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  本文關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《湖南大學(xué)》 2010年

金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的研究

姚云建  

【摘要】： 本學(xué)位論文以金屬材料缺口構(gòu)件及金屬焊接接頭為研究對(duì)象,進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下。 擴(kuò)展Taylor的臨界距離理論,結(jié)合應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)法思想來預(yù)測(cè)缺口部件的疲勞壽命。運(yùn)用有限元方法計(jì)算含缺口的LY12-CZ,2024-T3和7075-T6鋁合金板在單向應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力分布,進(jìn)而計(jì)算其在此應(yīng)力狀態(tài)下的疲勞壽命。對(duì)比預(yù)測(cè)的疲勞壽命與試驗(yàn)得到的疲勞壽命,發(fā)現(xiàn)在中高周疲勞壽命區(qū)間上,兩個(gè)結(jié)果吻合較好。為缺口部件的疲勞壽命預(yù)測(cè)提供了途徑。 以熱點(diǎn)應(yīng)力作為控制應(yīng)力,引入焊接接頭的疲勞切口系數(shù),結(jié)合Taylor的臨界距離理論和有限元分析得到該系數(shù)。通過討論接頭類型、焊縫局部尺寸、板厚以及熱點(diǎn)應(yīng)力的確定方式對(duì)疲勞切口系數(shù)的影響,揭示基于熱點(diǎn)應(yīng)力法進(jìn)行焊接接頭疲勞評(píng)定的影響因素。針對(duì)T型接頭、十字接頭與對(duì)接接頭的計(jì)算表明：腹板厚度與焊縫局部幾何尺寸對(duì)疲勞切口系數(shù)的分散性影響較小,但主板厚度的效應(yīng)明顯,由疲勞切口系數(shù)得到的角焊縫接頭和對(duì)接焊縫接頭的板厚效應(yīng)預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很接近；從疲勞切口系數(shù)具有較小分散性這一角度來考慮,以兩種外推法為基礎(chǔ)構(gòu)成的熱點(diǎn)應(yīng)力法能明顯減少疲勞數(shù)據(jù)的分散性及其對(duì)接頭類型與加載方式的依賴性�；赥aylor的臨界距離理論得到焊接接頭的疲勞切口系數(shù),有效地預(yù)測(cè)了主板受拉壓與彎曲加載時(shí)的疲勞強(qiáng)度差異�？紤]應(yīng)力梯度的影響,引入有效熱點(diǎn)應(yīng)力的概念。十字接頭與直角角接接頭的分析結(jié)果表明,由有效熱點(diǎn)應(yīng)力表述的疲勞切口系數(shù)與接頭類型以及加載方式基本無關(guān),主板的厚度效應(yīng)可由現(xiàn)有的冪律型關(guān)系給出。對(duì)多組焊接結(jié)構(gòu)的S-N曲線進(jìn)行重新分析,結(jié)果表明：以有效熱點(diǎn)應(yīng)力作為控制應(yīng)力時(shí),可望用一條S-N曲線表述不同加載方式下多種焊接結(jié)構(gòu)的疲勞數(shù)據(jù),且離散度減小。 總結(jié)分析了臨界距離法在焊接接頭的疲勞評(píng)定中的特點(diǎn),從對(duì)比分析中我們發(fā)現(xiàn)：(1)運(yùn)用臨界距離法來評(píng)定焊接接頭疲勞問題時(shí),焊接接頭焊趾開裂疲勞強(qiáng)度可用一個(gè)平均值來表示,且分散區(qū)間較��；(2)能用當(dāng)量應(yīng)力的大小來預(yù)測(cè)承載型焊接接頭的疲勞開裂部位；(3)對(duì)于經(jīng)過焊后處理(殘余應(yīng)力釋放后)的焊接接頭的疲勞強(qiáng)度可用原焊接頭的疲勞強(qiáng)度乘以一個(gè)大于增益系數(shù)來表示,本文中所計(jì)算的鋼制焊接接頭的增強(qiáng)系數(shù)大約為1.28。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TG407
【目錄】：

摘要5-6

Abstract6-10

第1章 緒論10-17

1.1 課題的研究背景和意義10-11

1.2 疲勞問題的概述11-15

1.2.1 疲勞定義及分類11-12

1.2.2 疲勞壽命估算方法的發(fā)展簡(jiǎn)史12

1.2.3 影響疲勞壽命的主要因素12-14

1.2.4 確定疲勞壽命的方法14-15

1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容15-16

1.4 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作16-17

第2章 疲勞分析方法17-29

2.1 前言17

2.2 名義應(yīng)力法17-18

2.3 局部應(yīng)變法18-20

2.3.1 局部應(yīng)變法基本思想18-19

2.3.2 結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算方法19-20

2.4 應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)法20-21

2.5 Taylor的臨界距離理論21-24

2.6 切口應(yīng)力強(qiáng)度因子法24-26

2.7 焊接接頭疲勞評(píng)定方法26-29

第3章 缺口構(gòu)件中高周疲勞壽命預(yù)測(cè)29-37

3.1 前言29

3.2 Taylor臨界距離理論的擴(kuò)展29-30

3.3 基于當(dāng)量應(yīng)力預(yù)測(cè)缺口構(gòu)件的疲勞壽命30-36

3.4 本章小結(jié)36-37

第4章 熱點(diǎn)應(yīng)力法評(píng)定焊接接頭的疲勞強(qiáng)度影響因素37-48

4.1 前言37-38

4.2 焊接接頭疲勞評(píng)定的影響因素38-39

4.3 算例及結(jié)論39-42

4.4 主板加載方式對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響42-43

4.5 考慮熱點(diǎn)應(yīng)力梯度的疲勞評(píng)定43-47

4.5.1 熱點(diǎn)應(yīng)力梯度與有效熱點(diǎn)應(yīng)力43-45

4.5.2 熱點(diǎn)應(yīng)力梯度對(duì)S-N曲線的影響45-47

4.6 本章小結(jié)47-48

第5章 焊接接頭疲勞強(qiáng)度評(píng)定的當(dāng)量應(yīng)力法48-57

5.1 前言48

5.2 焊接接頭的疲勞評(píng)定的局部法與當(dāng)量應(yīng)力48-50

5.3 分析實(shí)例50-55

5.4 本章小節(jié)55-57

總結(jié)與展望57-59

總結(jié)57-58

展望58-59

參考文獻(xiàn)59-64

致謝64-65

附錄65

1.攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65

2.攻讀學(xué)位期間所參加的科研項(xiàng)目65

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本文編號(hào)：242811