超彈性NiTi合金由于熱彈性馬氏體固-固相變體現(xiàn)出優(yōu)越的超彈性和形狀記憶效應(yīng)。在裂紋擴(kuò)展過程中,由于應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變和馬氏體塑性屈服對相變的約束作用,其裂紋尖端應(yīng)力場與常規(guī)金屬材料不同,基于傳統(tǒng)線彈性斷裂力學(xué)的模擬方法存在一定局限性。因此,需要評估已有裂紋擴(kuò)展模擬方法對超彈性NiTi合金裂紋擴(kuò)展模擬的適用性,進(jìn)而發(fā)展基于考慮相變-塑性的本構(gòu)模型,對超彈性NiTi合金裂紋尖端的應(yīng)力場進(jìn)行深入分析,討論超彈性NiTi合金特有的材料參數(shù)對斷裂參量J積分的影響。最終,針對超彈性NiTi合金的裂紋擴(kuò)展問題,基于ABAQUS有限元分析軟件開發(fā)有限元插件,從而實(shí)現(xiàn)對超彈性NiTi合金器件的斷裂問題進(jìn)行快速評估,這對該合金的可靠性評估具有重要意義。該論文的主要研究工作如下:(1)對超彈性NiTi合金進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)裂紋擴(kuò)展和疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)研究。分析了不同加載速率下裂紋尖端應(yīng)力場和溫度場的特性,計(jì)算了不同加載速率下超彈性NiTi合金的應(yīng)力強(qiáng)度因子K_I和J積分,討論了加載速率對斷裂參量的影響。基于Paris公式確定了疲勞裂紋擴(kuò)展速率與應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值的材料參數(shù)。(2)基于線彈性斷裂力...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 超彈性NiTi合金斷裂行為研究現(xiàn)狀
        1.2.1 靜態(tài)斷裂行為實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.2 疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.3 裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬
    1.3 已有研究工作的不足
    1.4 本文研究的內(nèi)容及創(chuàng)新
第2章 超彈性NiTi合金斷裂行為實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 斷裂力學(xué)理論概述
        2.1.1 斷裂基本類型
        2.1.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子理論
        2.1.3 J積分理論
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
    2.4 靜態(tài)裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        2.4.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子K和 J積分計(jì)算
    2.5疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
        2.5.1 疲勞裂紋擴(kuò)展理論
        2.5.2 柔度法測定裂紋長度理論
        2.5.3 疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于線彈性斷裂力學(xué)的裂紋擴(kuò)展模擬
    3.1 常用裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬方法簡介
        3.1.1 擴(kuò)展有限元法
        3.1.2 虛擬裂紋閉合技術(shù)方法
        3.1.3 基于內(nèi)聚力模型的裂紋擴(kuò)展方法
        3.1.4 邊界元法
        3.1.5 無網(wǎng)格法
    3.2 裂紋擴(kuò)展判據(jù)
    3.3 裂紋擴(kuò)展有限元模擬
        3.3.1 基于VCCT方法的準(zhǔn)靜態(tài)裂紋擴(kuò)展模擬
        3.3.2 基于XFEM方法的準(zhǔn)靜態(tài)裂紋擴(kuò)展模擬
        3.3.3 基于XFEM方法的疲勞裂紋擴(kuò)展模擬
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于相變-塑性本構(gòu)模型的J積分影響因素分析
    4.1 有限元模型
    4.2 材料模型
    4.3 J積分影響因素分析
        4.3.1 裂紋尖端應(yīng)力場
        4.3.2 J積分影響因素分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 準(zhǔn)靜態(tài)載荷下裂紋擴(kuò)展有限元插件開發(fā)
    5.1 裂紋擴(kuò)展插件開發(fā)
        5.1.1 ABAQUS腳本接口
        5.1.2 基于ABAQUS平臺的裂紋擴(kuò)展插件開發(fā)流程
    5.2 裂紋擴(kuò)展示例
        5.2.1 I型裂紋擴(kuò)展
        5.2.2 復(fù)合型裂紋擴(kuò)展
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參加科研項(xiàng)目



本文編號：4002405