当前位置:主页 > 科技论文 > 机电工程论文 >

燕尾榫结构微动疲劳有限元分析研究

发布时间:2017-09-27 03:21

  本文关键词:燕尾榫结构微动疲劳有限元分析研究


  更多相关文章: 燕尾榫 XFEM 裂纹扩展 接触应力


【摘要】:微动疲劳现象会加速零部件疲劳裂纹萌生与扩展,从而明显降低构件的服役寿命,是导致汽轮机、航空发动机叶片损伤失效的主要原因。叶片与轮盘连接的燕尾榫结构由于受到复杂载荷作用,在榫头与榫槽的接触部位容易发生微动损伤。因此研究燕尾榫结构微动疲劳现象有着重要的工程应用价值。接触强度分析和裂纹扩展研究是研究燕尾榫结构微动现象的两个关键问题。接触强度计算可以通过有限元计算来实现;扩展有限元法由于采用了具有不连续性质的扩充形函数来描述裂纹尖端不连续性,因此可以使裂纹独立于网格边界,从而被广泛应用于裂纹问题的研究中。本文所做工作如下:(1)简要介绍了扩展有限元法(XFEM)及其相关的断裂理论。XFEM方面主要包括:XFEM基本原理、水平集函数追踪裂纹的方法以及对裂纹尖端富集函数的描述。断裂理论方面主要介绍了应力强度因子的求解方法、裂纹萌生位置以及裂纹扩展方向的判定准则。(2)建立燕尾榫结构有限元模型,对燕尾榫结构接触区的高应力梯度求解,分析接触面上的应力分布情况。在此基础上,提出了疲劳裂纹萌生位置、萌生角度以及裂纹扩展方向的预测方法,进一步采用XFEM对燕尾榫结构榫头接触区裂纹扩展进行数值模拟。将裂纹萌生位置以及裂纹萌生角度、裂纹扩展角度的分析结果与实验结果、国外研究结果相对比,验证XFEM用来模拟燕尾榫结构疲劳裂纹扩展的可靠性。(3)对影响微动疲劳过程的摩擦系数、循环载荷应力比以及接触长度等有关参数进行了分析。结果表明:减少摩擦系数和增加接触区尺寸是提高燕尾榫结构疲劳强度的可靠方法。另外,微动疲劳接触应力参数随着循环应力比的增加有所增加。
【关键词】:燕尾榫 XFEM 裂纹扩展 接触应力
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH114
【目录】:
  • 摘要7-8
  • Abstract8-13
  • 第1章 绪论13-21
  • 1.1 课题研究背景及意义13-14
  • 1.2 研究现状14-20
  • 1.2.1 微动研究发展历程14-15
  • 1.2.2 国内外微动疲劳研究现状15-16
  • 1.2.3 燕尾榫微动疲劳研究现状16-17
  • 1.2.4 微动疲劳接触分析研究17-18
  • 1.2.5 微动疲劳影响因素研究18-20
  • 1.3 本文的主要研究工作20-21
  • 第2章 扩展有限元法及相关断裂理论21-32
  • 2.1 断裂力学基本理论21-23
  • 2.1.1 裂纹的基本类型21-22
  • 2.1.2 能量释放率理论22-23
  • 2.2 应力强度因子23-25
  • 2.2.1 应力外推法与位移外推法24-25
  • 2.3 裂纹萌生位置及扩展方向判断方法25-28
  • 2.3.1 裂纹萌生位置的预测方法25-26
  • 2.3.2 裂纹的萌生及扩展26-28
  • 2.4 扩展有限元方法28-31
  • 2.4.1 扩展有限元法研究裂纹扩展28-29
  • 2.4.2 扩展有限元法的基本原理29
  • 2.4.3 扩展有限元法的基本方程29
  • 2.4.4 水平集方法29-30
  • 2.4.5 裂纹尖端的富集函数30-31
  • 2.5 本章小结31-32
  • 第3章 基于XFEM的燕尾榫结构裂纹扩展分析32-45
  • 3.1 引言32
  • 3.2 圆柱与平面接触的有限元模型32-34
  • 3.3 燕尾榫结构接触应力分析34-35
  • 3.4 裂纹萌生与扩展分析35-38
  • 3.4.1 裂纹萌生位置预测35-37
  • 3.4.2 裂纹萌生方向预测37-38
  • 3.4.3 裂纹扩展方向预测38
  • 3.5 断裂准则38-39
  • 3.5.1 损伤起始准则38-39
  • 3.5.2 损伤演化准则39
  • 3.6 燕尾榫结构接触裂纹扩展分析39-41
  • 3.6.1 Abaqus低周疲劳分析39-41
  • 3.6.2 疲劳裂纹扩展分析41
  • 3.7 与试验结果、文献结果对比讨论41-44
  • 3.7.1 与试验结果对比讨论41-42
  • 3.7.2 与国外文献研究结果对比讨论42-44
  • 3.8 本章小结44-45
  • 第4章 微动疲劳影响因素分析45-54
  • 4.1 引言45
  • 4.2 不同影响因素分析45-53
  • 4.2.1 网格划分尺度的影响45-47
  • 4.2.2 摩擦系数的影响47-50
  • 4.2.3 应力比的影响50-51
  • 4.2.4 接触长度的影响51-53
  • 4.3 本章小结53-54
  • 结论与展望54-56
  • 1. 论文总结54
  • 2. 展望54-56
  • 参考文献56-64
  • 致谢64-65
  • 附录A:攻读硕士学位期间发表的学术论文65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈厚诚;;巧接木料[J];建筑知识;1990年02期

2 吴洋;郭小东;许涛;;古建筑燕尾榫节点破坏机理及有限元分析[J];低温建筑技术;2013年10期

3 吴洋;郭小东;宋晓胜;杨夏;;拔榫状态下古建筑燕尾榫节点性能试验研究[J];广西大学学报(自然科学版);2014年01期

4 王春;;木材四面燕尾榫接法[J];建筑工人;2009年05期

5 陈根山;;木工实用操作技术(7)[J];建筑工人;1997年04期

6 古远兴;温卫东;崔海涛;;钛合金燕尾榫结构在不同疲劳载荷下的断口分析[J];机械工程材料;2007年04期

7 隋鑓;赵鸿铁;薛建阳;张海彦;谢启芳;;古建筑木结构直榫和燕尾榫节点试验研究[J];世界地震工程;2010年02期

8 古远兴;温卫东;崔海涛;;高低周载荷作用下燕尾榫结构的微动疲劳寿命预测[J];推进技术;2008年02期

9 古远兴;温卫东;崔海涛;;燕尾榫连接结构低周微动疲劳寿命预测[J];应用科学学报;2007年05期

10 赵鸿铁;张海彦;薛建阳;隋煈;吴磊;;古建筑木结构燕尾榫节点刚度分析[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2009年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 苏英翱;刘德胜;罗健;李澄;;燕尾榫尺寸检验的解决方案[A];第九届沈阳科学学术年会论文集(信息科学与工程技术分册)[C];2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 李义柱;不同松动程度下古建筑燕尾榫节点抗震性能试验研究[D];西安建筑科技大学;2015年

2 冯凯;残损古建筑抗震性能研究[D];太原理工大学;2016年

3 康昆;构件之间的缝隙对八等材木构架承载性能影响分析[D];太原理工大学;2016年

4 荆炀;燕尾榫结构微动疲劳有限元分析研究[D];兰州理工大学;2015年

5 杨万均;燕尾榫结构微动疲劳寿命预测方法研究[D];南京航空航天大学;2007年



本文编号:927329

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/927329.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户06102***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com