發(fā)布時間：2021-10-11 07:11

　　結(jié)構(gòu)斷裂是工程設(shè)備破壞的主要原因之一,如飛機(jī)機(jī)身開裂、壓力管道破裂、鐵軌與車軸的疲勞斷裂等。因制造工藝和服役環(huán)境的不同,通常裂紋結(jié)構(gòu)中存在大量不確定性參數(shù),如材料特性、裂紋幾何尺寸和外部載荷等。隨著裝備運(yùn)行工況的復(fù)雜化和可靠性要求的提升,確定性的斷裂分析已難以滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定服役的設(shè)計需求,不確定性斷裂分析理論應(yīng)運(yùn)而生。雖然不確定性斷裂分析研究領(lǐng)域長期以來受到關(guān)注,但整體而言該領(lǐng)域的研究依然亟待發(fā)展和完善,特別針對復(fù)雜斷裂問題,如多源不確定性斷裂分析、隨機(jī)非均質(zhì)材料下隨機(jī)場斷裂分析和復(fù)雜三維損傷容限不確定性分析等方面尚存在一系列技術(shù)難點(diǎn)需要解決。為此,本文針對結(jié)構(gòu)不確定性斷裂問題進(jìn)行系統(tǒng)研究,力求在其不確定性建模與分析方法方面作出一些探索性工作。研究內(nèi)容主要以結(jié)構(gòu)概率斷裂分析為基礎(chǔ),通過考慮不確定性參數(shù)或響應(yīng)的多源性、空間特性和時間特性,針對可考慮認(rèn)知不確定性的概率斷裂、隨機(jī)場斷裂、隨機(jī)裂紋擴(kuò)展路徑和損傷容限不確定性分析四個關(guān)鍵不確定性斷裂科學(xué)問題進(jìn)行拓展研究。最終期望其為結(jié)構(gòu)斷裂性能可靠性評估、隨機(jī)裂紋擴(kuò)展行為分析及剩余壽命區(qū)間估計等提供指導(dǎo)和借鑒,并在將來應(yīng)用于飛機(jī)、高鐵、核電設(shè)備、橋... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 結(jié)構(gòu)確定性斷裂分析概述
        1.2.1 結(jié)構(gòu)斷裂力學(xué)
        1.2.2 裂紋和裂紋擴(kuò)展路徑
        1.2.3 損傷容限分析
    1.3 結(jié)構(gòu)不確定性斷裂分析概述
        1.3.1 結(jié)構(gòu)不確定性分析理論
        1.3.2 結(jié)構(gòu)概率斷裂力學(xué)
        1.3.3 隨機(jī)裂紋擴(kuò)展路徑分析
        1.3.4 概率損傷容限分析
    1.4 結(jié)構(gòu)不確定性斷裂分析目前存在的問題
    1.5 本文的研究目標(biāo)和主要研究內(nèi)容
第2章 結(jié)構(gòu)概率斷裂矩分析方法
    2.1 引言
    2.2 彈性斷裂力學(xué)基本理論
        2.2.1 裂紋尖端應(yīng)力場
        2.2.2 斷裂準(zhǔn)則
    2.3 隨機(jī)斷裂分析
        2.3.1 四階矩分析
        2.3.2 概率不確定性分析
        2.3.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解
        2.3.4 靈敏度分析
    2.4 數(shù)值算例
        2.4.1 Ⅰ型隨機(jī)斷裂
        2.4.2 混合型隨機(jī)斷裂
    2.5 本章小結(jié)
第3章 概率區(qū)間混合不確定性斷裂分析方法
    3.1 引言
    3.2 裂紋結(jié)構(gòu)概率-區(qū)間混合可靠性模型
    3.3 裂紋結(jié)構(gòu)概率-區(qū)間混合可靠性高效求解
        3.3.1 概率-區(qū)間混合響應(yīng)面法
        3.3.2 近似混合可靠性高效求解
        3.3.3 響應(yīng)面的更新
    3.4 算法流程
    3.5 數(shù)值算例
        3.5.1 對稱斜裂紋矩形板問題
        3.5.2 非對稱斜裂紋矩形板問題
    3.6 本章小結(jié)
第4章 隨機(jī)非均質(zhì)材料下的隨機(jī)場斷裂分析方法
    4.1 引言
    4.2 隨機(jī)非均質(zhì)材料隨機(jī)場度量
        4.2.1 Karhunen-Loeve(KL)展開
        4.2.2 IEVP的數(shù)值求解
    4.3 基于SBFEM的隨機(jī)非均質(zhì)材料結(jié)構(gòu)斷裂分析
        4.3.1 隨機(jī)平衡方程
        4.3.2 基于攝動法的二階矩分析
        4.3.3 隨機(jī)場下的結(jié)構(gòu)斷裂統(tǒng)計分析
    4.4 數(shù)值算例
        4.4.1 隨機(jī)非均質(zhì)材料分布特性對結(jié)構(gòu)斷裂性能的影響
        4.4.2 隨機(jī)非均質(zhì)材料下的斷裂統(tǒng)計分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 隨機(jī)裂紋擴(kuò)展路徑降維分析方法
    5.1 引言
    5.2 裂紋擴(kuò)展路徑建模
        5.2.1 子區(qū)域的剖分
        5.2.2 網(wǎng)格重劃分技術(shù)
    5.3 裂紋擴(kuò)展路徑概率分布
        5.3.1 裂紋擴(kuò)展路徑統(tǒng)計建模
        5.3.2 改進(jìn)的降維積分方法
        5.3.3 隨機(jī)裂紋擴(kuò)展路徑概率分布
    5.4 數(shù)值算例
        5.4.1 邊界豎直裂紋平板問題
        5.4.2 四點(diǎn)彎曲邊界裂紋平板問題
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)構(gòu)損傷容限區(qū)間不確定性分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.1 引言
    6.2 損傷容限分析法
    6.3 疲勞裂紋擴(kuò)展壽命區(qū)間分析
        6.3.1 疲勞裂紋擴(kuò)展參數(shù)區(qū)間度量
        6.3.2 疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)間傳播分析方法
    6.4 裂紋擴(kuò)展壽命區(qū)間分析的工程應(yīng)用
        6.4.1 汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測
        6.4.2 機(jī)械齒輪疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測
        6.4.3 渦輪葉片疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測
    6.5 疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)間不確定性分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
附錄B 攻讀學(xué)位期間所主持或參加的科研項目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]承壓熱沖擊事件下含缺陷反應(yīng)堆壓力容器的概率斷裂力學(xué)分析[D]. 姜凱華.華東理工大學(xué) 2012



本文編號：3430038