基于塑性应变能—拉应力耦合的疲劳寿命分析新方法

发布时间：2017-05-07 17:08

  本文关键词：基于塑性应变能—拉应力耦合的疲劳寿命分析新方法，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工程实际中,许多零部件都在复杂多轴低周疲劳载荷作用下工作,因为多轴低周疲劳问题本身的复杂性,目前对多轴低周疲劳的研究还很不成熟,因此对多轴低周疲劳寿命预测方法进行深入研究具有重要理论意义和实用价值。本文采取理论研究与有限元数值计算相结合的方法,分析疲劳破坏的本质,并借鉴目前应变能理论的最新成果,提出了一种基于塑性应变能-拉应力耦合的多轴低周疲劳寿命预测方法。本文主要内容如下:1.回顾了多轴低周疲劳寿命预测的主要方法,系统分析了各种方法的优劣。2.将有限元数值分析方法引入疲劳分析中,解决了多轴复杂加载条件下不能获得应力、应变响应历程的困难。3.根据对塑性变形微观机理的分析提出了一个拉断形式的微裂纹萌生条件,在新的基于塑性应变能的多轴低周疲劳寿命预测模型引入了最大拉应力,体现了多轴及非比例作用的影响,并且使疲劳寿命预测公式具有了明确的物理意义。4.利用有限元数值分析提取的相关数据对GH4169铝、SAE1045钢以及S460N钢的寿命进行预测,并与F-S模型和S-W-T模型预测结果进行对比。预测结果显示,本文模型对铝合金材料和低碳钢材料的多轴低周疲劳寿命有很好的预测能力,对多轴加载路径和材料种类都有很大的适用范围,且模型参数比其余两种方法更容易计算,因此有一定的实用价值,值得进一步研究。
【关键词】：低周疲劳 寿命预测 多轴疲劳 循环塑性力学 有限元 应变加载
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O344.3;O346.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 引言13
• 1.2 研究背景13-14
• 1.3 多轴低周疲劳研究回顾14-18
• 1.3.1 等效应变法14-15
• 1.3.2 临界面法15-16
• 1.3.3 能量法16-18
• 1.4 本文研究内容和主要工作18-20
• 第二章 薄壁圆管试件的弹塑性有限元分析20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 材料的多轴塑性本构关系20-25
• 2.2.1 塑性力学的基本法则20-24
• 2.2.2 循环载荷作用下材料的弹塑性行为24-25
• 2.3 多轴加载下薄壁圆管有限元分析25-30
• 2.3.1 有限元单元选择26-27
• 2.3.2 屈服条件与本构模型选择27-28
• 2.3.3 有限元中多轴应变加载的实现方法28-30
• 2.3.4 计算结果处理30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 基于塑性应变能-拉应力耦合的疲劳寿命预测方法32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 塑性变形的物理基础32-33
• 3.3 多轴非比例加载的附加强化作用33-34
• 3.4 疲劳损伤的塑性应变能34
• 3.5 单轴循环的塑性应变能密度34-35
• 3.6 基于塑性应变能-拉应力耦合的低周疲劳寿命预测方法35-39
• 3.6.1 等效内应力与塑性应变能的关系35-36
• 3.6.2 裂纹起始条件36-37
• 3.6.3 基于塑性应变能-拉应力耦合的低周疲劳寿命预测公式37-39
• 3.7 疲劳寿命公式中材料常数的计算方法39-40
• 3.8 本章小结40-41
• 第四章 实验验证与多轴低周疲劳寿命预测模型对比41-64
• 4.1 引言41
• 4.2 试验条件41-42
• 4.3 实验结果42-48
• 4.4 材料的循环性能参数48-50
• 4.5 低周疲劳寿命预测模型损伤参量计算方法50-53
• 4.5.1 单轴加载损伤参量计算方法50-51
• 4.5.2 多轴加载损伤参量的计算方法51-53
• 4.6 疲劳寿命预测结果及分析53-63
• 4.6.1 GH4169 铝合金多轴疲劳寿命预测结果及分析54-55
• 4.6.2 SAE1045 钢疲劳寿命预测结果及分析55-60
• 4.6.3 S460N钢多轴疲劳寿命预测结果及分析60-63
• 4.7 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-65
• 5.1 全文总结64
• 5.2 不足与展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文69

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3 王s

本文编号：350247