检索结果-内蒙古大学图书馆

大连交通大学学报 2022年第3期43卷 41-45,78页

作者：蒋广龙高月华刘其鹏大连交通大学土木工程学院辽宁大连116028 南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063 大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连116028

针对非对称载荷作用下平均应力对结构的疲劳寿命有显著影响的特点,在manson-coffin模型及其既有改进模型基础上,引入屈服极限和强度极限应力之间的相对量度对疲劳强度系数σ_(f)′进行修正,以体现平均应力对疲劳寿命的非线性影响,从而... 详细信息

针对非对称载荷作用下平均应力对结构的疲劳寿命有显著影响的特点,在manson-coffin模型及其既有改进模型基础上,引入屈服极限和强度极限应力之间的相对量度对疲劳强度系数σ_(f)′进行修正,以体现平均应力对疲劳寿命的非线性影响,从而建立了改进的manson-coffin模型.根据三种常用材料的疲劳试验数据,对前述改进模型的疲劳寿命预测有效性和可行性进行验证.结果表明:与传统manson-coffin模型和其既有改进模型相比,所建议的模型能够更好地体现平均应力对疲劳寿命的非线性影响,有效地提高了非对称载荷作用下低周疲劳寿命预测的精度,为实际工程中结构的疲劳寿命提供了有效的预测技术.

关键词：低周疲劳 manson-coffin模型平均应力极限应力疲劳寿命预测

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高应变率载荷下纯钛的非连续冲击疲劳失效模型及其微观机理

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爆炸与冲击 2024年第1期44卷 77-85页

作者：惠煜中徐浩嘉郝宏炜沈将华西北工业大学航空学院陕西西安710072 陕西省冲击动力学及工程应用重点实验室陕西西安710072

基于传统的分离式霍普金森拉杆系统,设计了应变控制的冲击疲劳寿命测试实验,研究了冲击疲劳加载下纯钛的微观演化机制及冲击疲劳对材料宏观力学行为的影响。通过对不同冲击疲劳试验阶段的试样开展准静态力学性能测试,借助扫描电子显微镜... 详细信息

基于传统的分离式霍普金森拉杆系统,设计了应变控制的冲击疲劳寿命测试实验,研究了冲击疲劳加载下纯钛的微观演化机制及冲击疲劳对材料宏观力学行为的影响。通过对不同冲击疲劳试验阶段的试样开展准静态力学性能测试,借助扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)技术表征试样在不同阶段的微观组织以及冲击疲劳失效后的断口形貌,研究纯钛在冲击疲劳失效过程中的循环硬化/软化规律及其微观演化机制。结果表明:通过改变子弹长度可以实现应变控制的冲击疲劳寿命测试;manson-coffin疲劳寿命模型可以较好地反映纯钛的冲击疲劳寿命与应变幅值之间的关系;纯钛在冲击疲劳失效过程中表现出循环硬化的现象,这主要是疲劳过程中孪生变形引起的细晶强化和塑性变形引起的应变硬化共同作用的结果,纯钛的冲击疲劳损伤主要表现为变形能力的损失。

关键词：冲击疲劳纯钛 manson-coffin模型微观组织

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TC11叶片的应力集中与疲劳寿命预测分析

TC11叶片的应力集中与疲劳寿命预测分析

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作者：黄烁四川大学

学位级别：硕士

随着社会与科学的不断进步与发展,制造业为了满足当代的需求,也在不断地创新。在制造业中,疲劳寿命方向的研究一直是课题中的重点和难点。如果能准确地预测出机械结构和零件的疲劳寿命,不仅能从影响因素的层面上对其进行优化从而提高服... 详细信息

随着社会与科学的不断进步与发展,制造业为了满足当代的需求,也在不断地创新。在制造业中,疲劳寿命方向的研究一直是课题中的重点和难点。如果能准确地预测出机械结构和零件的疲劳寿命,不仅能从影响因素的层面上对其进行优化从而提高服役寿命,还能有效地规避由于疲劳损伤带来的危害。从上个世纪以来,对于疲劳寿命预测模型的建立一直是学者们研究的热点。由于影响疲劳寿命的因素众多,例如结构设计、加工工艺、材料、载荷环境等等,结合不一样的因素将会构建出多种类型的疲劳寿命预测模型。在一系列的因素中,由于结构设计而产生的类似与缺口的结构突变处,和由于加工工艺导致的表面不平整处,两者所产生的应力集中现象对疲劳寿命有极大的影响。在实际工程应用中,结构设计突变处和加工工艺的条件水平限制都是不可避免的因素。因此,本文从以下方面展开研究: (1)详细介绍了结合不同影响因素而构建的不同疲劳寿命预测模型,并分析其原理。总结了国内外对于缺口应力集中现象和加工表面应力集中现象对于疲劳寿命影响的研究成果。梳理了一整套关于航空发动机叶片从实际工况或者是设计需求到疲劳寿命预测的分析流程与思路。 (2)结合上述提到疲劳寿命预测模型中最常用的4种模型,有限元仿真和TC11材料标准试件疲劳实验的结果综合进行分析。选出最佳的模型,结合叶片模型有限元仿真结果,按照航空发动机叶片疲劳寿命预测方法进行计算。 (3)传统的加工表面应力集中系数应用较为困难。为了解决公式中轮廓谷底曲率半径取值具有较大主观误差性和外界环境噪声对于公式预测结果准确性的干扰,本文基于传统的Arola加工表面应力集中系数公式,采用傅里叶变换的方法,对存在的问题逐一进行解决。 (4)将缺口应力集中系数和加工表面应力集中系数作为修正项,对传统的疲劳寿命预测模型manson-coffin模型进行优化。分别采用两组疲劳实验,对两种应力集中系数的模型参数进行拟合和验证。最后将两个模型相结合,采用一组疲劳实验进行验证。对叶片榫头和叶身根部的应力集中系数进行计算,并将叶片在各个转速下的仿真结果代入应力集中系数修正模型中进行验证。

关键词：疲劳寿命预测 TC11 缺口应力集中系数加工表面应力集中系数 manson-coffin模型

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钢材及其焊接节点低周疲劳寿命预测研究

钢材及其焊接节点低周疲劳寿命预测研究

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作者：蒋广龙大连交通大学

学位级别：硕士

焊接连接是现代钢结构中最主要的连接方式,焊接钢结构凭借其自身优势广泛应用于航空航天、桥梁和高层建筑等领域。但焊接钢结构由于焊缝区金属与母材的力学性能不匹配,在焊接施工过程中往往会引入诸如气孔、夹渣、裂纹、咬边等焊接缺陷... 详细信息

焊接连接是现代钢结构中最主要的连接方式,焊接钢结构凭借其自身优势广泛应用于航空航天、桥梁和高层建筑等领域。但焊接钢结构由于焊缝区金属与母材的力学性能不匹配,在焊接施工过程中往往会引入诸如气孔、夹渣、裂纹、咬边等焊接缺陷,这些缺陷会使得焊缝处产生应力集中并发生疲劳失效。在地震、风荷载或其他一些等变幅交变载荷的作用下,钢框架梁柱焊接节点的焊缝处极易发生低周疲劳破坏,甚至威胁到整个结构的安全。因此,对钢材及其焊接节点进行低周疲劳寿命预测研究,具有重要的科学研究意义和工程应用价值。本文基于改进的低周疲劳寿命预测方法对钢材及钢框架结构梁柱焊接节点进行低周疲劳寿命预测,主要研究内容包括:(1)考虑屈服应力的manson-coffin模型的改进。在manson-coffin既有平均应力改进模型的基础上引入屈服应力,对疲劳强度系数进行进一步的修正,提出两种新的manson-coffin改进模型,并利用常用材料标准试件和工程构件的低周疲劳试验数据对模型的有效性和准确性进行验证。(2)梁柱焊接节点低周疲劳寿命预测。对钢框架梁柱焊接节点进行有限元数值模拟,讨论不同载荷工况对焊接节点的应力、应变分布特征和破坏规律的影响。并基于局部应力应变法,结合本文提出的改进模型对梁柱焊接节点在对称载荷、非对称载荷条件下进行低周疲劳寿命预测,对比和分析平均应力对焊接节点疲劳寿命的影响。(3)钢框架低周疲劳寿命预测。建立包含实体梁柱焊接节点的钢框架多尺度模型并进行有限元分析,讨论实体焊接节点个数对钢框架多尺度模型在地震载荷谱作用下疲劳性能表征的影响。并基于局部应力应变法,结合本文提出的改进模型对地震作用下的钢框架结构进行低周疲劳寿命预测。本文的研究工作可为高层钢框架结构梁柱焊接节点的焊缝疲劳研究和低周寿命预测提供借鉴与参考。

关键词：钢材梁柱焊接节点低周疲劳 manson-coffin模型寿命预测

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基于漏斗试样的C250钢高温扭转低周疲劳行为

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航空学报 2016年第2期37卷 617-625页

作者：赵兴华蔡力勋包陈江志华西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 中航工业北京航空材料研究院北京100095

C250钢的扭转疲劳破坏是其主要失效形式之一。为了获得航空材料C250钢的扭转疲劳特性,并消除等直圆棒试样在扭转试验中产生的弊端,依据漏斗试样完成了C250钢在3种高温(150、200、350℃)环境下的扭转低周疲劳试验,获得了在扭转低周疲劳... 详细信息

C250钢的扭转疲劳破坏是其主要失效形式之一。为了获得航空材料C250钢的扭转疲劳特性,并消除等直圆棒试样在扭转试验中产生的弊端,依据漏斗试样完成了C250钢在3种高温(150、200、350℃)环境下的扭转低周疲劳试验,获得了在扭转低周疲劳下的扭矩-名义扭转角曲线。基于试验结果,利用FAT方法分析得到了C250钢在3种高温环境下的材料循环本构关系,利用该循环本构关系对漏斗试样进行三维扭转有限元分析,获得漏斗根部剪切应力与扭矩之间的转换公式及漏斗根部剪切应变与名义扭转角之间的转换公式。基于以上试验与分析方法,得到了材料的剪切应变幅-倍循环次数曲线、剪切应力幅-循环分数曲线以及剪切应力-剪切应变的稳定滞回线,发现材料呈现出循环软化特性,并基于manson-coffin模型对材料寿命进行了分析。

关键词：扭转低周疲劳有限元辅助测试方法 C250钢漏斗试样扭转特性 manson-coffin模型

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C250钢漏斗试样扭转低周疲劳研究

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航空材料学报 2015年第3期35卷 83-88页

作者：赵兴华蔡力勋江志华包陈西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 北京航空材料研究院北京100095

通过轴向循环拉压实验获得漏斗试样载荷-位移(P-V)曲线,并基于该曲线和有限元反演分析方法获得了材料的循环本构关系。利用该循环本构关系对漏斗试样进行三维扭转有限元分析,获得漏斗根部剪切应力与扭矩之间的转换公式,及漏斗根部剪切... 详细信息

通过轴向循环拉压实验获得漏斗试样载荷-位移(P-V)曲线,并基于该曲线和有限元反演分析方法获得了材料的循环本构关系。利用该循环本构关系对漏斗试样进行三维扭转有限元分析,获得漏斗根部剪切应力与扭矩之间的转换公式,及漏斗根部剪切应变与名义扭角之间的转换公式,实现了漏斗试样扭转低周疲劳的研究。应用该方法,完成了C250钢漏斗试样常温下一条曲线的扭转低周疲劳实验,揭示了C250钢的疲劳行为,并给出了该材料的manson-coffin寿命预测模型。

关键词：扭转低周疲劳应力应变转换公式有限元反演计算 C250钢漏斗试样 manson-coffin模型

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考虑应变循环损伤的材料疲劳裂纹扩展行为预测方法与应用

考虑应变循环损伤的材料疲劳裂纹扩展行为预测方法与应用

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作者：陈龙西南交通大学

学位级别：硕士

过去几十年中,学者们针对工程中出现的疲劳断裂问题展开了大量的基础研究,主要采用试验和数值模拟方法来揭示材料或结构的疲劳裂纹扩展行为。部分学者基于不同假设也提出了不尽相同的疲劳裂纹扩展速率预测模型,但受限于当时的研究条件,... 详细信息

过去几十年中,学者们针对工程中出现的疲劳断裂问题展开了大量的基础研究,主要采用试验和数值模拟方法来揭示材料或结构的疲劳裂纹扩展行为。部分学者基于不同假设也提出了不尽相同的疲劳裂纹扩展速率预测模型,但受限于当时的研究条件,已有的多种理论模型的适用性较差,存在诸多人为参数调试的因素。而相关有限元分析软件,一方面所依赖的基础理论不够全面理想,一方面欲得到广泛应用,会要求分析者须具备相关力学基础知识和有限元分析技术。事实上,不同人对同一问题采用即便是相同有限元分析软件进行分析,其结果也往往存在一定差异。随着新型材料及其结构投入工程应用,结构件安全设计迫切需求对裂纹断裂、扩展问题研究的有效成果。因此,建立适用范围更广、更符合实际的疲劳裂纹扩展速率预测模型有重要工程意义和科学价值。本文基于试验结果和文献提供的一系列材料低周疲劳与疲劳裂纹扩展试验数据,研究了低周疲劳损伤与疲劳裂纹扩展之间的相关性,取得了如下成果： 1)基于I型裂纹裂尖循环塑性区平均塑性应变疲劳损伤提出了一种理论解析模型：LCF-FCGM模型,该模型通过考虑低周疲劳损伤,并通过考虑疲劳裂纹扩展门槛值或材料高周疲劳极限应力实现了考虑不同加载比影响的疲劳裂纹扩展性能的综合预测。新模型对疲劳裂纹扩展速率的良好预测能力,得到了7种金属材料的实验数据验证。 2)基于低周疲劳损伤预测疲劳裂纹扩展行为的思想,借助ANSYS软件实现了对中心裂纹板试样疲劳裂纹扩展行为的弹塑性有限元模拟,并根据航空材料手册提供的TA17、TB6和TC11钛合金低周疲劳manson-coffin曲线给出了疲劳裂纹扩展速率的有限元预测结果,给出了对应的Paris公式系数。通过LCF-FCGM模型和有限元方法对Cr2Ni2MoV钢和TA12两种材料的疲劳裂纹扩展速率所完成的预测表明,模型与有限元对稳态扩展阶段的预测结果之间一致性良好。 3)结合Newman-Raju思想和本文I型裂纹疲劳裂纹扩展速率预测新模型,建立了平板表面半椭圆裂纹的疲劳裂纹扩展行为预测的理论方程,应用该方程对A17075-T6合金表面裂纹扩展形貌预测结果与相关文献结果符合良好。同时通过对Cr2Ni2MoV钢单边I型裂纹寿命预测和专业疲劳软件***分析结果对比表明：在疲劳裂纹扩展稳定阶段,理论公式和有限元方法对含裂纹结构裂纹扩展问题的预测结果符合良好。商用有限元软件对疲劳裂纹扩展问题的分析受到单元类型、网格密度和数值算法的影响,需要分析者熟练掌握相关有限元分析技术,且现行有限元软件对I型裂纹疲劳裂纹扩展速率的预测能力相对较弱,应用本文提出的新型预测模型可以简捷实现不同加载比下含I型疲劳裂纹的材料构件的安全评估,新模型的预测范围更广,应用更方便。

关键词： Cr2Ni2MoV钢 X12CrMoWVNbN10-1-1钢 A17075-T6合金有限元分析低周疲劳寿命估算 manson-coffin模型疲劳损伤疲劳裂纹扩展 Paris律 MSC.Fatigue软件 Ansys软件 Newman-Raju方程

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基于等效应变的轮盘低循环疲劳寿命预测

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空军工程大学学报（自然科学版） 2010年第6期11卷 12-16页

作者：杨俊谢寿生祁圣英董红联空军工程大学工程学院陕西西安710038 西安航空发动机集团有限公司陕西西安710021

针对轮盘低循环疲劳载荷非对称及其主要寿命区限,提出一种简化的等效应变寿命预测模型,对某型发动机高压压气机I级盘进行了低循环疲劳寿命预测。补充了1Cr11Ni2W2MoV材料轴向应变控制的低循环疲劳试样试验,设计了高压压气机I级盘低循环... 详细信息

针对轮盘低循环疲劳载荷非对称及其主要寿命区限,提出一种简化的等效应变寿命预测模型,对某型发动机高压压气机I级盘进行了低循环疲劳寿命预测。补充了1Cr11Ni2W2MoV材料轴向应变控制的低循环疲劳试样试验,设计了高压压气机I级盘低循环疲劳试验件,在旋转试验器上进行了轮盘的低循环疲劳试验,得到3个盘的平均低循环疲劳试验寿命为4 280个试验循环。通过与试验寿命的比较,等效应变寿命预测误差为41.8%,manson-coffin预测误差为99.2%。结果表明:简化的等效应变寿命预测方法是有效的,而且对试验盘的寿命预测精度比manson-coffin预测模型高。

关键词：轮盘低循环疲劳寿命预测等效应变旋转试验器 manson-coffin模型

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新结构材料力学行为的获取方法

新结构材料力学行为的获取方法

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作者：黄学伟西南交通大学

学位级别：硕士

材料低周疲劳和疲劳裂纹扩展性能对于结构的安全评价和设计有重要意义。针对新型核电结构材料：Zr-Sn-Nb合金、TA1 7合金(?)Cr2Ni2MoV钢,通过系统的材料低周疲劳、疲劳裂纹扩展试验研究和数值模拟,取得了如下研究成果：(1)对于小曲率半... 详细信息

材料低周疲劳和疲劳裂纹扩展性能对于结构的安全评价和设计有重要意义。针对新型核电结构材料：Zr-Sn-Nb合金、TA1 7合金(?)Cr2Ni2MoV钢,通过系统的材料低周疲劳、疲劳裂纹扩展试验研究和数值模拟,取得了如下研究成果： (1)对于小曲率半径漏斗试样,根据疲劳损伤等效原理,提出了一种低周疲劳测试新方法：LLF方法,该方法以漏斗两端的轴向测试应变作为控制应变,通过弹塑性有限元分析,得到测试应变到缺口根部局部应变的转换模型,进而获得材料的manson-coffin疲劳寿命估算模型； (2)开展了Zr-Sn-Nb薄片合金在室温、200℃、300℃、400℃、450℃和500℃下单调拉伸试验,获得了各温度下的单轴本构模型；基于LLF方法,采用薄片漏斗试样,完成了以上各温度下Zr-Sn-Nb合金的低周疲劳试验,建立了不同温度下的材料的manson-coffin疲劳寿命估算模型； (3)高温对Zr-Sn-Nb合金静强度和循环强度的影响都经历了先急剧下降而后逐渐平稳的过程,并且高温对循环强度的影响程度高于静强度；Zr-Sn-Nb合金的疲劳寿命随温度的增大而降低,降低程度随应变幅的变化呈线性规律,进而建立了用于预测Zr-Sn-Nb合金高温低周疲劳寿命的λ-manson-coffin模型； (4)对TA17合金、Cr2Ni2MoV钢的低周疲劳和Cr2Ni2MoV钢的疲劳裂纹扩展行为进行了试验研究,建立了两种材料的manson-coffin模型和Cr2Ni2MoV钢的Paris模型； (5)提出了一种预测材料与结构疲劳裂纹扩展速率的数值模拟新方法：LFF方法,该方法假定裂纹尖端小范围屈服区材料应变疲劳损伤行为与光滑试样应变损伤行为等效,进而定义一种新的局部疲劳损伤参量,根据材料的manson-coffin氐周疲劳模型,以裂尖最大主应变方向的垂直方向作为疲劳裂纹扩展方向,并由ANSYS命令流程序来实现材料裂纹扩展速率的数值模拟；采用LFF方法,开发了一套ANSYS裂纹扩展计算命令流程序,预测了Cr2Ni2MoV材料复杂裂纹CT试样及TA12合金、TC4合金直裂纹CT试样的疲劳裂纹扩展行为,通过与疲劳裂纹扩展试验结果比较,验证了LFF方法对多种材料裂纹扩展行为均有良好模拟精度。另外,基于试验与有限元分析,本文对一种新型钢塑复合管进行了强度分析,给出了复合管的屈服强度和失稳强度,研究了影响钢塑复合管屈服与失稳强度的温度效应与尺寸效应,提出了预测钢塑复合管屈服与失稳强度的估算模型,当考虑1.2倍安全裕量时,该模型对外径规格为50mm至400mm的钢塑复合管屈服强度和失稳强度的预测精度可以得到保证。

关键词：低周疲劳疲劳裂纹扩展屈曲疲劳损伤试验方法数值模拟有限元寿命估算薄片材料 TA17 Zr-Sn-Nb Cr2Ni2MoV manson-coffin模型 Paris模型复合型裂纹钢塑复合管

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