress-strain response paths of the notched roots under non-proportional loading. A computer program for the numerical solution of the equations is written in FORTRAN. The finite element method is used to determine the location and geometric parameters of notch stress concentration at the root: true stress concentration factor, real strain concentration factor and theoretical stress concentration factor. Under four multiaxial loading paths, the Neuber method, ESED method and thermodynamic method are used to calculate the notched root strain response corresponding to the proposed unified expression, respectively, compared with the experimental values. The results show that Neuber method usually overestimates the strain at the root of the notch. The ESED method usually underestimates the strain at the root of the notch, and the thermodynamic method is the closest to the experimental value. The results are in agreement with a large number of experimental and finite element analysis results.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TH165.3

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本文編號(hào)：2309718