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力学
基于小裂纹扩展的疲劳全寿命计算方法研究
疲劳寿命预测是结构损伤容限分析技术的重要组成部分。在疲劳寿命分 析中,对于裂纹形成寿命的预测,通常采用疲劳累积损伤理论,而对于裂纹 扩展寿命的预测,则采用断裂力学的理论。由于这两种理论给出的寿命不能 很好地衔接起来,不便于构件的疲劳全寿命分析,因此,用统一的理论来估 算疲劳裂纹形成和扩展寿命,发展疲劳全寿命计算方法已成为疲劳研究中的 一个重要课题。 首先,本文通过对疲劳裂纹扩展特性和主要影响因素的分析,建立起了 疲劳裂纹扩展闭合系数U与不同应力比R下裂纹扩展参数C(R)的关系式,并 提出了一种裂纹扩展参数C(R)的拟合方法。在此基础上,通过引入当量损伤 寿命模型的迟滞系数,发展了随机谱载下的裂纹扩展速率公式,实例分析表 明这一方法能较好地预测试件的裂纹扩展寿命。 其次,本文根据小裂纹的扩展特性,通过在应力强度因子中引入疲劳积 分初值a_o,仍然用应力强度因子幅值△K来表征裂纹扩展的参量,并考虑到小 裂纹闭合的尺寸效应,给出了小裂纹扩展的速率公式。通过对疲劳积分初值a_o 的实例分析,结果表明,可近似地将积分初值a_o看成与所加应力水平无关而 仅与试件材料、几何形状、应力集中系数K_1有关的常数来处理。 最后,本文建立了等幅和随机载荷下的疲劳全寿命速率公式,并进行了 大量的等幅和随机谱载下的疲劳全寿命实例分析。结果表明,本文发展的等 幅载荷下的疲劳全寿命速率公式对疲劳寿命关键的一段能得出较好的预测; 随机谱载下的全寿命速率公式,经用一个试件试验寿命来反推a_o,然后预测 其它谱型的寿命得出的结果与试验值符合较好。因此,本文为疲劳全寿命预 测提出了一种较好的方法。
硕士论文
《西北工业大学》 2001年硕士论文
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