本文選題：多軸疲勞 + 疲勞累積損傷　； 參考：《南京航空航天大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：工程結(jié)構(gòu)在服役期間通常受到多軸疲勞載荷的作用。疲勞累積損傷理論研究變幅載荷作用下疲勞損傷的累積規(guī)律,缺口件疲勞壽命預(yù)測方法研究缺口附近應(yīng)力梯度對疲勞壽命的影響,它們對于工程結(jié)構(gòu)的多軸疲勞壽命預(yù)測至關(guān)重要。本文按照載荷隨機性,將多軸累積損傷理論研究中已有的多軸變幅載荷分為階梯譜、塊譜和隨機譜。然后,按照損傷累積方式和對多軸疲勞損傷方向性的認識,將已有的多軸疲勞累積損傷理論分為四類:(a)不分方向的線性累積模型;(b)不分方向的非線性累積模型;(c)分方向的線性累積模型;(d)分方向的非線性累積模型。通過統(tǒng)計對比各模型的應(yīng)用情況,對它們的適用范圍、計算效果進行了初步分析。本文使用LY12CZ鋁合金進行了一系列多軸兩級階梯譜試驗。通過分析試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),載荷速率的變化與材料臨界面上的多軸應(yīng)力狀態(tài)變化情況有關(guān)。本文提出了一種新的累積損傷模型用來描述多軸階梯譜下的疲勞損傷累積規(guī)律。新模型的累積損傷計算結(jié)果與試驗結(jié)果相比,準(zhǔn)確率較高。本文使用LY12CZ鋁合金進行了一系列多軸塊譜、隨機譜試驗。試驗結(jié)果表明,雖然載荷幅值和載荷路徑的變化對損傷累積速率有影響,但是這種影響隨著載荷隨機性的增加而減弱。最終,Miner理論可以較好地描述多軸塊譜和隨機譜下的損傷累積規(guī)律。因此,對于工程結(jié)構(gòu),使用Miner理論計算多軸疲勞累積損傷是合理可行的。本文研究了薄壁圓管試件截面剪應(yīng)力梯度對疲勞壽命的影響。然后,進一步通過考慮多軸疲勞損傷方向性和臨界面上的應(yīng)力梯度效應(yīng),對單軸缺口件疲勞研究中常用的應(yīng)力場強法進行了改進。之后,本文使用LY12CZ鋁合金進行了一系列多軸缺口件疲勞試驗。試驗結(jié)果表明,本文提出的改進模型有較好的壽命預(yù)測準(zhǔn)確率。最后,本文結(jié)合上述多軸疲勞累積損傷理論和缺口件多軸疲勞壽命預(yù)測方法研究,給出了工程結(jié)構(gòu)的多軸疲勞壽命分析流程,并依據(jù)分析流程對某型航空發(fā)動機輪盤、某型飛機起落架部件和新舟60某改型飛機機翼吊掛接頭進行了疲勞壽命分析。分析結(jié)果表明,本文提出的多軸疲勞累積損傷理論和缺口件多軸疲勞壽命預(yù)測方法對實際結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測結(jié)果均令人滿意。
[Abstract]:Engineering structures are usually subjected to multiaxial fatigue loads during service. Fatigue cumulative damage theory is used to study the cumulative law of fatigue damage under variable amplitude loading. The prediction method of fatigue life of notched parts is used to study the effect of stress gradient near notch on fatigue life. They are very important to predict the multiaxial fatigue life of engineering structures. In this paper, according to the randomness of loads, the multiaxial variable amplitude loads in the study of multiaxial cumulative damage theory are divided into stepped spectrum, block spectrum and random spectrum. Then, according to the damage accumulation mode and the recognition of the direction of multiaxial fatigue damage, The existing multiaxial fatigue cumulative damage theory is divided into four kinds of linear accumulative models without any direction. Through statistical comparison of the application of each model, the scope of their application and calculation results are preliminarily analyzed. In this paper, a series of multi-axis two-step spectrum tests have been carried out using LY12CZ aluminum alloy. It is found that the change of loading rate is related to the change of multiaxial stress state at the interface of the material. In this paper, a new cumulative damage model is proposed to describe the fatigue damage accumulation law under multiaxial step spectrum. Compared with the experimental results, the accuracy of the new model is higher. In this paper, a series of multiaxial block spectra and random spectrum tests have been carried out using LY12CZ aluminum alloy. The experimental results show that the damage accumulation rate is affected by the change of load amplitude and load path, but the effect is weakened with the increase of load randomness. Finally, the Miner theory can well describe the damage accumulation law of multiaxial block spectrum and random spectrum. Therefore, for engineering structures, it is reasonable and feasible to use Miner theory to calculate multiaxial fatigue cumulative damage. In this paper, the influence of shear stress gradient on fatigue life of thin wall tube specimen is studied. Then, by considering the direction of multiaxial fatigue damage and the stress gradient effect at the interface, the stress field strength method, which is commonly used in the fatigue research of uniaxial notched parts, is improved. After that, a series of fatigue tests of multiaxial notched parts were carried out using LY12CZ aluminum alloy. The experimental results show that the proposed improved model has a better accuracy of life prediction. Finally, combined with the theory of multiaxial fatigue cumulative damage and the multiaxial fatigue life prediction method of notched parts, the multiaxial fatigue life analysis flow of engineering structure is presented, and the wheel disc of a certain aero-engine is analyzed according to the analysis flow. The fatigue life of landing gear parts of a certain aircraft and wing hangers of a modified aircraft Xinzhou 60 are analyzed. The results show that the multiaxial fatigue cumulative damage theory and the multiaxial fatigue life prediction method proposed in this paper are satisfactory for the prediction of fatigue life of real structures.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O346

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙少汴;多軸疲勞的應(yīng)變—壽命曲線[J];機械強度;1999年04期

2 吳志榮;李玲;胡緒騰;宋迎東;;多軸疲勞壽命模型建立新方法[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年11期

3 高樺;多軸疲勞研究[J];上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;1994年01期

4 高樺;多軸疲勞研究[J];機械強度;1996年01期

5 尚德廣,姚衛(wèi)星,王德俊,徐灝,平安;一種統(tǒng)一的多軸疲勞損傷參量[J];固體力學(xué)學(xué)報;1999年03期

6 石多奇;楊曉光;王延榮;;一種考慮拉伸保持效應(yīng)的多軸疲勞壽命模型[J];力學(xué)學(xué)報;2006年02期

7 王雷,王德俊;多軸疲勞壽命預(yù)測及驗證[J];東北大學(xué)學(xué)報;2002年02期

8 孫國芹;尚德廣;李承山;;高溫時間相關(guān)單多軸疲勞損傷模型[J];機械強度;2009年06期

9 戚東濤;張耀亨;程光旭;段權(quán);;纖維增強樹脂基復(fù)合材料多軸疲勞研究進展[J];力學(xué)進展;2006年02期

10 楊俊;張貴斌;李承彬;;基于塑性應(yīng)變能的渦輪盤多軸疲勞壽命預(yù)測方法[J];機械科學(xué)與技術(shù);2013年07期

相關(guān)會議論文 前8條

1 尚德廣;孫國芹;陳建華;蔡能;王建國;王連慶;王紅纓;唐俊武;;常溫與高溫環(huán)境下多軸疲勞壽命預(yù)測研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（上）[C];2005年

2 劉克格;張書明;閻楚良;尚德廣;;多軸疲勞壽命預(yù)測方法研究[A];北京力學(xué)學(xué)會第12屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2006年

3 趙東拂;常秋影;劉寧寧;劉棟棟;;混凝土多軸疲勞試驗關(guān)鍵技術(shù)研究[A];第十二屆全國實驗力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

4 趙東拂;楊建輝;王孟宏;宋玉普;;混凝土多軸疲勞研究綜述[A];第六屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

5 葛敬冉;孫毅;周松;張玉立;楊宇辰;張莉;;隨機載荷下多軸疲勞壽命預(yù)測的一種新方法[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

6 張國慶;;電弧噴涂修復(fù)曲軸多軸疲勞壽命計算[A];第四屆中國CAE工程分析技術(shù)年會論文集[C];2008年

7 王鋒會;趙玉龍;吳應(yīng)喜;吳瓊;;螺紋型缺口多軸疲勞斷裂和壽命預(yù)測[A];第十四屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

8 王建國;王紅纓;康永林;尚德廣;;GH4169合金高溫多軸疲勞斷口形貌分析[A];第七屆全國MTS材料試驗學(xué)術(shù)會議論文集（一）[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 吳志榮;鈦合金多軸疲勞壽命預(yù)測方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 孫楠楠;多軸疲勞壽命模型及其在曲軸強度分析中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2015年

3 劉儉輝;基于損傷力學(xué)—臨界面法的多軸疲勞壽命預(yù)估方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

4 夏天翔;結(jié)構(gòu)多軸疲勞壽命預(yù)測的場強法[D];南京航空航天大學(xué);2016年

5 王英玉;金屬材料的多軸疲勞行為與壽命估算[D];南京航空航天大學(xué);2005年

6 汪艷萍;橡膠材料多軸疲勞壽命及微觀結(jié)構(gòu)研究[D];天津大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉東;機車車輪多軸疲勞強度分析[D];西南交通大學(xué);2015年

2 袁良信;機械結(jié)構(gòu)集成疲勞設(shè)計方法及應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 楊智棕;海洋平臺起重機轉(zhuǎn)臺焊縫多軸疲勞壽命評估[D];大連理工大學(xué);2015年

4 韓志彬;空分設(shè)備關(guān)鍵零部件多軸疲勞壽命預(yù)測[D];東北大學(xué);2013年

5 夏坤;結(jié)構(gòu)邊界載荷確定方法及其應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2016年

6 劉亮;Ti60-TC17異種鈦合金電子束焊接頭的多軸疲勞壽命研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

7 鄧群;考慮路徑相關(guān)的多軸疲勞壽命研究[D];湖南大學(xué);2016年

8 劉波;拉扭復(fù)合受力條件下金屬材料的失效研究[D];中國民航大學(xué);2016年

9 郜亞靜;缺口件多軸疲勞壽命預(yù)測方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

10 門恩國;多軸疲勞壽命模型的概率方法研究[D];東北大學(xué);2011年

，

本文編號：1881910