毫小试样低周疲劳试验方法与应用
发布时间：2021-06-19 13:28
尺寸为毫米级的小试样（毫小试样）疲劳性能的获取对服役结构和小尺寸零部件的安全寿命评估具有重要意义。随着核电、风电、航空航天、深海潜艇、高速铁路、新能源汽车、生物修复和人工智能等领域的不断发展,新材料的不断发明与应用,服役环境的复杂多样,对材料和结构的疲劳测试研究提出了更苛刻的要求。当薄板、焊缝材料、薄壁管材、服役结构的微损取样和小尺寸零部件用材的疲劳性能无法采用传统大尺寸试样进行测试获取时,发展基于毫米级尺寸非标准试样的材料力学性能测试方法具有重要学术价值和工程应用背景。本文主要完成了如下工作:（1）对毫小尺寸薄片材料、零部件和微损取材设计了满足低周疲劳等幅对称循环拉压受力特点的新型毫小薄片漏斗试样。对于试样尺寸的小型化而导致难以夹持的问题,设计了用于不同尺寸毫小薄片漏斗试样的夹持方式和试验方案,从而实现了毫小薄片漏斗试样的低周疲劳试验。（2）提出了一套基于能量理论用于直接求解幂率材料低循环应力-应变关系的预测模型 UPCCR（Universal prediction model of cyclic constitutive relationship）。基于断裂和疲劳分析中常用的Ram...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图I-1滞回环示意图
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为保证有限元模拟Ｐ－Ａ曲线和试样漏斗根部节点等效应力－等效应变的计算精度，??本节对不同网格密度模型的计算精度展开讨论。??图２－３ａ）给出了薄片漏斗试样模型网格划分方式图。图２－３ｂ）所示网格密度（１倍密??度）为：区域ｌｅｓｉｚｅ（单元网格尺寸）＝８，区域２ｅｓｉｚｅ＝４，区域３ｅｓｉｚｅ＝０．４，图２－３ｃ）为试??样漏斗部分局部网格划分情况。图２－３ｄ）、ｅ）、ｆ）分别对应于２．５倍、５倍和１０倍密度??网格。其中，２．５倍网格密度为：区域ｌｅｓｉｚｅ＝３．２，区域２ｅｓｉｚｅ＝１．６，区域３ｅｓｉｚｅ＝０．１６；??５倍网格密度为：区域ｌｅｓｉｚｅ＝１．６，区域２ｅｓｉｚｅ＝０．８，区域３ｅｓｉｚｅ＝０．０８；?１０倍网格密度??为：区域?ｌｅｓｉｚｅ＝０．８，区域?２ｅｓｉｚｅ＝０．４，区域?３ｅｓｉｚｅ＝０．０４。??图２－５给出了薄片漏斗试样同一应力－应变关系（采用图２－４所示应力－应变关系带入??有限元材料库进行计算），１倍、２．５倍、５倍和１０倍密度网格模型的曲线有限元模??区域１?２?３?２?区域１??ｈ?Ｈ４－４?？！??－?ＩＷ１???ｌＡｌ?，??ａ）薄板漏斗试样有限元模型划分方式??．．．．．．．－ｊ－｜卜十……Ｈ．．．．．．．??．．．．．．ＩＩ?１??ｂ）有限元模型丨倍密度网格??
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用小尺寸缺口试样测定延性材料的单轴本构关系[J]. 尹涛,蔡力勋,陈辉,包陈. 航空材料学报. 2016(01)
[2]基于小尺寸材料试验与有限元分析的耦合方法获取材料力学性能[J]. 陈辉,蔡力勋,姚迪,包陈. 机械强度. 2014(02)
[3]考虑循环塑性修正的薄片材料低周疲劳试验方法[J]. 贾琦,蔡力勋,包陈. 工程力学. 2014(01)
[4]基于材料微观特性的涡轮盘疲劳裂纹萌生寿命数值仿真[J]. 牟园伟,陆山. 航空学报. 2013(02)
[5]基于锥形压入的材料力学性能测试方法研究[J]. 姚博,蔡力勋,包陈. 航空学报. 2013(08)
[6]TA17合金冷轧板材表面条状裂纹缺陷成因分析[J]. 黄德明,杨雄飞,韦青峰,陈永,郭华,蒋仁贵. 钢铁钒钛. 2013(01)
[7]TA16和TA17钛合金在高温高压水中的腐蚀行为研究[J]. 罗强,王理,陈新,刘思维. 轻金属. 2012(02)
[8]用于纤维质小尺寸材料力学性能测试的试验机研制[J]. 钱少平,胡勇庆,赵佳美,李冰,钱俊. 木材加工机械. 2011(03)
[9]中国核电发展的安全性研究[J]. 周涛,李精精,侯周森. 华北电力大学学报(社会科学版). 2011(02)
[10]材料力学性能测试技术的进展与趋势[J]. 陈文哲. 理化检验(物理分册). 2010(02)
博士论文
[1]微梁力学性能尺寸效应的研究[D]. 孔胜利.山东大学 2009
[2]核电用不锈钢应力腐蚀电化学检测研究[D]. 赵茹.天津大学 2009
硕士论文
[1]小尺寸试样材料断裂性能测试方法与应用[D]. 但晨.西南交通大学 2014
[2]异型试样疲劳与断裂性能测试方法研究与应用[D]. 贾琦.西南交通大学 2011
[3]新结构材料力学行为的获取方法[D]. 黄学伟.西南交通大学 2010
[4]金属结构疲劳寿命预测方法的研究[D]. 姚云建.湖南大学 2010
[5]316L不锈钢表面纳米化后的低周疲劳性能研究[D]. 韩同伟.贵州大学 2006
[6]运用连续损伤理论对结构损伤分析和寿命预测的研究[D]. 孙立德.大连理工大学 2004
本文编号：3237897
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图I-1滞回环示意图
生学位论文??第１２页??加载条件下力学行为??元分析??对薄板漏斗试样轴向加载下的力学行为??荷－位移曲线、试样漏斗根部应力和应变??域内应力应变分布规律。有限元分析??（３Ｄ）进行计算，可以在保证计算精度的??，薄板漏斗试样的单轴拉伸试验结果对??Ｄ模型计算结果??加载条??
为保证有限元模拟Ｐ－Ａ曲线和试样漏斗根部节点等效应力－等效应变的计算精度，??本节对不同网格密度模型的计算精度展开讨论。??图２－３ａ）给出了薄片漏斗试样模型网格划分方式图。图２－３ｂ）所示网格密度（１倍密??度）为：区域ｌｅｓｉｚｅ（单元网格尺寸）＝８，区域２ｅｓｉｚｅ＝４，区域３ｅｓｉｚｅ＝０．４，图２－３ｃ）为试??样漏斗部分局部网格划分情况。图２－３ｄ）、ｅ）、ｆ）分别对应于２．５倍、５倍和１０倍密度??网格。其中，２．５倍网格密度为：区域ｌｅｓｉｚｅ＝３．２，区域２ｅｓｉｚｅ＝１．６，区域３ｅｓｉｚｅ＝０．１６；??５倍网格密度为：区域ｌｅｓｉｚｅ＝１．６，区域２ｅｓｉｚｅ＝０．８，区域３ｅｓｉｚｅ＝０．０８；?１０倍网格密度??为：区域?ｌｅｓｉｚｅ＝０．８，区域?２ｅｓｉｚｅ＝０．４，区域?３ｅｓｉｚｅ＝０．０４。??图２－５给出了薄片漏斗试样同一应力－应变关系（采用图２－４所示应力－应变关系带入??有限元材料库进行计算），１倍、２．５倍、５倍和１０倍密度网格模型的曲线有限元模??区域１?２?３?２?区域１??ｈ?Ｈ４－４?？！??－?ＩＷ１???ｌＡｌ?，??ａ）薄板漏斗试样有限元模型划分方式??．．．．．．．－ｊ－｜卜十……Ｈ．．．．．．．??．．．．．．ＩＩ?１??ｂ）有限元模型丨倍密度网格??
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用小尺寸缺口试样测定延性材料的单轴本构关系[J]. 尹涛,蔡力勋,陈辉,包陈. 航空材料学报. 2016(01)
[2]基于小尺寸材料试验与有限元分析的耦合方法获取材料力学性能[J]. 陈辉,蔡力勋,姚迪,包陈. 机械强度. 2014(02)
[3]考虑循环塑性修正的薄片材料低周疲劳试验方法[J]. 贾琦,蔡力勋,包陈. 工程力学. 2014(01)
[4]基于材料微观特性的涡轮盘疲劳裂纹萌生寿命数值仿真[J]. 牟园伟,陆山. 航空学报. 2013(02)
[5]基于锥形压入的材料力学性能测试方法研究[J]. 姚博,蔡力勋,包陈. 航空学报. 2013(08)
[6]TA17合金冷轧板材表面条状裂纹缺陷成因分析[J]. 黄德明,杨雄飞,韦青峰,陈永,郭华,蒋仁贵. 钢铁钒钛. 2013(01)
[7]TA16和TA17钛合金在高温高压水中的腐蚀行为研究[J]. 罗强,王理,陈新,刘思维. 轻金属. 2012(02)
[8]用于纤维质小尺寸材料力学性能测试的试验机研制[J]. 钱少平,胡勇庆,赵佳美,李冰,钱俊. 木材加工机械. 2011(03)
[9]中国核电发展的安全性研究[J]. 周涛,李精精,侯周森. 华北电力大学学报(社会科学版). 2011(02)
[10]材料力学性能测试技术的进展与趋势[J]. 陈文哲. 理化检验(物理分册). 2010(02)
博士论文
[1]微梁力学性能尺寸效应的研究[D]. 孔胜利.山东大学 2009
[2]核电用不锈钢应力腐蚀电化学检测研究[D]. 赵茹.天津大学 2009
硕士论文
[1]小尺寸试样材料断裂性能测试方法与应用[D]. 但晨.西南交通大学 2014
[2]异型试样疲劳与断裂性能测试方法研究与应用[D]. 贾琦.西南交通大学 2011
[3]新结构材料力学行为的获取方法[D]. 黄学伟.西南交通大学 2010
[4]金属结构疲劳寿命预测方法的研究[D]. 姚云建.湖南大学 2010
[5]316L不锈钢表面纳米化后的低周疲劳性能研究[D]. 韩同伟.贵州大学 2006
[6]运用连续损伤理论对结构损伤分析和寿命预测的研究[D]. 孙立德.大连理工大学 2004
本文编号：3237897
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