基于SEM-DIC的金属疲劳裂纹扩展行为研究
发布时间：2021-04-23 10:06
在工程实际中,疲劳断裂是引起零件和结构失效的主要原因。每年因为疲劳失效造成的人员伤亡和经济损失不计其数,因此疲劳失效问题备受关注。在疲劳断裂的研究过程中,裂纹尖端位移场和应变场的测量可以用于研究疲劳损伤机制和裂纹扩展规律,这对于提高工程结构的可靠性和使用寿命具有重要的意义。数字图像相关（Digital Image Correlation,简称DIC）方法凭借其精度高、全场、非接触测量等优点,被广泛地应用在疲劳问题的研究工作中,尤其在裂纹尖端的变形研究工作中。本文将DIC方法与原位扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,简称SEM）实验系统相结合,即SEM-DIC研究方法,以高熵合金CoCrFeNi和CoCrFeNiMo0.2(简称Mo0和Mo0.2)为研究对象,进行疲劳裂纹扩展行为研究和裂纹尖端变形研究,这有助于评估材料的抗裂纹扩展能力和裂纹尖端的抗变形能力。本文基于SEM-DIC方法研究疲劳裂纹扩展、评估抗裂纹扩展能力的工作主要分为以下三个方面:（1）基于不同尺度进行数字散斑制作方法的...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 断裂理论发展概述及原位SEM实验系统简介
1.3 数字图像相关方法发展概述
1.4 本文主要研究内容
第2章 疲劳裂纹扩展理论与数字图像相关方法
2.1 引言
2.2 疲劳裂纹扩展理论基础
2.2.1 裂纹分类
2.2.2 应力强度因子
2.2.3 疲劳裂纹扩展速率
2.2.4 影响裂纹扩展的若干因素
2.2.5 裂纹闭合理论
2.2.6 循环塑性理论
2.3 二维数字图像相关方法理论概述
2.3.1 二维数字图像相关方法的基本原理
2.3.2 二维数字图像相关方法基本理论
2.3.3 二维数字图像相关方法在裂尖变形测试中的应用
2.4 不同尺度数字散斑制作方法研究
2.5 基于DIC的静拉伸曲线研究
2.5.1 实验方法
2.5.2 实验数据处理与分析
2.6 本章小结
第3章 基于SEM-DIC的裂纹闭合水平测量
3.1 引言
3.2 实验材料
3.3 基于DIC的力学参数测量
3.4 基于原位SEM的裂纹扩展速率测量
3.4.1 实验平台与试样制备
3.4.2原位疲劳裂纹扩展实验
3.5 裂纹闭合水平的测量与研究
3.5.1 裂纹闭合测量方法
3.5.2 实验过程
3.5.3 数据处理与结果分析
3.5.4 有效裂纹扩展速率曲线
3.6 本章小结
第4章 基于SEM-DIC的裂纹尖端塑性累积应变研究
4.1 引言
4.2 循环载荷下的裂纹尖端塑性累积应变测量
4.2.1塑性累积应变测量实验
4.2.2 裂尖塑性累积应变的定量分析
4.3 微观组织分析与机理研究
4.3.1 实验方法
4.3.2 结果分析
4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字图像相关中基于可靠变形初值估计的大变形测量[J]. 潘兵,谢惠民,夏勇,王强. 光学学报. 2009(02)
[2]面内位移测量的基于梯度的数字图像相关方法[J]. 潘兵,续伯钦,谢惠民,戴福隆. 光学技术. 2005(05)
[3]DIGITAL SPECKLE CORRELATION METHOD IMPROVED BY GENETIC ALGORITHM[J]. Ma Shaopeng~(1,2) Jin Guanchang~1 (~1 Department of Engineering Mechanics,Tsinghua University,Beijing 100084,China) (~2 Department of Geophysics,Peking University,Beijing 100871,China). Acta Mechanica Solida Sinica. 2003(04)
[4]相关识别中的曲面拟合法[J]. 王琛影,何小元. 实验力学. 2000(03)
[5]裂纹闭合和循环塑性预应变及循环载荷压缩部分对裂纹扩展速率的影响[J]. 沈珉,杨海元. 实验力学. 1999(03)
[6]裂纹闭合与疲劳裂纹扩展力的测试方法[J]. 黄新跃,吴学仁,马库斯·朗. 材料工程. 1997(06)
[7]一种新的数字散斑相关方法及其应用[J]. 芮嘉白,金观昌,徐秉业. 力学学报. 1994(05)
博士论文
[1]基于DIC/DSI的Ti-6A1-4V ELI合金疲劳过载裂尖力学行为与裂纹扩展机理研究[D]. 陈传勇.浙江大学 2018
本文编号：3155129
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 断裂理论发展概述及原位SEM实验系统简介
1.3 数字图像相关方法发展概述
1.4 本文主要研究内容
第2章 疲劳裂纹扩展理论与数字图像相关方法
2.1 引言
2.2 疲劳裂纹扩展理论基础
2.2.1 裂纹分类
2.2.2 应力强度因子
2.2.3 疲劳裂纹扩展速率
2.2.4 影响裂纹扩展的若干因素
2.2.5 裂纹闭合理论
2.2.6 循环塑性理论
2.3 二维数字图像相关方法理论概述
2.3.1 二维数字图像相关方法的基本原理
2.3.2 二维数字图像相关方法基本理论
2.3.3 二维数字图像相关方法在裂尖变形测试中的应用
2.4 不同尺度数字散斑制作方法研究
2.5 基于DIC的静拉伸曲线研究
2.5.1 实验方法
2.5.2 实验数据处理与分析
2.6 本章小结
第3章 基于SEM-DIC的裂纹闭合水平测量
3.1 引言
3.2 实验材料
3.3 基于DIC的力学参数测量
3.4 基于原位SEM的裂纹扩展速率测量
3.4.1 实验平台与试样制备
3.4.2原位疲劳裂纹扩展实验
3.5 裂纹闭合水平的测量与研究
3.5.1 裂纹闭合测量方法
3.5.2 实验过程
3.5.3 数据处理与结果分析
3.5.4 有效裂纹扩展速率曲线
3.6 本章小结
第4章 基于SEM-DIC的裂纹尖端塑性累积应变研究
4.1 引言
4.2 循环载荷下的裂纹尖端塑性累积应变测量
4.2.1塑性累积应变测量实验
4.2.2 裂尖塑性累积应变的定量分析
4.3 微观组织分析与机理研究
4.3.1 实验方法
4.3.2 结果分析
4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字图像相关中基于可靠变形初值估计的大变形测量[J]. 潘兵,谢惠民,夏勇,王强. 光学学报. 2009(02)
[2]面内位移测量的基于梯度的数字图像相关方法[J]. 潘兵,续伯钦,谢惠民,戴福隆. 光学技术. 2005(05)
[3]DIGITAL SPECKLE CORRELATION METHOD IMPROVED BY GENETIC ALGORITHM[J]. Ma Shaopeng~(1,2) Jin Guanchang~1 (~1 Department of Engineering Mechanics,Tsinghua University,Beijing 100084,China) (~2 Department of Geophysics,Peking University,Beijing 100871,China). Acta Mechanica Solida Sinica. 2003(04)
[4]相关识别中的曲面拟合法[J]. 王琛影,何小元. 实验力学. 2000(03)
[5]裂纹闭合和循环塑性预应变及循环载荷压缩部分对裂纹扩展速率的影响[J]. 沈珉,杨海元. 实验力学. 1999(03)
[6]裂纹闭合与疲劳裂纹扩展力的测试方法[J]. 黄新跃,吴学仁,马库斯·朗. 材料工程. 1997(06)
[7]一种新的数字散斑相关方法及其应用[J]. 芮嘉白,金观昌,徐秉业. 力学学报. 1994(05)
博士论文
[1]基于DIC/DSI的Ti-6A1-4V ELI合金疲劳过载裂尖力学行为与裂纹扩展机理研究[D]. 陈传勇.浙江大学 2018
本文编号：3155129
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3155129.html
