本文關(guān)鍵詞：單個(gè)拉伸過(guò)載下金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展行為的研究

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【摘要】：工程實(shí)際中,金屬構(gòu)件在多數(shù)情況下承受變幅循環(huán)載荷的作用,并很容易出現(xiàn)疲勞破壞。在恒幅循環(huán)載荷中出現(xiàn)單個(gè)拉伸過(guò)載,是一種常見的簡(jiǎn)單變幅循環(huán)載荷形式。研究單個(gè)拉伸過(guò)載后的疲勞裂紋擴(kuò)展行為,是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)變幅循環(huán)載荷下構(gòu)件疲勞壽命的基礎(chǔ),對(duì)工程中循環(huán)載荷的控制具有指導(dǎo)意義。 基于斷裂力學(xué)理論,利用有限元法針對(duì)A537材料CT試樣在恒幅循環(huán)載荷下施加單個(gè)拉伸過(guò)載的疲勞裂紋閉合／張開載荷進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,得到裂紋閉合／張開載荷隨裂紋擴(kuò)展距離的變化規(guī)律。為了更好地解釋過(guò)載后疲勞裂紋的擴(kuò)展行為,提出了二次塑變區(qū)的概念,二次塑變是過(guò)載前的恒幅循環(huán)載荷塑性區(qū)在過(guò)載作用下塑性變形發(fā)生強(qiáng)化的現(xiàn)象。隨著裂紋在二次塑變區(qū)內(nèi)不斷擴(kuò)展,塑性誘發(fā)的裂紋閉合效應(yīng)不斷增強(qiáng),進(jìn)而裂紋擴(kuò)展速率不斷下降,直至擴(kuò)展到二次塑變區(qū)邊界處,因此認(rèn)為二次塑變區(qū)的長(zhǎng)度決定了過(guò)載后裂紋延遲遲滯擴(kuò)展的距離。而對(duì)于整個(gè)過(guò)載遲滯區(qū)域長(zhǎng)度的計(jì)算,認(rèn)為其大小為過(guò)載塑性區(qū)和恒幅循環(huán)載荷塑性區(qū)長(zhǎng)度之和。 利用有限元方法得到Q345R材料的CT試樣在不同應(yīng)力比下裂紋張開載荷隨裂紋擴(kuò)展距離的變化規(guī)律。建立了考慮應(yīng)力比的二次塑變區(qū)及過(guò)載塑性區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算模型。利用Paris公式和有效應(yīng)力強(qiáng)度因子eff建立了描述單個(gè)拉伸過(guò)載前后裂紋擴(kuò)展速率關(guān)系的計(jì)算模型,從而定量地描述過(guò)載后裂紋擴(kuò)展速率的變化規(guī)律。最后,建立了一種單個(gè)拉伸過(guò)載下金屬材料疲勞壽命的預(yù)測(cè)模型。通過(guò)以上計(jì)算模型得到的理論結(jié)果,與A537和Q345R材料拉伸過(guò)載試驗(yàn)的結(jié)果相近。
【關(guān)鍵詞】：拉伸過(guò)載 二次塑變區(qū) 過(guò)載遲滯區(qū)域 應(yīng)力比 裂紋擴(kuò)展速率
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG113.25
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目錄10-12
• 插圖清單12-13
• 表格清單13-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況及現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 疲勞研究發(fā)展概況15-17
• 1.2.2 拉伸過(guò)載下疲勞裂紋擴(kuò)展行為研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 壓縮過(guò)載下疲勞裂紋擴(kuò)展行為研究現(xiàn)狀19
• 1.2.4 過(guò)載作用下疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.3.1 主要內(nèi)容21
• 1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 第二章 斷裂力學(xué)基本理論22-38
• 2.1 線彈性斷裂力學(xué)22-26
• 2.1.1 應(yīng)力強(qiáng)度因子22-23
• 2.1.2 能量原理23-24
• 2.1.3 裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸24-26
• 2.2 彈塑性斷裂力學(xué)26-27
• 2.2.1 J積分26-27
• 2.2.2 裂紋頂端張開位移(COD)27
• 2.2.3 J積分與COD的關(guān)系27
• 2.3 疲勞裂紋擴(kuò)展27-37
• 2.3.1 裂紋擴(kuò)展機(jī)理和擴(kuò)展過(guò)程27-29
• 2.3.2 疲勞斷口分析29-30
• 2.3.3 影響疲勞裂紋擴(kuò)展的主要因素30-33
• 2.3.4 恒幅循環(huán)載荷下裂紋的擴(kuò)展規(guī)律33-35
• 2.3.5 變幅循環(huán)載荷下裂紋的擴(kuò)展規(guī)律35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 基于Irwin塑性區(qū)的過(guò)載機(jī)理研究38-47
• 3.1 過(guò)載作用下A537鋼疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)38-39
• 3.2 過(guò)載效應(yīng)遲滯區(qū)域長(zhǎng)度的計(jì)算39-41
• 3.3 有限元模型的建立與分析41-45
• 3.3.1 循環(huán)塑性本構(gòu)模型41-42
• 3.3.2 有限元模型的建立42-44
• 3.3.3 有限元結(jié)果分析44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 考慮應(yīng)力比的過(guò)載機(jī)理研究47-57
• 4.1 不同應(yīng)力比下過(guò)載效應(yīng)的有限元分析47-50
• 4.2 考慮應(yīng)力比R的塑性區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算模型50-51
• 4.3 過(guò)載效應(yīng)對(duì)裂紋擴(kuò)展速率的影響51-52
• 4.4 過(guò)載作用下Q345R鋼疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)52-54
• 4.5 單個(gè)拉伸過(guò)載下疲勞壽命預(yù)測(cè)模型54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-60
• 5.1 總結(jié)57-58
• 5.2 不足與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況65

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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本文編號(hào)：721204