高强钢疲劳裂纹扩展特性研究

发布时间：2017-06-04 18:09

  本文关键词：高强钢疲劳裂纹扩展特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 疲劳破坏是船舶与海洋工程结构失效的主要形式之一,随着高强钢的广泛应用,结构的疲劳问题更加突出。从本质上说,疲劳强度是一个局部强度问题,疲劳裂纹主要由焊接节点以及承受载荷的应力集中区域造成,疲劳评估必须保证这些临界点有足够的疲劳寿命,而结构的疲劳寿命尤其是焊接构件的疲劳寿命主要取决于裂纹的扩展寿命。因此对高强钢材料和特征件结构进行疲劳裂纹扩展试验,进而研究高强钢疲劳裂纹扩展特性,对于研究工程结构的疲劳校核和评估有重要作用和意义。 本文基于概率断裂力学理论,通过某高强度刚疲劳裂纹扩展速率试验和特征件疲劳断裂试验,主要研究高强钢疲劳裂纹扩展的以下特性： 1)疲劳试验方法和技术：主要包括试验条件的选择,试件设计的原则和注意事项,试验载荷的确定,试验过程的监测和数据记录,试验的误差控制,试验数据的拟合处理等； 2)高强钢疲劳裂纹扩展速率规律研究：主要研究母材、焊缝、热影响区的疲劳裂纹扩展规律的异同、应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响、疲劳裂纹扩展速率模型的优劣、Paris公式中材料参数的分布特性等； 3)表面裂纹扩展特性研究：主要研究表面裂纹的扩展形貌、焊接试件初始缺陷尺寸的评定以及表面裂纹疲劳寿命的计算。
【关键词】：疲劳 疲劳试验 疲劳裂纹扩展 Paris公式 初始缺陷 疲劳寿命
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 疲劳裂纹扩展理论11-14
• 1.3 计算疲劳问题常用的方法14-18
• 1.3.1 S-N疲劳曲线估算方法14-15
• 1.3.2 断裂力学方法15-17
• 1.3.3 模型试验方法17
• 1.3.4 数值仿真方法17-18
• 1.4 本文的研究内容和方法18-19
• 1.4.1 疲劳裂纹扩展速率规律研究18
• 1.4.2 表面裂纹扩展特性研究18-19
• 1.5 本文的目的和意义19-20
• 第2章 疲劳裂纹扩展速率规律研究20-47
• 2.1 概述20
• 2.2 疲劳裂纹扩展速率试验20-25
• 2.2.1 试验试样20-21
• 2.2.2 试验方法21-25
• 2.3 试验数据处理方法比较分析25-30
• 2.3.1 割线法25
• 2.3.2 Smith法25-26
• 2.3.3 七点递增多项式法26-27
• 2.3.4 数据处理结果比较分析27-30
• 2.4 母材、焊缝、热影响区疲劳裂纹扩展规律的比较分析30-33
• 2.5 应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响33-38
• 2.6 疲劳裂纹扩展速率模型的研究38-45
• 2.6.1 疲劳裂纹扩展速率模型38-40
• 2.6.2 Paris模型40
• 2.6.3 Walker模型40-41
• 2.6.4 Forman模型41-42
• 2.6.5 对比分析42-45
• 2.7 本章小结45-47
• 第3章 Paris公式中材料参数的统计分布特性47-61
• 3.1 概述47-48
• 3.2 不同条件下疲劳裂纹扩展分散性对比分析48-54
• 3.3 Paris公式中材料参数的统计特性分析54-60
• 3.3.1 参量C和m为两个相关的随机变量54-56
• 3.3.1.1 参量C和m的相关性54-55
• 3.3.1.2 材料参数的统计分布55-56
• 3.3.2 参量m确定参量C为随机变量56-60
• 3.4 本章小结60-61
• 第4章 表面裂纹扩展特性研究61-80
• 4.1 概述61-62
• 4.2 特征件疲劳断裂试验62-64
• 4.3 降载勾线法在高强钢疲劳断裂试验中的应用64-69
• 4.3.1 疲劳辉纹在疲劳研究中的应用65-66
• 4.3.2 降载勾线法及海滩状花纹66-67
• 4.3.3 CAD处理技术67-68
• 4.3.4 断口分析68-69
• 4.4 表面裂纹扩展形貌研究69-71
• 4.5 焊接结构当量初始缺陷尺寸71-79
• 4.5.1 初始缺陷尺寸的选取和评定方法73-77
• 4.5.1.1 无损探伤检测精度方法73-74
• 4.5.1.2 根据焊接标准确定初始缺陷大小74
• 4.5.1.3 统计方法确定初始缺陷尺寸74-76
• 4.5.1.4 工程方法确定初始缺陷尺寸76-77
• 4.5.2 当量初始缺陷尺寸的断裂力学法77-79
• 4.5.3 焊接结构当量初始缺陷尺寸综合评定79
• 4.6 本章小结79-80
• 第5章 表面裂纹疲劳寿命计算80-86
• 5.1 概述80-81
• 5.2 恒幅载荷作用下表面裂纹疲劳寿命计算81-84
• 5.3 本章小结84-86
• 结论86-89
• 参考文献89-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果96-97
• 致谢97

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