基于约束应力区裂纹模型的疲劳破坏过程的宏微观跨尺度数值模拟

论文摘要

材料疲劳寿命的试验数据往往具有很大的离散性,表明材料的微观结构对其疲劳破坏行为有重要影响。因此,需要发展能够考虑材料微观因素的宏微观跨尺度疲劳破坏过程数值模拟新方法。本文采用约束应力区裂纹模型,对其进行解析求解。运用该模型,对板试件和圆棒试件的疲劳破坏过程进行数值模拟计算。具体工作内容如下:(1)简要介绍了疲劳破坏问题的工程背景、研究意义,以及国内外研究现状。对现有的疲劳破坏分析方法进行了文献综述。(2)采用复变函数方法,对约束应力区裂纹模型进行了解析求解。(3)采用约束应力区裂纹模型,对TB5钛合金板试件的疲劳破坏过程进行了数值模拟计算,并与试验结果进行了对比。结果表明,基于约束应力区裂纹模型的疲劳分析新方法,能够考虑材料微观因素的影响,能够合理解释疲劳寿命试验数据具有较大离散性的原因。(4)对不同温度下的TA19钛合金试件的疲劳破坏过程进行了数值模拟计算,分析讨论了材料微观因素对疲劳破坏过程的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 疲劳问题国内外研究现状
•   1.3 约束应力区与材料损伤
•   1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 约束应力区模型的解析求解
•   2.1 引言
•   2.2 约束应力区裂纹模型:自由-自由和自由-固定边界条件
•     2.2.1 微观裂纹尖端区域应力场
•     2.2.2 微裂纹张开位移
•   2.3 裂尖微观区
•     2.3.1 微观裂纹混合边界条件特征值的确定
•     2.3.2 微观裂纹的奇异性
•     2.3.3 裂纹尖端位移渐近解
•   2.4 本章小结
• 第三章 TB5钛合金板试件疲劳破坏过程的数值模拟
•   3.1 引言
•   3.2 跨尺度裂纹扩展模型与尺度效应函数
•   3.3 疲劳破坏过程的跨尺度数值模拟
•   3.4 数值结果与分析讨论
•   3.5 不同条件下S-N曲线图对比分析
•   3.6 本章小结
• 第四章 不同温度下微观效应对疲劳破坏过程的影响
•   4.1 引言
•   4.2 裂纹宏微观跨尺度模型
•   4.3 TA19钛合金棒材试件材料参数
•   4.4 数值结果与分析讨论
•   4.5 微观效应对疲劳失效影响分析
•   4.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表论文目录
• 附录B 攻读学位期间参加的实习项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘唐

导师: 唐雪松,彭旭龙

关键词: 断裂力学,钛合金,曲线,疲劳裂纹扩展,宏微观跨尺度分析,微观效应

来源: 长沙理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 力学,材料科学

单位: 长沙理工大学

分类号: O346;TB302.3

DOI: 10.26985/d.cnki.gcsjc.2019.000701

总页数: 68

文件大小: 4725K

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