止裂孔形状及位置对金属疲劳裂纹扩展性能影响规律的研究

发布时间：2021-04-17 11:29

　　止裂孔对金属板材疲劳寿命的影响规律复杂多变,是目前研究的热点之一。本文以一种工业用钢为对象,研究了止裂孔的形状及位置对板材试样疲劳裂纹扩展性能及断裂机理的影响规律,主要研究内容如下:1、采用直径为4 mm的圆形/长径为4mm,短径为2mm的椭圆形止裂孔,研究了疲劳裂纹尖端切除量（分别为0.3 mm、0.6 mm和0.9 mm）对金属板材扩展紧凑拉伸试样（E-CT试样）疲劳裂纹扩展速率及寿命的影响规律,实验结果发现在裂纹尖端切除量为0.6 mm的椭圆形止裂孔对疲劳寿命增加的幅度最大,比常规试样的疲劳寿命增加了约400%。并分别对含裂纹尖端试样进行金相组织和显微维氏硬度进行观察与测量,分析裂纹尖端塑性区的位置及大小,探究塑性区与裂纹尖端对疲劳裂纹扩展寿命及规律的影响。2、采用5mm的直线与两侧半径为3mm的圆弧及直径为1.2mm的圆孔组成的止裂线,研究了止裂线对金属板材扩展紧凑拉伸试样（E-CT试样）疲劳裂纹扩展速率及寿命的影响规律,并分别对即将瞬断的裂纹尖端试样进行金相组织和显微维氏硬度进行观察与测量,分析裂纹尖端塑性区的位置及大小,探究塑性区对再对含裂纹尖端试样进行金相组织及显微硬度的... 

【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及选题意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 裂纹尖端塑性区研究现状
        1.2.2 非线性分析疲劳裂纹扩展研究现状
    1.3 疲劳裂纹扩展与塑性区
        1.3.1 裂纹尖端应力场
        1.3.2 裂纹尖端塑性区尺寸
    1.4 疲劳裂纹扩展与延寿
        1.4.1 疲劳裂纹扩展阶段
        1.4.2 疲劳裂纹尖端钝化
    1.5 本文主要研究内容
第二章 止裂孔对板材试样疲劳裂纹扩展速率的影响规律研究
    2.1 材料及试样的制备
    2.2 母材的疲劳裂纹扩展实验
    2.3 疲劳裂纹扩展实验分组
        2.3.1 确定表面裂纹与内部裂纹关系
        2.3.2 试验分组
    2.4 含止裂孔试样疲劳裂纹扩展速率试验
    2.5 含止裂孔试样疲劳裂纹扩展性能
        2.5.1 母材与含止裂孔试样疲劳裂纹扩展a-N曲线
        2.5.2 母材与含止裂孔试样疲劳裂纹扩展速率曲线
    2.6 疲劳裂纹尖端的塑性区分析
    2.7 疲劳裂纹扩展延寿分析
    2.8 本章小结
第三章 止裂孔对板材试样疲劳裂纹扩展性能影响规律研究
    3.1 止裂孔试样金相组织实验
        3.1.1 金相试样的制作
        3.1.2 止裂孔试样金相组织分析
    3.2 止裂孔试样显微硬度实验
        3.2.1 显微硬度测试路径
        3.2.2 止裂孔试样显微硬度分布曲线
    3.3 本章小结
第四章 止裂线对板材试样疲劳裂纹扩展性能影响规律研究
    4.1 含止裂线试样疲劳裂纹扩展速率试验及分析
        4.1.1 试样的制备
        4.1.2 母材与含止裂线试样疲劳裂纹扩展a-N曲线对比分析
        4.1.3 母材与含止裂线试样疲劳裂纹扩展速率曲线对比分析
    4.2 含止裂线试样金相组织分析
    4.3 含止裂线试样显微维氏硬度分布曲线
        4.3.1 显微硬度测量路径
        4.3.2 止裂线试样显微硬度分布曲线
        4.3.3 硬度法确定裂纹尖端塑性区
    4.4 含止裂线试样疲劳裂纹断口分析
    4.5 本章小结
第五章 止裂孔形状及位置对裂尖塑性区和疲劳裂纹扩展影响仿真分析
    5.1 有限元与疲劳裂纹尖端塑性区
    5.2 有限元模型建立
        5.2.1 建立模型
        5.2.2 网格划分
        5.2.3 载荷加载与约束条件
        5.2.4 结果分析
    5.3 含止裂线试件尖端应力场有限元分析
    5.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]高强钢双金属焊接疲劳裂纹扩展机理及组织演化规律研究[D]. 张春国.长安大学 2013
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硕士论文
[1]纳米晶体材料中的纳米级非晶化对裂纹钝化的影响[D]. 彭俊.湖南大学 2016
[2]5E62铝合金疲劳裂纹扩展行为的有限元模拟[D]. 刘家菊.北京工业大学 2015
[3]等幅载荷下的p-da/dN-ΔK曲线的试验方案及拟合方法研究[D]. 林俊.东北大学 2011
[4]齿轮疲劳寿命及齿根裂纹仿真分析[D]. 沈亮.重庆大学 2011
[5]裂纹尖端疲劳塑性区研究[D]. 滕项铭.上海交通大学 2011
[6]金属材料断裂韧性的研究[D]. 张志明.上海交通大学 2011



本文编号：3143373