疲劳起始与扩展阶段的分界及其在十字接头中的应用
发布时间：2022-10-21 21:46
疲劳裂纹的起始阶段和扩展阶段的分界目前仍处于定性分析的阶段,这妨碍了疲劳寿命的定量计算,一切与裂纹起始与扩展阶段相关的研究只能对这个问题进行回避。因此本文提出了裂纹起始与扩展阶段分界的定义,这可以解决上述问题,并对疲劳全寿命进行相关计算,这也是本文的主体内容。在提出起始与扩展阶段定义的过程中,提出了两个概念:分别是裂纹起始速率与缺口应力比,其中前者可以推导出Manson-Coffin公式与Paris公式的统一性,即Manson-Coffin公式的疲劳计算体系可以完全推导出裂纹扩展速率与应力强度因子的关系,并且公式中的每一个参数均有物理意义,而不是如Paris公式的经验性拟合;后者可以为门槛区的意义提供解释,传统疲劳理论认为门槛值区是材料的固有区域,是一个材料特性,本文对这个说法给予否定,并基于理论和试验,对门槛值区的意义进行了说明,最终的结论是:门槛值区不是材料区,缺口应力比的降低是门槛值区出现的必要条件。经过上述的铺垫内容,最终给出了裂纹起始与扩展阶段的完备定义,该定义包含两部分,分别是带裂纹体和非裂纹体,这扩大了裂纹起始阶段的概念和适用范围。同时基于上述观点,给出了修正的Miner...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 当前研究现状
1.2.1 疲劳研究发展过程
1.2.2 疲劳起始与扩展阶段的分界
1.2.3 焊接结构疲劳强度分析方法
1.2.4 残余应力作用下的扩展寿命
1.3 本文主要研究内容
第2章 疲劳起始阶段与扩展阶段分界的定义
2.1 引言
2.2 疲劳裂纹起始与扩展阶段分界的理论基础
2.2.1 裂纹起始速率
2.2.2 裂纹起始速率与裂纹扩展速率的关系
2.3 MANSON-COFFIN公式与PARIS公式的统一性
2.3.1 Manson-Coffin公式与Paris公式的统一性推导
2.3.2 缺口应力比的定义
2.3.3 裂纹扩展阶段初始条件的概念提出
2.3.4 门槛值区的意义
2.3.5 关于门槛值区的意义的实验验证
2.3.6 疲劳起始阶段与扩展阶段的初步定义
2.4 裂纹起始和扩展阶段分界尺寸的具体定义
2.4.1 非裂纹体起始和扩展阶段分界尺寸的定义
2.4.2 带裂纹体的起始阶段与扩展阶段分界尺寸的定义
2.5 裂纹扩展阶段修正的MINER准则
2.6 裂纹起始阶段的存在判据
2.7 本章小结
第3章 十字接头残余应力对裂纹起始和扩展阶段的影响探究
3.1 引言
3.2 基于收缩应变的残余应力计算简化
3.3 收缩应变法与焊接模拟横向残余应力的分析
3.4 残余应力对疲劳起始阶段的影响
3.5 十字接头疲劳扩展阶段的应力强度因子
3.6 十字接头疲劳扩展阶段的残余应力强度因子
3.6.1 线弹性材料的残余应力强度因子
3.6.2 理想弹塑性材料的残余应力强度因子
3.7 残余应力对裂纹扩展速率的影响
3.8 本章小结
第4章 十字接头裂纹起始阶段和扩展阶段的影响因素探究
4.1 引言
4.2 相关材料参数
4.2.1 Paris公式、Walker公式和Forman公式的材料参数
4.2.2 Manson-Coffin公式的材料参数
4.3 裂纹起始阶段焊趾缺口位置的应力和应变曲线
4.3.1 缺口位置无塑性变形
4.3.2 缺口位置有塑性变形
4.4 裂纹起始速率的影响因素探究
4.5 疲劳裂纹起始和扩展阶段分界线尺寸的影响因素探究
4.5.1 无残余应力、材料线弹性
4.5.2 有残余应力、材料线弹性
4.6 带裂纹体的疲劳起始阶段和扩展阶段寿命分析
4.7 本章小结
第5章 十字接头全疲劳寿命计算及影响因素探究
5.1 引言
5.2 疲劳裂纹起始寿命和扩展寿命的计算方法
5.3 缺口半径对全疲劳寿命的影响
5.4 接头偏心对全疲劳寿命的影响
5.5 焊接接头有无裂纹起始阶段的探究
5.6 焊接十字接头疲劳寿命的板厚效应
5.6.1 无残余应力下的板厚与疲劳寿命的关系
5.6.2 带残余应力下的板厚与疲劳寿命的关系
5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于网格不敏感结构应力的铝合金焊接接头疲劳性能分析[J]. 杨鑫华,赵峰,胡文浩,孙屹博. 大连交通大学学报. 2013(06)
博士论文
[1]高速列车底架用铝合金焊接接头疲劳裂纹扩展特性[D]. 闫德俊.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]高强铝合金十字接头疲劳寿命特性研究[D]. 齐广宇.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3696429
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 当前研究现状
1.2.1 疲劳研究发展过程
1.2.2 疲劳起始与扩展阶段的分界
1.2.3 焊接结构疲劳强度分析方法
1.2.4 残余应力作用下的扩展寿命
1.3 本文主要研究内容
第2章 疲劳起始阶段与扩展阶段分界的定义
2.1 引言
2.2 疲劳裂纹起始与扩展阶段分界的理论基础
2.2.1 裂纹起始速率
2.2.2 裂纹起始速率与裂纹扩展速率的关系
2.3 MANSON-COFFIN公式与PARIS公式的统一性
2.3.1 Manson-Coffin公式与Paris公式的统一性推导
2.3.2 缺口应力比的定义
2.3.3 裂纹扩展阶段初始条件的概念提出
2.3.4 门槛值区的意义
2.3.5 关于门槛值区的意义的实验验证
2.3.6 疲劳起始阶段与扩展阶段的初步定义
2.4 裂纹起始和扩展阶段分界尺寸的具体定义
2.4.1 非裂纹体起始和扩展阶段分界尺寸的定义
2.4.2 带裂纹体的起始阶段与扩展阶段分界尺寸的定义
2.5 裂纹扩展阶段修正的MINER准则
2.6 裂纹起始阶段的存在判据
2.7 本章小结
第3章 十字接头残余应力对裂纹起始和扩展阶段的影响探究
3.1 引言
3.2 基于收缩应变的残余应力计算简化
3.3 收缩应变法与焊接模拟横向残余应力的分析
3.4 残余应力对疲劳起始阶段的影响
3.5 十字接头疲劳扩展阶段的应力强度因子
3.6 十字接头疲劳扩展阶段的残余应力强度因子
3.6.1 线弹性材料的残余应力强度因子
3.6.2 理想弹塑性材料的残余应力强度因子
3.7 残余应力对裂纹扩展速率的影响
3.8 本章小结
第4章 十字接头裂纹起始阶段和扩展阶段的影响因素探究
4.1 引言
4.2 相关材料参数
4.2.1 Paris公式、Walker公式和Forman公式的材料参数
4.2.2 Manson-Coffin公式的材料参数
4.3 裂纹起始阶段焊趾缺口位置的应力和应变曲线
4.3.1 缺口位置无塑性变形
4.3.2 缺口位置有塑性变形
4.4 裂纹起始速率的影响因素探究
4.5 疲劳裂纹起始和扩展阶段分界线尺寸的影响因素探究
4.5.1 无残余应力、材料线弹性
4.5.2 有残余应力、材料线弹性
4.6 带裂纹体的疲劳起始阶段和扩展阶段寿命分析
4.7 本章小结
第5章 十字接头全疲劳寿命计算及影响因素探究
5.1 引言
5.2 疲劳裂纹起始寿命和扩展寿命的计算方法
5.3 缺口半径对全疲劳寿命的影响
5.4 接头偏心对全疲劳寿命的影响
5.5 焊接接头有无裂纹起始阶段的探究
5.6 焊接十字接头疲劳寿命的板厚效应
5.6.1 无残余应力下的板厚与疲劳寿命的关系
5.6.2 带残余应力下的板厚与疲劳寿命的关系
5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于网格不敏感结构应力的铝合金焊接接头疲劳性能分析[J]. 杨鑫华,赵峰,胡文浩,孙屹博. 大连交通大学学报. 2013(06)
博士论文
[1]高速列车底架用铝合金焊接接头疲劳裂纹扩展特性[D]. 闫德俊.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]高强铝合金十字接头疲劳寿命特性研究[D]. 齐广宇.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3696429
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3696429.html
