一、超高强度钢平板表面裂纹在载荷循环中应力-应变场有限元分析（论文文献综述）
邱斌[1]（2021）在《设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究》文中研究指明平板网架结构广泛应用于设置悬挂吊车的工业建筑中,随着我国建筑业和工业的迅速发展,悬挂吊车的数量、吨位及运行频率在不断地增加,由此引发的网架结构疲劳问题日益凸显。本文依托国家自然科学基金面上项目（51578357）“基于健康监测的平板网架结构疲劳动态可靠性分析与疲劳寿命评估”,针对设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命进行了深入的研究。论文的主要研究工作及结论如下:（1）针对在役网架结构在悬挂吊车作用下的应力状态进行现场实测,分析了网架结构的应力变化规律以及悬挂吊车的载荷效应特点。结果表明,在吊车荷载作用下,网架结构的应力呈现出明显的周期性变化规律,悬挂吊车荷载效应具有很强的区域性。利用有限元软件对网架结构在吊车荷载作用下的应力状况进行模拟,分析结果与实测值吻合较好。（2）基于网架结构的实测载荷数据,结合数据信号处理、雨流计数及数理统计等方法,编制了设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱。在此基础上,探讨了网架结构疲劳应力频值谱的理论编制方法,并得到了网架结构在不同荷重分布参数下的疲劳应力频值谱,为设置悬挂吊车的网架结构疲劳寿命分析提供依据。（3）针对网架结构中螺栓球节点用M30高强度螺栓连接的常幅和变幅疲劳性能开展了试验研究,发现疲劳破坏均发生在螺栓与球啮合处的第一圈螺纹位置,并建立了常幅和变幅疲劳S-N曲线。通过疲劳断口形貌分析及螺栓应力的数值模拟,分析了螺栓球节点中高强螺栓的疲劳失效机理。此外,开展了M30高强螺栓在欠拧情况下的常幅疲劳试验,得到了相应的S-N曲线。通过对比发现M30高强螺栓在仅拧入3个螺栓深度的情况下,其疲劳强度大幅降低。（4）对螺栓球节点中高强螺栓的应力集中问题进行了数值分析,探讨了两种不同的建模方式以及不同网格划分尺寸对高强螺栓应力计算结果的影响,并选取合适的有限元模型计算了高强螺栓的应力集中系数和疲劳缺口系数。同时对螺栓球节点中高强螺栓连接的应力集中系数进行了参数化分析,进一步揭示了螺栓球节点中高强螺栓的疲劳破坏机理。（5）采用S-N曲线法、局部应变法及损伤容限设计法对螺栓球节点中M30高强螺栓的疲劳寿命进行评估。结合已有的疲劳试验数据及理论分析,针对三种疲劳寿命评估方法在其计算参数方面提出了修正建议。结果表明,参数修正后的方法具有较高的评估精度,适用于高强螺栓的疲劳寿命分析。（6）基于Palmgren-Miner线性损伤累积理论及疲劳强度S-N曲线,对网架中所测关键构件的两类节点构造细节的疲劳寿命进行评估。随后,建立了基于线性损伤累积理论的网架结构疲劳失效极限状态方程,探讨了方程中各参量的概率分布特征及参数取值,采用Monte-Carlo模拟法计算了所测关键构件的可靠度指标,并讨论了疲劳载荷效应增长率及吊车荷载增大对疲劳可靠度指标的影响规律。结果表明,是否考虑低应力幅损伤程度减弱,对疲劳可靠度指标计算结果影响很大,作低应力幅损伤弱化处理后,可靠度指标明显提高。随着服役时间的延长,疲劳载荷效应增长率越大,疲劳可靠度指标越低。随着吊车荷载的增大,疲劳可靠度指标降低显着。
郭相忠[2]（2021）在《不锈钢轨道客车侧墙无痕激光焊接接头服役性能和失效行为研究》文中提出冷轧301LN奥氏体不锈钢制造的轻量化不锈钢轨道客车以其安全、节能和材料可完全回收等优点,广泛地应用在地铁和城际快速列车中。在不锈钢车体侧墙的连接中通常采用低热量输入的电阻点焊,但是该方法会在车体外表面留下大量的可见压痕,严重影响了车体的外观质量和耐腐蚀性。非熔透激光焊接是替代电阻点焊解决上述问题的理想方法。因此,本文以301LN不锈钢车体侧墙与连接件的搭接非熔透激光焊接接头为研究对象,开展了服役性能和失效行为的研究,为不锈钢客车设计和制造提供基础依据。主要研究内容和成果如下:通过微观组织表征和静拉伸试验研究了301LN奥氏体不锈钢激光焊缝的凝固模式、热裂敏感性和断裂强度。结果表明,301LN搭接非熔透激光焊缝的凝固受熔池两侧和底部板材三方向热传导冷却控制,冷却速度快。焊缝主体以初始铁素体FA模式凝固,铁素体量约为6.4%体积分数;焊缝底部以FA和AF混合模式凝固,铁素体量约为3.2%体积分数,混合凝固区的占比随冷却速度的增加而增大。301LN不锈钢具有优异的激光可焊性,焊接热裂敏感性较低,激光焊缝金属具有不低于冷轧板的优异力学性能。通过静拉伸试验研究了搭接非熔透激光焊接接头的静力学性能和失效行为,以及影响静力学性能的主要因素。结果表明,搭接非熔透激光焊接接头的拉伸断裂模式为焊缝界面拉伸-剪切断裂,拉伸断裂时焊缝旋转角度大的试件在焊缝断裂面的拉应力比（拉应力:剪应力）大于焊缝旋转角度小的试件,导致其拉伸断裂载荷和位移量也较高。搭接非熔透激光焊接接头的断裂延展性与焊缝界面宽度/薄板厚度比值呈线性增加。针对厚板搭接非熔透激光焊接接头断裂延展性较低的特点,提出了激光束竖直照射倾斜板的焊接方法,制备的倾斜焊缝具有与垂直焊缝相似的规则几何形状,在不增加熔透率的条件下,有效增加了焊缝界面宽度,提升了断裂载荷和延展性。焊缝倾斜方向会通过改变界面焊缝断裂机制影响焊接接头的静力学性能,与正向（同加载方向）倾斜焊缝相比,反向（逆加载方向）倾斜焊缝断裂界面的应力状态由以剪切应力为主变为以拉伸应力为主,断裂载荷和延展性分别提高了11.4%和58.9%。建立了考虑搭接界面接触约束的热-弹塑性有限元模型,较为准确地预测了搭接激光焊接接头的温度场、残余应力和焊接角变形,并分析了熔透率对残余应力和焊接角变形的影响。结果表明,由于非熔透板材对焊缝金属自由膨胀的约束强于熔透板材,非熔透焊接接头下板搭接界面的横向残余应力峰值比熔透焊接接头高约70 MPa;横向残余应力峰值位于距焊缝中心约2.5 mm区域内,该部位也是疲劳裂纹起裂区。搭接非熔透激光焊接接头上下表面之间的横向收缩差异较大,导致其产生了较大的焊接角变形。通过疲劳试验、断裂分析和有限元分析,研究了搭接激光焊接接头的疲劳性能和失效行为,分析了残余应力对疲劳性能和失效行为的影响,得到了搭接激光焊接接头疲劳设计的参考应力以及疲劳寿命预测模型。结果表明,在高载荷幅下,搭接非熔透激光焊接接头随下板与上板厚度比值的增加,疲劳断裂板由较厚的非熔透下板转移到较薄的熔透上板,焊接接头的疲劳断裂主要受局部缺口应力的影响。在低载荷幅下,搭接非熔透激光焊接接头的疲劳断裂都发生在非熔透下板,这与非熔透下板搭接界面较高的横向残余应力有关。搭接非熔透激光焊接接头的疲劳极限随非熔透下板厚度的增加显着提高,而熔透上板厚度增加对提升焊接接头的疲劳极限作用不明显。受横向残余应力较高的影响,非熔透搭接激光焊接接头对低载荷幅的抗疲劳性能大大低于熔透接头,而对高载荷幅的抗疲劳性能相差不大。基于疲劳极限计算得到了熔透和非熔透搭接激光焊接接头的疲劳裂纹起始区的结构应力分别为408 MPa和345 MPa,该应力值可作为激光焊接结构疲劳设计的参考应力。考虑焊接角变形的等效结构应变法可以合理的预测搭接激光焊接接头的疲劳寿命,误差率在30%以内。
王欣[3]（2021）在《含裂纹叶轮应力强度因子研究及疲劳寿命预测》文中研究指明压缩机作为工业过程中重要的能量转换装置,在各行各业都有着广泛的应用。叶轮是压缩机实现功—能转换的核心部件,在其高速运转过程中,由于其复杂的应力状态及恶劣的工作环境,使得断裂事故常有发生,因此叶轮服役安全性是机组可靠运行的重要组成部分,有研究叶轮结构的断裂行为,建立早期的预测机制,实现结构的智能化诊断是十分必要的。本文先以某型号离心式叶轮为研究对象,根据已有的破坏案例,合理的在叶轮上设置裂纹的萌生位置和初始长度,基于扩展有限元方法,研究了Ⅰ型应力强度因子在离心式叶轮不同位置处的变化特点。之后使用神经网络算法,将含裂纹叶轮的力学特征作为输入,实现了对裂纹的位置和长度的初步预测。最后以轴流式叶轮为研究对象,结合扩展有限元方法和基于能量的Paris准则近似计算了共振载荷下的疲劳裂纹扩展寿命。本文重点做了以下工作。（1）基于ABAQUS扩展有限元（XFEM）方法,对叶片进口处不同位置裂纹尖端的应力强度因子进行仿真计算,得到Ⅰ型应力强度因子与裂纹位置和裂纹长度的变化关系,分析发现,在叶片进口处Ⅰ型应力强度因子与裂纹长度（4mm-10mm）近似为线性关系,与裂纹位置近似为二次函数关系。研究了裂纹尖端形状因子的变化规律,在一定范围内给出叶片进口处形状因子取值1.051。（2）通过模态计算和静力计算,对含裂纹叶轮进行了敏感性分析。分别比较了裂纹结构与完好结构的固有频率、节点位移和节点应变,分析发现,结构的固有频率和节点位移对裂纹的敏感性较低,而节点应变对裂纹的位置以及长度具有较高的敏感性。（3）将裂纹尖端附近的应变场作为裂纹识别的特征量,使用Tensorflow2.0框架,搭建神经网络模型,将叶高方向节点的应变差作为神经网络的输入参数,将裂纹的位置进行独热编码作为神经网络的输出。结果表明,神经网络算法能够根据叶高方向上节点的应变差,准确的预测出裂纹的位置,并且根据节点应变差的数值,合理预测出裂纹的长度。（4）对轴流式叶轮分别进行了预应力模态分析,谐响应分析以及疲劳裂纹扩展分析,分析发现,预应力使得结构的固有频率增大。压力载荷的频率为854Hz的时候会激起结构的第三阶振型,此时叶轮结构应力最大位置位于出口处,当10mm的裂纹存在于该应力最大位置时,共振载荷下结构的疲劳裂纹扩展寿命为近50000次循环。
朱琳[4]（2021）在《基于XFEM的加筋板结构疲劳裂纹扩展模拟方法研究》文中进行了进一步梳理疲劳裂纹扩展破坏是引起工程结构失效的主要原因之一,而加筋板结构作为基本单元结构通常是学者开展研究的主要对象。当前,含裂纹加筋板结构中具有较长跨距的疲劳裂纹扩展问题已受到学者广泛重视,其扩展特征同样是研究难点,即表现为:裂尖数量众多、裂纹多次跨越筋条扩展,对整体结构的安全强度损耗较大,因此掌握其扩展机理与断裂特性具有重要工程意义。XFEM是极具发展前景的数值分析方法,但目前尚不能妥善解决上述难题,同时,在嵌入到商业软件的应用过程中存在一些不足,因此,在保留其优势的基础上提出一种适应于含裂纹加筋板结构疲劳裂纹跨筋扩展分析的数值分析方法是非常必要的。本文基于ABAQUS＿XFEM模块开展了含裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展数值仿真方法研究,在应力强度因子精确求解、加筋板结构构型识别与裂尖定位、裂纹跨筋过程模拟方法等方面开展了相关工作,可实现多裂尖疲劳裂纹扩展及疲劳裂纹跨筋扩展的准确模拟,同时通过开展试验以及选取试验算例验证的方式证明了方法的准确性及合理性。首先,介绍了裂纹扩展理论基础,论证了XFEM在裂纹扩展分析方面的优势以及选取三维相互作用积分求解应力强度因子的原因。其次,提出了基于XFEM的含裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展模拟方法,以ABAQUS＿Python脚本语言为接口开展了二次开发工作,重点介绍了应力强度因子收敛性及精度控制方法研究、空间立体结构裂尖定位与识别方法研究、裂纹跨筋扩展模拟方法研究三个方面的研究工作,最后结合逐周期寿命计算法给出了含裂纹加筋板结构疲劳裂纹跨筋扩展分析的完整框架及流程图,实现了不同裂尖在不同位置的扩展路径与扩展寿命有效评估。然后,设计并开展了四种含孔矩形板的复合型疲劳裂纹扩展试验,将本文算法应用于各试件的疲劳裂纹扩展分析数值模拟并与试验结果进行对比,验证了本文方法的正确性,误差水平也体现了本文程序在计算应力强度因子方面具有较高的精度;最后,将本文算法依次应用于含组合裂纹加筋板、含中心裂纹整体加筋壁板以及蜂窝型金属夹芯板的疲劳裂纹扩展试验数值分析验证,结果表明本文方法在针对不同结构形式、不同裂尖数量以及裂纹不同跨筋行为等方面都具有良好的模拟精度,充分验证了本文方法的准确性与稳健性。
刘洋[5]（2021）在《碳纤维增强复合材料与铝合金温热自冲铆连接损伤及接头力学性能研究》文中研究说明近年来,新能源汽车的推广和应用对汽车轻量化技术提出了更高的挑战,车身轻量化研究也成为研究热点。采用多材料混合车身结构是实现汽车轻量化最有效的途径之一,碳纤维增强复合材料（CFRP）因具有比强度和比刚度高、易于成型和结构可设计性强等优势,近年来受到汽车制造业的青睐。连接技术是多材料车身结构工程应用的关键问题,自冲铆作为一种新轻型薄板材料机械连接技术,在连接异种材料和非金属材料方面具有优势,在车身制造中得到广泛应用。自冲铆连接纤维增强复合材料时,复合材料变形会导致铺层表面产生宏观裂纹缺陷及铺层内部大面积分层损伤,因此亟需开发一种减小纤维增强复合材料成形损伤的新型自冲铆接工艺。本文以碳纤维增强环氧树脂基复合材料为研究对象,以减小CFRP和铝合金自冲铆接头的成形损伤为目的,主要开展了温热自冲铆接工艺和成形损伤研究,并分析了CFRP的铺层结构、板厚和服役温度对接头力学性能和失效过程的影响。第一,建立了考虑温度影响的CFRP力学性能预测模型。CFRP具有各向异性力学特性,同时热固性环氧树脂基体在玻璃化转变温度下具有高弹态特征,选取常温至基体玻璃化转变温度的温度区间,对CFRP进行主方向的拉伸和压缩试验、剪切试验和层间断裂韧性测试,全面研究了材料的各向基础力学性能随温度的变化规律。基于获得的试验数据,采用双参数反正弦函数预测CFRP在不同温度下的力学性能。第二,建立了考虑剪切效应和温度影响的复合材料损伤本构模型。由于CFRP在自冲铆接过程中主要受剪切力作用,同时纵横剪切力学响应呈非线性变化,在基于应变的Hashin失效准则基础上添加了面内剪切失效和面外剪切失效判据。基于连续损伤力学理论,将各损伤变量耦合到刚度矩阵中,能够实现相应失效模式下材料力学性能的渐进退化。将温度影响因素耦合到损伤本构模型中,实现对不同温度下材料力学性能及失效的模拟。第三,建立CFRP和铝合金自冲铆成形仿真模型,研究接头的成形损伤机理。通过温热自冲铆接试验研究不同温度下CFRP表面的成形损伤缺陷。通过数值模拟研究了铺层角度和铆接温度对成形过程中CFRP变形和损伤的影响。随后,提出了 CFRP和铝合金自冲铆接头的拉伸仿真有限元模型建立方法,对温热自冲铆接头的拉剪力学性能及失效机理进行研究。考虑到CFRP板具有可设计性强的优势,选取三种典型铺层结构和三种厚度的CFRP板与铝合金进行温热自冲铆接,对接头进行拉伸-剪切试验,研究铺层角度和板厚对接头力学性能和失效形式的影响。采用MMC失效准则确定铝合金的失效参数,研究接头的拉伸失效机理及CFRP板的裂纹扩展趋势。制备了 CFRP和铝合金粘接-自冲铆复合接头,研究了粘接剂对自冲铆接头力学性能的影响。最后,基于前期的研究结果,以0°/90°铺层结构的接头为研究对象,分析了服役温度对接头拉剪力学性能的影响。采用非接触式应变测量系统对搭接区域的应变场变化进行分析,定性及定量研究不同服役温度下接头的拉伸失效机理。采用扫描电子显微镜对上板铆孔失效区域进行观测,研究不同拉伸温度下铆孔区域的损伤形貌差异。基于上述研究,本文提出了 CFRP和铝合金温热自冲铆接方法,有效解决了常温铆接易在上板表面形成宏观裂纹缺陷的问题,减小了 CFRP的成形损伤。试验获得环氧树脂基CFRP的基础力学性能参数在不同温度下的变化规律;建立了复合材料损伤本构模型,实现了 CFRP在不同温度下自冲铆接时的变形及损伤预测;推动了自冲铆接技术在复合材料车身连接中的应用。
陈勇[6]（2021）在《1500MPa级热成形钢氢致延迟开裂性能研究》文中指出随着汽车制造业轻量化的发展,越来越多的高强汽车钢用于汽车白车身,其中热成形钢发展最为迅速,其主要特点在于具有1500MPa的超高强度,能大大提升汽车安全等级并有效降低汽车重量。然而,当钢的强度超过1000MPa后,氢致延迟开裂问题成为制约其发展的瓶颈,由于材料断裂失效发生得非常突然,毫无征兆,往往会产生十分严重的后果,因此如何提高热成形钢氢致延迟开裂性能成为大家极为关注的问题。以往的研究表明夹杂物和析出相对钢的氢致开裂行为影响很大。以Ti N、Al2O3和MnS为代表的夹杂会成为延迟开裂的起裂源点,促进裂纹生成;另一方面有研究成果表明Nb、Ti析出相对降低延迟开裂敏感性有较大作用,在热成形钢中添加Nb、Ti等微合金元素,生成纳米尺寸的碳氮析出物是良好的氢陷阱,从而提升抗氢致延迟开裂性能,析出相尺寸越细小,数量越多,分布越弥散效果越好。如何在制造过程中降低Ti N、Al2O3和MnS夹杂产生,同时又能更加有效地发挥微合金元素在热成形钢中生成氢陷阱的作用,值得研究。本论文结合CSP工艺特点,通过合理的成分设计,严格控制冶炼、精炼及连铸工艺,生产出了高质量热成形钢,钢中各元素成份达到出厂要求,总氧含量和氮含量均控制在要求范围内,硫、磷含量较低。在CSP冶炼过程中通过适度钙处理,对钢中夹杂物进行了改性,获得较为细小的Ca O·Al2O3和Ca S夹杂;通过CSP的轧制过程获得较为细小（Nb,Ti）（C,N）析出物,尺寸在40-60nm之间;经检验产品表面质量良好,微观组织结构和力学性能符合设计要求。使用多种方法对CSP工艺和传统工艺下的热成形钢延迟开裂性能进行表征,结果表明恒载荷方法是最有效的评价方法,CSP钢抗延迟开裂性能明显高于传统钢。研究发现钢中的夹杂物和（Nb,Ti）（C,N）析出物对延迟开裂有重要影响,传统钢中常见夹杂物为Ti N、MnS和Al2O3,有尖锐的棱角,在尖端容易产生应力集中,氢会在应力集中区域聚集,促进裂纹生成和扩展,氢致延迟开裂敏感性高;CSP工艺下铸坯凝固和冷却速度快,有效抑制液析Ti N产生,同时通过钙处理工艺将不规则的Al2O3和MnS夹杂物转变为球形的Ca O·Al2O3和Ca S,开裂敏感性低。CSP生产过程中冷却速度快、铸坯直接装炉轧制以及道次变形量大等工艺促进了（Nb,Ti）（C,N）形核析出,CSP钢中的析出相尺寸明显小于传统钢,分布更加弥散,这些析出物是良好的氢陷阱,能有效地捕获钢中的扩散氢,降低氢的扩散系数。结果表明传统钢中氢绝大多数为扩散氢Cdiff,所占比率约为66%,而CSP钢中扩散氢只占15～20%,从而使得CSP钢具有更好的延迟开裂性能。通过试验数据,建立了热成形门槛应力值σc与扩散氢Cdiff的数学表达式,定量描述了两种钢门槛应力与扩散氢的关系,从理论上进一步阐明钢中的扩散氢是导致延迟开裂的主要因素,传统钢的关系表达式为σc=575-448ln Cdiff,CSP钢门槛应力与扩散氢的关系表达式为σc=680-275ln Cdiff,为指导材料实际应用提供评价依据。
郭瑞[7]（2020）在《核电安全端异种金属焊接接头应力腐蚀开裂裂尖力学场研究》文中研究指明轻水堆焊接接头的应力腐蚀开裂（SCC）是在裂纹尖端局部微观区域材料、力学和水化学环境交互作用下的一种裂纹缓慢扩展形式,它给核电结构长期安全服役带来重大安全隐患。由于安全端异种金属焊接接头材料组织和力学性能的不均匀性,以及焊接残余应力分布的不均匀性,使得两者交互作用下的SCC裂纹扩展行为的定量预测变得复杂。针对此问题,本文通过理论分析、实验和数值模拟相结合的手段,研究建立了获取安全端异种金属焊接接头的局部材料力学性能和残余应力的获取方法,以及材料力学性能不均匀场和残余应力场交互作用下安全端接头中SCC裂纹尖端场的分析方法,完成的主要研究内容和成果如下:通过压入实验和有限元数值模拟相结合的方式建立了安全端各组成材料的维氏硬度和力学性能的对应关系,并选取低合金钢SA508焊接接头试样,分别采用宏观拉伸实验和维氏硬度与材料力学性能对应关系两种方法获取材料力学性能,两者对比误差不超过1.5%,表明通过压入实验与数值模拟相结合获取焊接接头局部材料力学性能的方法是可行的。利用压入实验获取安全端焊接接头试样焊缝附近区域的维氏硬度分布,并进行了相应的材料力学性能分析,将焊接接头区域模型的材料力学性能分布拟合为一个沿轴向连续变化的材料力学性能分布曲线,并采用预定义场的方法实现了数值模拟实验中异种金属焊接接头材料力学性能不均匀场的连续分布。研制了小型应力保持装置模拟残余应力,通过在载荷保持（残余应力）下进行压入实验,并对比有限元数值模拟结果,得到金属试样中残余应力与硬度值和压痕形貌的关系,建立了通过压入实验获取试样表面局部残余应力的方法。通过对比边界力加载法、边界位移加载法、预定义温度场法以及预定义应力场导入法,认为采用预定义应力场导入法能较真实的表征安全端焊接接头残余应力场。建立了含有力学性能不均匀场和残余应力场焊接接头模型,实现了力学性能不均匀场和残余应力场的交互作用,以及两者交互作用对裂纹扩展驱动力的影响。通过在模型中引入二维扩展裂纹和三维静态裂纹,研究得到了力学性能不均匀场和残余应力场交互作用下焊接接头中的裂纹扩展行为。建立了含非均质材料的SS304熔覆层的有限元计算模型,研究了SCC裂纹从SS304熔覆层连续扩展至基材SA508过程中的裂尖场分布。通过在中心焊缝区的焊缝中心和两侧热影响区中引入SCC二维扩展裂纹和三维静态裂纹,得到了力学性能不均匀场和残余应力场交互作用对SCC裂纹尖端力学场的影响。
钱祎[8]（2020）在《基于闭合效应的双边裂纹船体板低周疲劳研究》文中研究表明船舶在航行过程中,经常遭遇恶劣的海况,船体局部结构将产生更明显的应力集中现象,使得局部材料快速进入塑性状态,容易萌生裂纹和发生裂纹扩展,导致低周疲劳破坏。船舶的大型化发展导致船体结构承受的载荷不断增加,低周疲劳强度问题日益突出,成为亟待解决的关键问题。目前有关低周疲劳裂纹扩展的研究多以单边裂纹为主,很少考虑更复杂的更危险的双边裂纹。而仅有的模拟双边裂纹扩展的研究也以扩展有限元法（XFEM）为主流,但XFEM不能很好的捕捉扩展过程中累积塑性变形和残余应力,也不能很好的考虑塑性诱导闭合效应（PICC）。PICC被广泛用于分析研究塑性强化材料的低周疲劳扩展规律。本文考虑累积塑性的影响,基于裂纹闭合理论,详细探讨了AH32钢双边裂纹船体板低周疲劳扩展规律以及主要影响因素。主要进行的研究工作如下:（1）对低周疲劳裂纹扩展的研究现状进行了归纳,并对相关理论进行了系统的阐述,为后续工作奠定了理论基础。（2）利用有限元软件ABAQUS建立低周疲劳裂纹动态扩展模型,对双边裂纹不同初始长度下裂纹尖端张开位移（CTOD）进行了讨论。分析了双边裂纹扩展速率之间的关系,探讨了板厚与应力比对双边裂纹扩展速率的影响。研究表明当双边裂纹初始长度相差较大时,可以忽略短裂纹的扩展,仅考虑长裂纹的扩展。（3）研究了不同应力比与裂纹长度下,主要扩展裂纹尖端附近的闭合参数、残余压应力、累积塑性等疲劳参数的变化情况,并与单边裂纹情况作比较,揭示了双边裂纹低周疲劳的内在机理。（4）基于累积塑性损伤理论对常幅循环下双边裂纹的低周疲劳寿命进行了预测,分析了应力比对寿命的影响,结果表明应力比越大双边裂纹寿命越大,且双边裂纹疲劳寿命对应力比的变化比单边裂纹更敏感。（5）分析了不同过载比下双边裂纹闭合参数和裂尖应力场变化情况,并与单边裂纹对比,研究表明双边裂纹过载迟滞现象更明显且过载瞬间裂尖附近拉应力更大,应力集中更严重。（6）分析了焊接残余应力对双边裂纹闭合参数的影响,结果表明焊接残余应力对双边裂纹影响更大,且双边裂纹的焊接残余应力释放更慢。
曾云[9]（2020）在《基于改进应力场强法的超高压泵头体疲劳寿命预估方法研究》文中指出随着页岩油气、致密油气、煤层气等非常规油气田开采难度逐渐日益增大,在勘探过程中面临着诸多的难题挑战,压裂泵作为油气田开采设备中的“心脏”是重要支撑硬件。然而随着开采环境和工况种类逐渐复杂,水力压裂装备的发展趋势是超高压、大排量。在油气井组的大型水力压裂施工中,泵头体容易疲劳开裂导致失效,影响压裂作业效果,对设备和人员造成安全威胁。疲劳断裂破坏是超高压泵头体的主要失效原因之一,是结构强度、疲劳与断裂研究的前沿、热点和难点,至今尚未有效解决。鉴于工作环境复杂,现有的泵头体疲劳寿命预估方法难以与实际工况紧密结合。此外,根据现场失效数据和台架试验统计,同种型号的泵头体疲劳寿命具有较强的分散性。因此,迫切的需要建立可靠的泵头体疲劳寿命预测数学模型。总体上看,目前压裂泵头体疲劳寿命低下及其预估方法研究体系还不完善,亟需分析压裂泵头体复杂内腔疲劳开裂的失效机理,建立压裂泵头体疲劳寿命预估模型,在此基础上才能为泵头体疲劳寿命提高或结构改进进行后续的研究工作。本文以压裂泵头体内腔结构模型为研究对象,围绕“新改进应力场强法、P-S-N曲线拟合新方法、新型疲劳损伤累积模型”三个方面,展开基础性试验、理论分析、数值模拟三种方式的研究,获得各种因素对泵头体疲劳寿命的影响规律和建立系统的疲劳寿命预估体系,从而为油气田工程应用中泵头体疲劳寿命提高和结构改进提供有效方法。本文的主要研究内容和成果如下:（1）首先基于国标GB/T 3075-1982和GB/T 3075-2008进行了三种泵头体材料的试样设计及力学性能测试和疲劳性能测试,并基于GB/T 24176-2009对测试的试验数据进行了统计和分析,拟合得到了三种泵头体材料的S-N曲线。在此基础上,进一步研究缩小成本、节省时间的疲劳性能测试方法,基于“概率分位点一致性原理”提出了一种新的K值（搜索待定系数）搜索方法和标准差确定方法,结合matlab编制了K值搜索的插件程序,最后建立了一种小样本数据拟合P-S-N曲线的方法,将该方法和成组法拟合的P-S-N曲线进行对比和验证,结果表明新方法误差在可接受范围,是一种节省人力物力可靠性高的小样本测试方法。（2）基于传统名义应力法各影响因素,首先对缺口效应进行了研究,针对理论应力集中系数和疲劳缺口系数的理论计算公式进行了分析,初步得到了峰值应力不是疲劳失效的唯一因素且疲劳失效与内层晶粒尺寸相关;其次针对应力梯度效应进行了研究,针对几种典型缺口件的相对应力梯度计算公式进行了总结和验证;对表面加工系数的影响进行了分析,设计并加工了疲劳试样并进行了激光冲击强化,试验结果表明零件的表面粗糙度是影响疲劳寿命的关键因素,也验证了疲劳裂纹的萌生机制和初步判断疲劳失效机理;对尺寸效应的计算公式进行了总结,并综合修正了传统名义应力法各类因素的影响系数得到了综合修正系数,将名义应力法应用到超高压泵头体疲劳寿命预估,结果表明预估寿命与实际寿命的误差在3倍分散带以内,验证了名义应力法在考虑疲劳失效机制仅仅只是认为峰值应力的作用是不够的,各类因素的分析也为应力场强法可能更适合泵头体的高周疲劳寿命预估奠定基础;（3）基于Neuber、Lazzarin和Filippi的缺口应力场方程,对已被本领域学者广泛认可的应力场方程（Glinka、Kujawski、Shin、Xu、Chen、Pan、Creager和Paris）进行了推导和总结,设计并建立了四种缺口张角γ=60°、45°、30°、0°,六种缺口半径（即ρ=0.015、0.03、0.05、0.1、0.15和0.25毫米）组合的24种三维有限元模型,运用数值分析方法计算了缺口根部角平分线处的最大应力分布规律,并将数值模拟结果与上述学者所提出的方程进行了对比,总结了各类方程在不同缺口形式下的优势和劣势。（4）根据传统应力场强法的原理,设计并建立了了六种不同几何尺寸（六种试件由不同尖锐程度的中心椭圆孔组成,其中ρ是缺口尖端半径,l是板长的一半,板长与缺口半径的比值分为六种l/ρ=100,80,50,40,20,10）有限平板的三维有限元模型,对六种不同尺寸的模型进行了线弹性应力分析、弹塑性应力分析,结合数值计算结果分析并总结了传统应力场强法的不足。在此基础上提出了“无边界损伤区域”和“无形边界”的概念;对传统应力场强法计算模型中的权重函数数学模型进行了修正,引入了几何方程和晶粒尺寸系数等因素建立了一种新的权函数数学模型;综合考虑应力分布函数、权函数、场径、无形边界建立了改进的应力场强法数学模型。新应力场强法的疲劳寿命的求解方法上比原应力场强法优化很多,最后进行了多组应力级别下双孔（圆孔和椭圆孔）平板疲劳试验,试验结果表明新模型在疲劳寿命预估的精确度上要优于原模型。（5）基于材料记忆性能退化的动态行为,定义了动态剩余S-N曲线,结合Ebbinghaus曲线的数学模型,将原本由指数函数定义的记忆函数数学模型改进为幂函数,提出了一种新的线性疲劳累积损伤模型。并将新模型与四种模型（Miner法则、Corten模型、Kwofie模型、彭兆春提出的新型累积损伤模型）进行了对比,两种材料30Ni Cr Mo V12和30Cr Mn Si A的两级加载试验数据进行验证,结果表明新模型具有更高的精确度。新模型在高-低加载两级工况下泵头体（SJB-03型泵头体）的剩余疲劳寿命评估的可靠性也得到了验证。
赵华金[10]（2019）在《铝合金6061-T6复合裂纹疲劳与断裂性能研究》文中认为在现代工业制造当中,铝合金是应用最为广泛的一种有色金属结构材料,在当今的航空航天,汽车,高铁,船舶等工业中有极为重要的应用。铝合金也是当今工业中运用最多的合金材料。铝合金按照加工方式可分为变形铝合金和铸造铝合金两种类型,6061-T6铝合金是变形铝合金中的一种,在航空航天,船舶,高铁板材领域有着非常广泛的运用。目前,国内外学者对6061-T6具有重要应用意义的裂纹扩展规律与疲劳断裂机制的研究主要集中在I型裂纹上,但对其复合裂纹的断裂（复合断裂）机理和疲劳（复合疲劳）特性研究却极为少见。实际工程建设和使用过程中,构件承载情况复杂多变,导致裂纹实际承受的荷载要复杂很多。裂纹并非是单纯的Ⅰ型、Ⅱ型或者Ⅲ型,而是以复杂的复合裂纹存在。复合断裂和复合疲劳机理的研究可以预知复合裂纹在材料中的复合断裂机制,疲劳扩展规律,复合疲劳裂纹扩展速率等参数。在进行抗断裂、抗疲劳设计、结构失效评价及结构剩余寿命估计等方面具有重要的理论和工程意义。本文在采用实验研究,以断裂力学为基础理论,对6061-T6铝合金进行不同加载角度下的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的断裂机理和疲劳特性进行研究,主要研究工作:1.建立一个完整全面的试验体系,主要由实时图像拍摄系统、MTS 809材料试验机与专用夹具组成。通过该体系完成复合断裂（5个加载角度）与复合疲劳的实验（6个加载角度）。2.观测并记录铝合金6061-T6材料的复合疲劳的实验过程及实验数据,得到材料的疲劳裂纹扩展数据（裂纹长度Δa、循环次数N及开裂角等）。得出疲劳裂纹扩展速率的相关曲线,如Δa-N、da/dN—N、da/dN—（35）a等曲线。计算I型裂纹的应力强度因子,并得到I型裂纹的da/dN—（35）KI曲线和lg da/dN—lg（35）KI曲线。分析复合疲劳裂纹扩展速率曲线,分析总结复合疲劳裂纹扩展规律。3.观测并记录铝合金6061-T6材料的复合断裂的实验过程及实验数据,得到承载力与稳定裂纹扩展长度的P—Δa曲线,以及断口形貌,开裂角等,分析总结复合断裂规律。4.通过有限元软件计算出疲劳裂纹分别扩展至1mm、10mm时裂尖附近应力、应变场的情况,并结合实验结果进行扩展机理分析。5.对复合断裂和复合疲劳的两种破坏机制下的复合裂纹扩展路径、断口形貌进行对比观察和分析,寻求其不同的破坏机理与规律。
二、超高强度钢平板表面裂纹在载荷循环中应力-应变场有限元分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、超高强度钢平板表面裂纹在载荷循环中应力-应变场有限元分析（论文提纲范文）
（1）设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外疲劳问题的研究进展 |
| 1.2.1 疲劳问题研究回顾与现状 |
| 1.2.2 疲劳寿命评估研究 |
| 1.2.3 疲劳载荷谱研究 |
| 1.2.4 疲劳可靠性研究 |
| 1.3 网架结构疲劳问题的研究进展 |
| 1.3.1 网架结构疲劳性能的研究进展 |
| 1.3.2 网架结构疲劳研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 设置悬挂吊车网架结构的应力实测与有限元分析 |
| 2.1 网架结构的基本概况 |
| 2.2 网架结构受力分析 |
| 2.2.1 基本设计参数 |
| 2.2.2 有限元模型建立 |
| 2.2.3 计算结果分析 |
| 2.3 网架结构的应力实测方案 |
| 2.3.1 应力测点布置 |
| 2.3.2 数据采集系统 |
| 2.3.3 应变传感器安装 |
| 2.3.4 现场测试与数据采集 |
| 2.4 网架结构的应力实测数据分析 |
| 2.4.1 吊车空载运行工况 |
| 2.4.2 吊车负重运行工况 |
| 2.4.3 吊车组合作业工况 |
| 2.4.4 吊车起吊和卸载工况 |
| 2.4.5 吊车刹车制动工况 |
| 2.4.6 邻跨吊车作业工况 |
| 2.5 吊车荷载作用下网架结构的有限元分析 |
| 2.5.1 网架结构的悬挂吊车荷载效应 |
| 2.5.2 吊车荷载的计算与模拟 |
| 2.5.3 有限元分析及验证 |
| 2.5.4 吊重增大后网架结构的应力分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱编制与理论分析 |
| 3.1 疲劳载荷数据的测取 |
| 3.2 载荷谱编制对象的确定 |
| 3.3 载荷数据处理与统计分析 |
| 3.3.1 载荷时间历程的压缩处理 |
| 3.3.2 载荷时间历程的平稳性检验 |
| 3.3.3 基于雨流计数法的统计计数 |
| 3.3.4 载荷幅均值的概率分布及检验 |
| 3.4 疲劳载荷谱的编制 |
| 3.4.1 极值荷载的确定 |
| 3.4.2 二维载荷谱编制 |
| 3.4.3 程序载荷谱编制 |
| 3.5 网架结构疲劳应力频值谱的理论分析 |
| 3.5.1 吊车载荷现场调查与统计分析 |
| 3.5.2 疲劳应力的数值计算与分析 |
| 3.5.3 网架结构的疲劳应力频值谱 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 螺栓球节点中M30 高强螺栓的疲劳性能试验研究 |
| 4.1 M30 高强螺栓的常幅疲劳性能试验 |
| 4.1.1 疲劳试件设计 |
| 4.1.2 高强螺栓的材料性能 |
| 4.1.3 试验设备及方法 |
| 4.1.4 试验结果与分析 |
| 4.1.5 疲劳失效机理分析 |
| 4.1.6 高周疲劳损伤模型 |
| 4.1.7 试验结果与规范值对比 |
| 4.2 M30 高强螺栓的变幅疲劳性能试验 |
| 4.2.1 疲劳试件 |
| 4.2.2 试验加载方案 |
| 4.2.3 变幅疲劳试验结果 |
| 4.2.4 变幅疲劳损伤 |
| 4.2.5 变幅疲劳S-N曲线 |
| 4.3 M30 高强螺栓欠拧的常幅疲劳性能试验 |
| 4.3.1 试验设计 |
| 4.3.2 试验加载方案 |
| 4.3.3 疲劳破坏形式 |
| 4.3.4 试验结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 螺栓球节点中高强度螺栓连接的疲劳寿命评估 |
| 5.1 高强螺栓的应力集中系数 |
| 5.1.1 V型切口的应力集中系数 |
| 5.1.2 高强螺栓应力集中的有限元分析 |
| 5.1.3 高强螺栓的应力集中系数 |
| 5.1.4 高强螺栓应力集中系数的参数分析 |
| 5.1.5 高强螺栓的疲劳缺口系数 |
| 5.2 S-N曲线法 |
| 5.2.1 光滑试件的S-N曲线估算 |
| 5.2.2 平均应力对疲劳寿命的影响 |
| 5.2.3 缺口效应对疲劳强度的影响 |
| 5.2.4 基于S-N曲线法的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.2.5 修正的S-N曲线法 |
| 5.3 局部应力应变法(LSA) |
| 5.3.1 概述 |
| 5.3.2 基于LSA的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.3.3 修正的局部应力应变法 |
| 5.4 损伤容限设计法(DTDM) |
| 5.4.1 应力强度因子和断裂韧性 |
| 5.4.2 疲劳裂纹扩展速率模型 |
| 5.4.3 高强螺栓裂纹扩展参数确定 |
| 5.4.4 基于DTDM的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.5 三种疲劳寿命评估方法对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 设置悬挂吊车网架结构的疲劳寿命及可靠性分析 |
| 6.1 基于累积损伤理论的网架结构疲劳寿命评估 |
| 6.1.1 焊接空心球节点连接的疲劳寿命评估 |
| 6.1.2 螺栓球节点高强螺栓连接的疲劳寿命评估 |
| 6.1.3 考虑吊车荷载增大后网架结构的疲劳寿命评估 |
| 6.2 基于累积损伤理论的网架结构疲劳可靠性分析 |
| 6.2.1 网架结构的疲劳极限状态方程 |
| 6.2.2 随机变量的概率分布特性 |
| 6.2.3 疲劳可靠度指标的计算方法 |
| 6.2.4 设置悬挂吊车的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.2.5 考虑吊车运行频率增长的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.2.6 考虑吊车荷载增大的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）不锈钢轨道客车侧墙无痕激光焊接接头服役性能和失效行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 奥氏体不锈钢的激光焊接性能及焊缝金属的热裂敏感性 |
| 1.2.1 奥氏体不锈钢焊缝金属的平衡凝固模式 |
| 1.2.2 奥氏体不锈钢焊缝金属的快速冷却凝固模式 |
| 1.2.3 奥氏体不锈钢激光焊接金属的热裂敏感性 |
| 1.2.4 301LN激光焊缝凝固模式的研究进展 |
| 1.3 激光焊接数值模拟研究进展 |
| 1.3.1 焊接温度场模拟 |
| 1.3.2 焊接应力应变场模拟 |
| 1.4 搭接激光焊接接头静力学性能研究进展 |
| 1.4.1 静拉伸性能及断裂模式 |
| 1.4.2 静拉伸有限元数值分析 |
| 1.5 搭接激光焊接接头疲劳特性及寿命预测的研究进展 |
| 1.5.1 疲劳性能及断裂模式 |
| 1.5.2 焊接残余应力和变形对疲劳性能的影响 |
| 1.5.3 疲劳寿命预测方法 |
| 1.6 目前研究存在的问题 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 2 焊接试件制备及试验方法 |
| 2.1 试验材料及焊接试件制备 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试件制备 |
| 2.2 焊接接头组织性能表征 |
| 2.3 焊接残余应力和变形测定 |
| 2.4 焊接接头力学性能测定 |
| 2.4.1 静拉伸试验 |
| 2.4.2 疲劳试验 |
| 2.5 断裂分析和有限元分析 |
| 3 301LN激光焊缝凝固组织和热裂敏感性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光焊缝微观组织及凝固模式 |
| 3.2.1 对接激光焊缝微观组织及凝固模式 |
| 3.2.2 搭接非熔透激光焊缝微观组织及凝固模式 |
| 3.3 激光焊缝凝固模式和热裂敏感性分析 |
| 3.4 激光焊缝的抗拉强度和断裂分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 搭接非熔透激光焊接接头静力学性能及增强方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 搭接激光焊接接头静力学性能 |
| 4.2.1 焊接接头几何结构及硬度分布 |
| 4.2.2 静拉伸性能及断裂模式 |
| 4.3 搭接激光焊接接头静拉伸有限元分析 |
| 4.3.1 有限元模型建立 |
| 4.3.2 静拉伸试件的塑性应变分析 |
| 4.3.3 焊缝界面宽度对断裂延展性的影响 |
| 4.4 搭接非熔透激光焊接接头静力学性能增强方法 |
| 4.4.1 倾斜焊缝的制备 |
| 4.4.2 静拉伸性能对比 |
| 4.4.3 静拉伸断裂分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 搭接激光焊接残余应力和变形研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 焊接模拟的理论基础 |
| 5.2.1 焊接温度场模拟理论 |
| 5.2.2 焊接应力场模拟理论 |
| 5.2.3 焊接有限元分析步骤 |
| 5.3 热-弹塑性有限元模型 |
| 5.3.1 几何模型及网格划分 |
| 5.3.2 热物理性能参数 |
| 5.3.3 热源模型 |
| 5.3.4 初始条件和边界条件 |
| 5.3.5 搭接界面接触约束 |
| 5.4 搭接激光焊接温度场 |
| 5.5 搭接激光焊接残余应力 |
| 5.5.1 残余应力测量 |
| 5.5.2 熔透率对焊接残余应力的影响 |
| 5.6 搭接激光焊接角变形 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 搭接激光焊接接头疲劳性能及断裂分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 搭接激光焊接接头的疲劳极限 |
| 6.3 搭接激光焊接接头的疲劳曲线 |
| 6.3.1 板厚对疲劳曲线的影响 |
| 6.3.2 熔透率对疲劳曲线的影响 |
| 6.4 搭接激光焊接接头的疲劳断裂模式 |
| 6.4.1 非熔透焊缝等厚板焊接接头的疲劳断裂 |
| 6.4.2 非熔透焊缝非等厚板焊接接头的疲劳断裂 |
| 6.4.3 熔透焊缝非等厚板焊接接头的疲劳断裂 |
| 6.5 残余应力对疲劳性能和断裂模式的影响 |
| 6.5.1 有限元模型建立 |
| 6.5.2 残余应力对低载荷幅疲劳性能和断裂模式的影响 |
| 6.5.3 残余应力对高载荷幅疲劳性能和断裂模式的影响 |
| 6.6 搭接激光焊接接头的疲劳寿命预测 |
| 6.6.1 有限元模型建立 |
| 6.6.2 网格不敏感性结构应力计算 |
| 6.6.3 焊接角变形对疲劳断裂的影响 |
| 6.6.4 基于等效结构应变法的疲劳寿命预测 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）含裂纹叶轮应力强度因子研究及疲劳寿命预测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 三维应力强度因子的进展 |
| 1.3 结构损伤识别研究现状进展 |
| 1.4 结构疲劳破坏研究现状 |
| 1.5 本文研究主要内容 |
| 2 扩展有限元方法及神经网络算法基本理论 |
| 2.1 断裂力学基本理论 |
| 2.1.1 裂纹的分类 |
| 2.1.2 裂纹尖端应力场和位移场 |
| 2.1.3 应力强度因子与K准则 |
| 2.2 扩展有限元方法 |
| 2.2.1 水平集方法 |
| 2.2.2 位移场离散格式 |
| 2.2.3 算例分析· |
| 2.3 神经网络算法 |
| 2.3.1 BP神经网络概述 |
| 2.3.2 BP神经网络的算法原理 |
| 2.3.3 算例分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 离心叶轮应力强度因子计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于ABAQUS的扩展有限元方法 |
| 3.2.1 相互作用积分方法 |
| 3.2.2 ABAQUS中扩展有限元方法计算流程 |
| 3.3 叶轮进口位置应力强度因子求解 |
| 3.3.1 几何模型介绍及边界条件设置 |
| 3.3.2 裂纹面位置选择 |
| 3.3.3 应力强度因子计算结果 |
| 3.3.4 应力强度因子随裂纹长度的变化规律 |
| 3.3.5 应力强度因子随裂纹位置的变化规律 |
| 3.3.6 裂纹面形状因子研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于BP神经网络的叶轮结构损伤识别 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 裂纹敏感性研究 |
| 4.2.1 模态分析理论基础 |
| 4.2.2 固有频率对裂纹的敏感性研究 |
| 4.2.3 裂纹尖端位移场对裂纹的敏感性研究 |
| 4.2.4 裂纹尖端应变场对裂纹的敏感性研究 |
| 4.3 基于BP神经网络的裂纹损伤识别 |
| 4.3.1 神经网络的过拟合问题 |
| 4.3.2 Softmax层原理介绍 |
| 4.3.3 基于应变差的裂纹位置识别 |
| 4.3.4 基于应变差的裂纹长度预测 |
| 4.4 基于BP神经网络的应力强度因子预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 轴流叶片疲劳寿命分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于ABAQUS的低周疲劳分析 |
| 5.2.1 基于能量释放率的Paris准则 |
| 5.2.2 Direct Cyclic分析步介绍 |
| 5.2.3 疲劳分析参数设置 |
| 5.2.4 疲劳寿命分析算例 |
| 5.3 轴流叶片振动特性及疲劳寿命分析 |
| 5.3.1 模型基本参数介绍 |
| 5.3.2 轴流叶片振动特性分析 |
| 5.3.3 共振载荷下的叶片疲劳寿命分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）基于XFEM的加筋板结构疲劳裂纹扩展模拟方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 疲劳寿命预测方法发展概述 |
| 1.2.2 扩展有限元法模拟裂纹扩展发展现状 |
| 1.2.3 加筋板结构疲劳断裂特性研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 裂纹扩展理论基础 |
| 2.1 基于XFEM的裂纹属性定义 |
| 2.1.1 位移场 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 离散方程 |
| 2.1.4 水平集函数 |
| 2.2 应力强度因子计算原理 |
| 2.2.1 传统J积分计算应力强度因子 |
| 2.2.2 相互作用积分计算应力强度因子 |
| 2.3 裂纹扩展准则 |
| 2.4 裂纹扩展速率方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 含裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展方法模拟研究 |
| 3.1 应力强度因子收敛性及精度控制方法研究 |
| 3.1.1 ABAQUS_XFEM中应力强度因子计算特点 |
| 3.1.2 三维相互作用积分等参变换 |
| 3.1.3 基于XFEM的数值积分方案 |
| 3.1.4 应力强度因子收敛判定准则 |
| 3.2 空间立体结构裂尖定位与识别方法研究 |
| 3.2.1 裂纹几何装配形状更新 |
| 3.2.2 坐标系自动建立及转化机制 |
| 3.2.3 单元集合识别法 |
| 3.3 裂纹跨筋扩展模拟方法研究 |
| 3.4 逐周期寿命计算法 |
| 3.5 含裂纹加筋板结构疲劳裂纹跨筋扩展分析流程 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 含孔矩形板疲劳裂纹扩展试验 |
| 4.1 试验设计说明 |
| 4.1.1 试验目的与概述 |
| 4.1.2 试验机与试验夹具 |
| 4.1.3 试件介绍与材料特性 |
| 4.1.4 试验数据处理方法 |
| 4.2 有限元模型加载及边界约束 |
| 4.3 数值程序计算结果验证 |
| 4.3.1 试验结果统计分析 |
| 4.3.2 应力强度因子计算精度及收敛性分析 |
| 4.3.3 裂纹扩展路径分析 |
| 4.3.4 裂纹扩展寿命分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 含裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展试验算例验证 |
| 5.1 含组合裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展试验算例验证 |
| 5.1.1 试验试件及试验环境介绍 |
| 5.1.2 有限元模型介绍 |
| 5.1.3 拉伸载荷下裂纹扩展路径及应力场分析 |
| 5.1.4 拉伸载荷下数值计算结果对比 |
| 5.1.5 弯曲载荷下裂纹扩展路径及应力场分析 |
| 5.1.6 弯曲载荷下数值计算结果对比 |
| 5.2 整体加筋壁板中心裂纹跨筋扩展试验算例验证 |
| 5.2.1 试验试件及试验环境介绍 |
| 5.2.2 有限元模型介绍 |
| 5.2.3 裂纹扩展路径及应力场分析 |
| 5.2.4 数值计算结果对比 |
| 5.3 蜂窝型金属夹芯复合结构多裂尖疲劳裂纹跨筋扩展试验算例验证 |
| 5.3.1 试验试件及试验环境介绍 |
| 5.3.2 有限元模型介绍 |
| 5.3.3 裂纹扩展路径及应力场分析 |
| 5.3.4 数值计算结果对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）碳纤维增强复合材料与铝合金温热自冲铆连接损伤及接头力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 复合材料板自冲铆接成形研究现状 |
| 1.2.1 热固性树脂基复合材料铆接 |
| 1.2.2 热塑性树脂基复合材料铆接 |
| 1.3 复合材料板自冲铆接成形损伤研究现状 |
| 1.4 复合材料自冲铆接头力学性能及失效研究现状 |
| 1.4.1 静力学性能 |
| 1.4.2 粘接剂对铆接接头力学性能的影响 |
| 1.4.3 静态失效形式 |
| 1.4.4 电化学腐蚀失效 |
| 1.5 自冲铆接数值模拟研究现状 |
| 1.6 温度对纤维增强复合材料性能的影响 |
| 1.7 面临的关键问题 |
| 1.8 主要研究内容 |
| 第2章 温度对环氧树脂基CFRP材料力学性能的影响研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 拉伸试验 |
| 2.3.2 压缩试验 |
| 2.3.3 纵横剪切试验 |
| 2.3.4 横向剪切试验 |
| 2.3.5 Ⅰ型层间断裂韧性测试 |
| 2.3.6 Ⅱ型层间断裂韧性测试 |
| 2.4 试验结果及分析 |
| 2.4.1 [0]_6 CFRP拉伸 |
| 2.4.2 [90]_(12) CFRP拉伸 |
| 2.4.3 CFRP压缩 |
| 2.4.4 纵横剪切性能 |
| 2.4.5 横向剪切性能 |
| 2.4.6 Ⅰ型层间断裂韧性 |
| 2.4.7 Ⅱ型层间断裂韧性 |
| 2.5 考虑温度影响的CFRP力学性能预测模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 考虑剪切效应及温度影响的纤维增强复合材料损伤模型建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 层内损伤本构模型 |
| 3.2.1 弹性损伤本构 |
| 3.2.2 面内纵横剪切非线性 |
| 3.2.3 失效准则 |
| 3.2.4 损伤演化 |
| 3.2.5 单元删除方案及用户子程序实现 |
| 3.3 层间分层损伤模型 |
| 3.4 损伤本构模型验证 |
| 3.4.1 [0]_6 CFRP拉伸模型 |
| 3.4.2 [90]_(12) CFRP拉伸模型 |
| 3.4.3 [±45]_(5s) CFRP拉伸模型 |
| 3.4.4 层间断裂韧性测试模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 CFRP和铝合金温热自冲铆接工艺及损伤机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CFRP和铝合金温热自冲铆接工艺 |
| 4.2.1 常温自冲铆接工艺缺陷 |
| 4.2.2 温热自冲铆接工艺流程 |
| 4.2.3 接头成形质量分析 |
| 4.2.4 常温自冲铆与温热自冲铆接头成形质量差异 |
| 4.3 CFRP和铝合金自冲铆接成形仿真 |
| 4.3.1 材料本构模型建立 |
| 4.3.2 有限元模型建立 |
| 4.3.3 初始条件设置 |
| 4.4 仿真结果分析 |
| 4.4.1 常温自冲铆成形损伤研究 |
| 4.4.1.1 [0/90/0]_s CFRP接头 |
| 4.4.1.2 [45/-45/45]_s 和[45/90/-45]_s CFRP接头 |
| 4.4.2 铆接温度对成形损伤的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 CFRP和铝合金温热自冲铆接头静力学性能及失效机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试件制备及试验方法 |
| 5.3 接头的失效形式 |
| 5.4 接头的拉伸-剪切性能 |
| 5.5 接头搭接区域的应变场分析 |
| 5.6 接头拉伸-剪切失效仿真 |
| 5.6.1 有限元模型描述 |
| 5.6.2 铝合金失效参数确定 |
| 5.6.3 接头拉伸仿真结果分析 |
| 5.6.3.1 A1接头 |
| 5.6.3.2 A2接头 |
| 5.7 粘接剂对自冲铆接头力学性能的影响 |
| 5.7.1 粘铆复合接头试件制备 |
| 5.7.2 铺层角度和板厚对粘铆接头失效形式的影响 |
| 5.7.3 上板铆孔区域损伤研究 |
| 5.7.4 铺层角度和板厚对粘铆接头力学性能的影响 |
| 5.7.5 粘接剂对自冲铆接头静力学性能的影响 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 服役温度对CFRP/铝合金自冲铆接头力学性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试件制备 |
| 6.3 接头静力学试验 |
| 6.4 温度对接头力学性能的影响 |
| 6.4.1 A1接头 |
| 6.4.2 A1.5接头 |
| 6.4.3 A2接头 |
| 6.5 温度对接头失效机理的影响 |
| 6.5.1 A1接头 |
| 6.5.2 A1.5接头 |
| 6.5.3 A2接头 |
| 6.5.4 上板铆孔区域损伤研究 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新成果 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）1500MPa级热成形钢氢致延迟开裂性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 文献综述 |
| 引言 |
| 1.1 CSP工艺特点 |
| 1.1.1 CSP连铸工艺特点 |
| 1.1.2 CSP热轧工艺特点 |
| 1.2 热成形工艺 |
| 1.2.1 热成形工艺及特点 |
| 1.2.2 热成形钢发展与应用 |
| 1.2.3 热成形钢的研究热点 |
| 1.3 钢铁材料的延迟开裂 |
| 1.3.1 钢中氢的来源 |
| 1.3.2 氢的扩散与迁移 |
| 1.3.3 氢扩散系数 |
| 1.3.4 氢陷阱 |
| 1.3.5 氢致延迟开裂理论 |
| 1.3.6 氢致延迟开裂研究方法 |
| 1.3.7 影响钢氢致延迟开裂性能的因素 |
| 1.3.8 提升高强钢氢致延迟开裂性能的方法 |
| 1.3.9 热成形钢氢致延迟开裂研究进展 |
| 研究目的和主要研究内容 |
| 第2章 CSP热成形钢工业试制 |
| 引言 |
| 2.1 性能要求及成份设计 |
| 2.2 工艺设计 |
| 2.3 钢中成份及有害元素控制 |
| 2.3.1 取样点和检测方法 |
| 2.3.2 钢中氧含量控制 |
| 2.3.3 钢中氮含量控制 |
| 2.3.4 钢中硫含量控制 |
| 2.3.5 钢中磷含量控制 |
| 2.3.6 CSP生产工序中夹杂物尺寸与分布密度 |
| 2.4 CSP生产铸坯质量 |
| 2.5 成品材质量 |
| 2.5.1 成品材中夹杂物 |
| 2.5.2 力学性能及微观组织观察 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 热成形钢延迟开裂性能评价及方法研究 |
| 引言 |
| 3.1 试验材料制备 |
| 3.2 试验过程与结果 |
| 3.2.1 U弯曲试验 |
| 3.2.2 四点弯试验 |
| 3.2.3 零件浸泡试验 |
| 3.2.4 慢拉伸试验 |
| 3.2.5 恒载荷试验 |
| 3.2.6 氢渗透试验 |
| 3.3 分析与讨论 |
| 3.3.1 试验环境对评价结果的影响 |
| 3.3.2 试验方法对评价结果的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 夹杂物演变以及对热成形钢氢致延迟开裂性能影响 |
| 引言 |
| 4.1 试验方法 |
| 4.2 试验结果 |
| 4.2.1 CSP钢生产过程中夹杂物的演变 |
| 4.2.2 成品材夹杂物分析 |
| 4.2.3 慢拉伸试验结果 |
| 4.2.4 恒载荷试验 |
| 4.3 断口观察与断裂行为分析 |
| 4.3.1 慢拉伸试样断口观察 |
| 4.3.2 恒载荷试样断口观察 |
| 4.3.3 慢拉伸断口表面裂纹观察CSP |
| 4.3.4 断裂行为分析 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 生产工艺对热成形钢夹杂物的影响 |
| 4.4.2 夹杂物对钢中微区应力应变的影响 |
| 4.4.3 夹杂物对延迟开裂影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 析出相对热成形钢氢致延迟开裂性能影响 |
| 引言 |
| 5.1 试验方法 |
| 5.2 析出相分析 |
| 5.2.1 工艺过程对热成形钢析出相的影响 |
| 5.2.2 轧制变形量对热成形钢析出相的影响 |
| 5.3 恒载荷试验 |
| 5.3.1 恒载荷试验结果 |
| 5.3.2 恒载荷试样断口观察 |
| 5.4 电化学氢渗透实验 |
| 5.4.1 氢表观扩散系数D_(app)和氢浓度C_0计算 |
| 5.4.2 扩散氢与不可逆氢计算 |
| 5.5 讨论 |
| 5.5.1 钢中的析出相对扩散氢的影响 |
| 5.5.2 扩散氢与门槛应力关系 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与创新点 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 致谢 |
| Acknowledge |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
（7）核电安全端异种金属焊接接头应力腐蚀开裂裂尖力学场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号及英文简写对照表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 异种金属焊接接头材料力学性能不均匀性研究现状 |
| 1.2.2 焊接结构残余应力场研究现状 |
| 1.2.3 核电关键异种金属焊接结构的应力腐蚀开裂研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究方法和技术路线 |
| 2 核电焊接结构局部力学场分析方法 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 压入实验 |
| 2.2.1 维氏硬度实验过程 |
| 2.2.2 维氏硬度实验数值模拟 |
| 2.3 力学性能不均匀场基础 |
| 2.3.1 压入实验获取材料局部力学性能方法原理 |
| 2.3.2 力学性能不均匀场模拟方法 |
| 2.4 残余应力场基础 |
| 2.4.1 压入实验获取局部表面残余应力法原理 |
| 2.4.2 残余应力场模拟方法 |
| 2.5 裂纹扩展对模型中残余应力重新分布的影响 |
| 2.5.1 连续扩展SCC裂纹对轴向残余应力重新分布的影响 |
| 2.5.2 连续扩展SCC裂纹对环向残余应力重新分布的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 核电焊接接头力学性能不均匀场的建立 |
| 3.1 焊接接头局部力学性能的获取 |
| 3.1.1 焊接接头中304不锈钢的局部力学性能获取 |
| 3.1.2 焊接接头中低合金钢SA508的局部力学性能获取 |
| 3.1.4 焊接接头中镍基合金600的局部力学性能获取 |
| 3.1.5 焊接接头中316L不锈钢的局部力学性能获取 |
| 3.2 焊接接头模型中力学性能不均匀场的建立 |
| 3.2.1 低合金钢焊接接头模型中力学性能不均匀场的建立 |
| 3.2.2 核电安全端熔覆层模型中力学性能不均匀场的建立 |
| 3.2.3 核电安全端异种金属焊接接头模型中力学性能不均匀场的建立 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 核电焊接接头残余应力场的建立 |
| 4.1 焊接接头中残余应力的获取 |
| 4.1.1 拉伸残余应力与压痕形貌的影响关系 |
| 4.1.2 拉伸残余应力与压痕形貌关系的实验验证 |
| 4.2 焊接接头模型中焊接残余应力场的建立 |
| 4.2.1 非均质焊接接头中轴向残余应力场模拟 |
| 4.2.2 非均质焊接接头中环向残余应力场模拟 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 残余应力和力学性能不均匀性交互作用下裂纹尖端场分析 |
| 5.1 焊接接头双场交互模型的建立 |
| 5.1.1 低合金钢焊接接头双场交互模型的建立 |
| 5.1.2 安全端异种金属焊接接头双场交互模型的建立 |
| 5.2 残余应力和力学性能不均匀性交互作用下裂纹扩展行为分析 |
| 5.2.1 双场交互作用下连续扩展裂纹裂尖场分析 |
| 5.2.2 双场交互作用下裂纹尖端场分布研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 核电安全端异种金属焊接接头中SCC裂尖力学场研究 |
| 6.1 安全端熔覆层中SCC裂尖力学场研究 |
| 6.2 安全端异种金属焊接接头焊缝区SCC裂尖力学场研究 |
| 6.2.1 安全端焊接接头焊缝区周向SCC裂纹尖端力学场研究 |
| 6.2.2 安全端焊接接头焊缝区轴向SCC裂纹尖端力学场研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）基于闭合效应的双边裂纹船体板低周疲劳研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 疲劳研究历程 |
| 1.2.2 裂纹尖端张开位移CTOD研究现状 |
| 1.2.3 疲劳有限元研究现状 |
| 1.2.4 多裂纹板研究现状分析 |
| 1.2.5 低周疲劳寿命预测研究现状 |
| 1.2.6 焊接残余应力研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 疲劳裂纹扩展理论 |
| 2.1 裂纹的特征 |
| 2.1.1 裂纹的分类 |
| 2.1.2 裂纹的扩展 |
| 2.1.3 裂纹尖端张开位移(CTOD) |
| 2.2 裂纹闭合理论 |
| 2.2.1 低周疲劳裂纹尖端附近应力应变场 |
| 2.2.2 裂纹闭合理论模型 |
| 2.3 疲劳裂纹扩展速率模型 |
| 2.3.1 Paris-Erdogan裂纹扩展速率模型 |
| 2.3.2 Forman裂纹扩展速率模型 |
| 2.4 低周疲劳寿命预测理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 双边裂纹扩展关系研究 |
| 3.1 有限元模型的建立 |
| 3.1.1 研究意义 |
| 3.1.2 边界条件与载荷大小 |
| 3.1.3 裂纹扩展方法 |
| 3.2 基于CTOD的双边裂纹扩展速率研究 |
| 3.2.1 裂纹长度对扩展速率的影响 |
| 3.2.2 板厚对扩展速率的影响 |
| 3.2.3 应力比的影响 |
| 3.2.4 误差分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 双边裂纹低周疲劳特性研究 |
| 4.1 有限元参数影响分析 |
| 4.1.1 裂纹失效准则 |
| 4.1.2 节点释放速率 |
| 4.1.3 网格收敛性分析 |
| 4.2 双边裂纹板低周疲劳特性 |
| 4.2.1 闭合效应研究 |
| 4.2.3 残余压应力研究 |
| 4.2.4 累积塑性研究 |
| 4.2.5 低周疲劳裂纹扩展内在机理分析 |
| 4.3 双边裂纹过载效应研究 |
| 4.3.1 过载对闭合参数的影响 |
| 4.3.2 过载对应力分布的影响 |
| 4.4 双边裂纹低周疲劳寿命预测 |
| 4.4.1 有效应力强度因子幅值分析 |
| 4.4.2 基于累积塑性应变的低周疲劳寿命分析 |
| 4.5 双边裂纹板焊接残余应力分析 |
| 4.5.1 焊接残余应力的施加 |
| 4.5.2 焊接残余应力的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 成果总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表成果及参与科研项目 |
（9）基于改进应力场强法的超高压泵头体疲劳寿命预估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义及背景 |
| 1.2 泵头体疲劳寿命研究现状 |
| 1.2.1 超高压泵头体断裂失效分析 |
| 1.2.2 超高压泵头体寿命研究现状 |
| 1.3 疲劳寿命研究现状 |
| 1.3.1 疲劳研究现状及问题 |
| 1.3.2 静强度设计方法 |
| 1.3.3 安全寿命设计方法 |
| 1.3.4 损伤容限设计方法 |
| 1.4 目前存在的不足和问题 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 泵头体疲劳寿命的影响因素研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 缺口效应 |
| 2.2.1 理论应力集中系数 |
| 2.2.2 疲劳缺口系数 |
| 2.3 应力梯度效应的影响 |
| 2.3.1 应力梯度及相对应力梯度的提出 |
| 2.3.2 Neuber法几种典型缺口件的相对应力梯度计算 |
| 2.3.3 基于临界有效距离的相对应力梯度 |
| 2.4 表面加工系数的影响 |
| 2.4.1 表面切削加工影响 |
| 2.4.2 表面加工对疲劳缺口缩减系数的影响 |
| 2.5 尺寸效应的影响 |
| 2.6 基于传统名义应力法的泵头体疲劳寿命预估 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 缺口根部应力场研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 几种典型的尖锐或钝缺口的应力函数解 |
| 3.2.1 V型缺口或裂纹尖端的应力场研究 |
| 3.2.2 圆孔或椭圆孔应力场研究 |
| 3.2.3 有限半径的钝缺口根部应力场研究 |
| 3.3 Neuber、Lazzarin和 Filippi的缺口应力场研究 |
| 3.3.1 Neuber缺口应力场函数解 |
| 3.3.2 Lazzarin-Berto缺口应力场函数解 |
| 3.3.3 Filippi缺口应力场函数解 |
| 3.3.4 三种经典应力场函数的修正解 |
| 3.4 单边V型缺口件应力场分析 |
| 3.4.1 有限元模型 |
| 3.4.2 缺口根角平分线处应力分布研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 改进的应力场强法理论研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 典型临界域寿命预测方法 |
| 4.2.1 临界距离法 |
| 4.2.2 体积法 |
| 4.2.3 有效应力法 |
| 4.2.4 应力场强法 |
| 4.3 问题提出 |
| 4.3.1 疲劳破坏机理 |
| 4.3.2 应力场强法的提出 |
| 4.4 传统应力场强法局限性分析 |
| 4.4.1 传统场强法定义分析 |
| 4.4.2 传统场径求解分析 |
| 4.5 缺口根部应力梯度分布性质研究 |
| 4.5.1 弹性应力分布规律研究 |
| 4.5.2 弹塑性应力分布规律研究 |
| 4.5.3 有效损伤区域的计算研究 |
| 4.6 改进权函数及新损伤区域定义 |
| 4.6.1 传统场强法权函数不足分析 |
| 4.6.2 传统应力场强法的关键问题 |
| 4.6.3 提出“无形场径”的假设猜想 |
| 4.7 改进应力场强法的试验验证 |
| 4.7.1 双孔试件有限元分析 |
| 4.7.2 双孔试件试验 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 泵头体材料P-S-N曲线拟合方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 泵头体材料S-N曲线的测定 |
| 5.2.1 力学性能测试 |
| 5.2.2 疲劳性能测试 |
| 5.2.3 基于对数正态分布的S-N曲线拟合 |
| 5.2.4 基于Stüssi函数的S-N曲线拟合 |
| 5.3 泵头体材料P-S-N曲线测定 |
| 5.3.1 考虑weibull分布的Stüssi函数P-S-N曲线拟合 |
| 5.3.2 成组法的P-S-N曲线拟合 |
| 5.4 基于小样本数据的P-S-N曲线拟合新方法 |
| 5.4.1 样本信息聚集原理介绍 |
| 5.4.2 基于改进样本信息聚集原理拟合的P-S-N |
| 5.4.3 三种泵头体材料小样本数据拟合P-S-N曲线 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 泵头体疲劳寿命预估与新型疲劳累积损伤模型研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 动态剩余S-N曲线与材料记忆退化行为分析 |
| 6.2.1 Miner法则 |
| 6.2.2 动态剩余S-N曲线 |
| 6.2.3 材料的记忆性能 |
| 6.3 修正的线性损伤累积模型 |
| 6.3.1 改进记忆性能函数的新模型建立 |
| 6.3.2 新模型与传统经典模型损伤行为对比 |
| 6.3.3 算例验证 |
| 6.4 超高压泵头体剩余强度评估 |
| 6.4.1 超高压泵头体不同工况下场强值求解 |
| 6.4.2 新累积损伤模型对泵头体剩余寿命预测 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究成果 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 个人简介 |
（10）铝合金6061-T6复合裂纹疲劳与断裂性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.1.1 铝合金概述 |
| 1.1.2 6000系列铝合金的性能与发展现状 |
| 1.1.3 选题及研究意义 |
| 1.2 6061-T6 复合裂纹疲劳与断裂性能的研究动态 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 相关理论基础 |
| 2.1 线弹性断裂力学 |
| 2.1.1 裂纹分类 |
| 2.1.2 应力强度因子断裂理论 |
| 2.1.3 能量释放率断裂理论 |
| 2.2 弹塑性断裂力学 |
| 2.2.1 COD理论 |
| 2.2.2 积分理论 |
| 2.2.3 断裂动力学简介 |
| 2.3 疲劳裂纹扩展理论 |
| 2.3.1 疲劳的特征 |
| 2.3.2 疲劳破坏的分类 |
| 2.3.3 疲劳裂纹扩展的表达式 |
| 2.3.4 金属材料疲劳裂纹扩展的一般规律 |
| 2.4 数字图像相关技术 |
| 2.4.1 数字图像测量系统 |
| 2.4.2 数字散斑相关方法原理 |
| 2.4.3 SEM扫描电子显微镜简介 |
| 2.5 断口形貌学 |
| 2.5.1 观察的尺度问题 |
| 2.5.2 几何学问题 |
| 2.5.3 裂纹问题 |
| 2.5.4 历史概要 |
| 2.5.5 光学显微镜和肉眼观察 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 6061-T6 复合加载下疲劳裂纹扩展速率实验研究 |
| 3.1 实验技术 |
| 3.1.1 测试系统 |
| 3.1.2 控制系统 |
| 3.2复合疲劳裂纹扩展实验 |
| 3.3 实验结果及分析处理 |
| 3.3.1 疲劳试验数据 |
| 3.3.2 复合疲劳裂纹扩展路径 |
| 3.4 基于有限元分的裂纹尖端应力应变场及分析 |
| 3.4.1 有限元简介 |
| 3.4.2 ANSYS软件介绍 |
| 3.4.3 裂纹扩展中裂纹尖端的应力应变场及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 复合断裂实验研究 |
| 4.1 铝合金6061-T6 的基本力学性能实验 |
| 4.2 复合断裂试验、结果及分析 |
| 4.2.1 复合断裂 |
| 4.2.2 复合断裂开裂角分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 复合疲劳与复合断裂断口形貌分析 |
| 5.1 疲劳断口分析的意义 |
| 5.2 金属疲劳裂纹扩展机理分析 |
| 5.2.1 裂纹萌生阶段 |
| 5.2.2 裂纹扩展阶段 |
| 5.2.3 断裂阶段 |
| 5.3 6061-T6 材料疲劳断口形貌图分析 |
| 5.3.1 宏观疲劳断口分析 |
| 5.3.2 宏观拉伸断口分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读学位期间发表的论文 |
四、超高强度钢平板表面裂纹在载荷循环中应力-应变场有限元分析（论文参考文献）
- [1]设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究[D]. 邱斌. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]不锈钢轨道客车侧墙无痕激光焊接接头服役性能和失效行为研究[D]. 郭相忠. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]含裂纹叶轮应力强度因子研究及疲劳寿命预测[D]. 王欣. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]基于XFEM的加筋板结构疲劳裂纹扩展模拟方法研究[D]. 朱琳. 大连理工大学, 2021(01)
- [5]碳纤维增强复合材料与铝合金温热自冲铆连接损伤及接头力学性能研究[D]. 刘洋. 吉林大学, 2021(02)
- [6]1500MPa级热成形钢氢致延迟开裂性能研究[D]. 陈勇. 武汉科技大学, 2021(01)
- [7]核电安全端异种金属焊接接头应力腐蚀开裂裂尖力学场研究[D]. 郭瑞. 西安科技大学, 2020
- [8]基于闭合效应的双边裂纹船体板低周疲劳研究[D]. 钱祎. 武汉理工大学, 2020(08)
- [9]基于改进应力场强法的超高压泵头体疲劳寿命预估方法研究[D]. 曾云. 长江大学, 2020(01)
- [10]铝合金6061-T6复合裂纹疲劳与断裂性能研究[D]. 赵华金. 昆明理工大学, 2019(04)