基于区间分析的改进损伤容限疲劳理论与应用研究

发布时间：2017-03-30 20:25

  本文关键词：基于区间分析的改进损伤容限疲劳理论与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：疲劳破坏是机械零部件早期破坏失效的主要形式,随着现代机械向着大型化和高速化的发展方向推进,很多的零部件在重载、高压、高温和腐蚀等苛刻环境下运行,疲劳破坏的事件更是屡见不鲜。所以,研究零部件的疲劳寿命和预防零部件的疲劳失效有着非常重要的意义。 传统的疲劳设计方法都是以零部件内部无初始缺陷这一假设为前提的,然而在实际生产装配中,零部件内部或表面不可避免的会产生初始缺陷。损伤容限设计法可以考虑这些初始缺陷,依据断裂力学和无损检测技术,正确估算出含初始裂纹零部件的剩余寿命。虽然损伤容限设计法有着诸多的优点,但是其涉及的材料参数比较多,在实际工程应用中很多的参数无法确定,从而导致损伤容限设计法不能够方便地普遍应用,而只能应用在航空等少数领域。 区间分析又叫区间数学,它是用区间变量代替点变量的数学分支,最初是从计算数学的误差理论研究中发展起来的。为了解决上述问题,本文开创性的将区间分析理论引入到损伤容限设计法中来,将那些大致范围我们是可以直接或间接获得的参数区间化。损伤容限设计法在实际应用时涉及材料参量数目较多,这些参量中的大部分是需要通过试验的方法测得的,而往往很多时候很多场合,因为条件的限制无法采用试验法测量,所以需要通过查找手册来取值。我们知道,手册中的许多参数值是特定热处理所对应的试验值,与实际工程中很多时候会不同,也就是说通常人们取得是近似值。此外,有些参量手册中直接给出的就是范围值。那么对于这些情况,这里采用区间值替代原有的精确值,使得损伤容限设计法可以方便的应用于实际工程中。本文首次提出寿命区间概念。描述一批零部件寿命的传统方法是寿命均值,实际上所有零部件的寿命都不一样,有的零部件的寿命值与均值相差甚远,用寿命区间代替原来的寿命均值,更准确,更符合实际的来描述某批零部件的寿命,而且通过无损检测技术可以保证所有零部件寿命均在该寿命区间内。以汽车横向空心稳定杆为例,通过疲劳试验,验证新理论的正确性和可行性。
【关键词】：区间分析 损伤容限设计法 无损检测技术 汽车横向空心稳定杆 寿命区间
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH114;O346.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 致谢8-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 选题背景及意义15-20
• 1.1.1 疲劳问题及其重要性15-16
• 1.1.2 疲劳的特点及设计方法16-18
• 1.1.3 目前疲劳分析方法的不足18
• 1.1.4 传统疲劳寿命的局限性18-20
• 1.2 国内外研究概况及发展趋势20-21
• 1.2.1 损伤容限疲劳设计理论概述20-21
• 1.2.2 区间分析理论概述21
• 1.3 本文研究主要内容21-23
• 1.3.1 主要内容21-22
• 1.3.2 创新点22-23
• 第二章 损伤容限疲劳设计理论23-33
• 2.1 损伤容限设计概念23
• 2.2 裂纹扩展寿命的估算23-27
• 2.2.1 静载断裂与疲劳断裂23-24
• 2.2.2 疲劳破坏断口分析24-25
• 2.2.3 裂纹的扩展过程25-27
• 2.3 裂纹扩展的材料参量27
• 2.3.1 断裂韧度27
• 2.3.2 裂纹扩展门槛值27
• 2.4 剩余疲劳寿命估算27-29
• 2.4.1 初始裂纹尺寸的确定27-29
• 2.4.2 临界裂纹尺寸的确定29
• 2.4.3 疲劳裂纹扩展寿命估算29
• 2.5 影响疲劳裂纹扩展速率的因素29-30
• 2.6 断裂控制30-31
• 2.6.1 材料的选择30-31
• 2.6.2 结构合理布局31
• 2.7 损伤容限设计法在实际应用时参量的获得31-32
• 2.8 本章小结32-33
• 第三章 区间分析理论33-45
• 3.1 集合运算33-35
• 3.1.1 纯理论的集合运算33-34
• 3.1.2 延伸的集合运算34-35
• 3.2 两种重要效应35-37
• 3.2.1 依赖效应35-36
• 3.2.2 包装效应36-37
• 3.3 区间运算37-42
• 3.3.1 区间代数运算及性质37-40
• 3.3.2 区间向量与区间矩阵40-42
• 3.4 包含方程42-44
• 3.4.1 简单包含方程43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 基于区间理论的损伤容限法45-57
• 4.1 方法概述45-48
• 4.1.1 研究思路45-46
• 4.1.2 优势及意义46-48
• 4.2 裂纹扩展的材料参量区间化48-52
• 4.2.1 未知参量的区间化48-49
• 4.2.2 不确定参量的区间化49-52
• 4.3 区间化参量的引入及计算52-55
• 4.3.1 区间化参量的引入52-55
• 4.3.2 区间运算55
• 4.4 寿命区间55-56
• 4.4.1 寿命区间的概念55
• 4.4.2 寿命区间的优越性55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 基于区间分析的损伤容限法理论应用实例57-74
• 5.1 汽车横向空心稳定杆简介57-58
• 5.2 基于区间分析的改进损伤容限疲劳理论的应用58-69
• 5.2.1 汽车空心稳定杆的支反力及刚度的计算58-61
• 5.2.2 空心稳定杆危险位置的确定61-64
• 5.2.3 空心稳定杆疲劳寿命预测64-69
• 5.3 空心稳定杆刚度测量及疲劳试验69-73
• 5.3.1 空心稳定杆刚度测量69-71
• 5.3.2 空心稳定杆疲劳试验71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 总结74
• 6.2 不足与展望74-76
• 参考文献76-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 祁力群;改进Krawczyk-Moore区间迭代法[J];高等学校计算数学学报;1980年01期

2 王冰 ,贾文征,范承恩;疲劳破坏的过程及提高疲劳强度的方法[J];国外金属热处理;2003年04期

3 黄康;仰荣德;;基于ANSYS的汽车横向稳定杆疲劳分析[J];机械设计;2008年12期

4 王鹏飞;;多精度计算和区间分析方法在科学计算中的应用[J];南京气象学院学报;2009年02期

5 曾迥立;悬架稳定杆刚度的计算与分析[J];汽车科技;2004年05期

6 孙海涛,陈无畏,王阳阳;横向稳定杆与汽车稳态转向特性关系的仿真研究[J];汽车科技;2005年05期

  本文关键词：基于区间分析的改进损伤容限疲劳理论与应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：278034