金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的研究.pdf

1、本學(xué)位論文以金屬材料缺口構(gòu)件及金屬焊接接頭為研究對(duì)象,進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下。
　　 擴(kuò)展Taylor的臨界距離理論,結(jié)合應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)法思想來(lái)預(yù)測(cè)缺口部件的疲勞壽命。運(yùn)用有限元方法計(jì)算含缺口的LY12-CZ,2024-T3和7075-T6鋁合金板在單向應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力分布,進(jìn)而計(jì)算其在此應(yīng)力狀態(tài)下的疲勞壽命。對(duì)比預(yù)測(cè)的疲勞壽命與試驗(yàn)得到的疲勞壽命,發(fā)現(xiàn)在中高周疲勞壽命區(qū)間上,兩個(gè)結(jié)果吻合較好。為缺口部件的疲勞壽

2、命預(yù)測(cè)提供了途徑。
　　 以熱點(diǎn)應(yīng)力作為控制應(yīng)力,引入焊接接頭的疲勞切口系數(shù),結(jié)合Taylor的臨界距離理論和有限元分析得到該系數(shù)。通過(guò)討論接頭類型、焊縫局部尺寸、板厚以及熱點(diǎn)應(yīng)力的確定方式對(duì)疲勞切口系數(shù)的影響,揭示基于熱點(diǎn)應(yīng)力法進(jìn)行焊接接頭疲勞評(píng)定的影響因素。針對(duì)T型接頭、十字接頭與對(duì)接接頭的計(jì)算表明:腹板厚度與焊縫局部幾何尺寸對(duì)疲勞切口系數(shù)的分散性影響較小,但主板厚度的效應(yīng)明顯,由疲勞切口系數(shù)得到的角焊縫接頭和對(duì)接焊縫接頭的

3、板厚效應(yīng)預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很接近；從疲勞切口系數(shù)具有較小分散性這一角度來(lái)考慮,以兩種外推法為基礎(chǔ)構(gòu)成的熱點(diǎn)應(yīng)力法能明顯減少疲勞數(shù)據(jù)的分散性及其對(duì)接頭類型與加載方式的依賴性?；赥aylor的臨界距離理論得到焊接接頭的疲勞切口系數(shù),有效地預(yù)測(cè)了主板受拉壓與彎曲加載時(shí)的疲勞強(qiáng)度差異?？紤]應(yīng)力梯度的影響,引入有效熱點(diǎn)應(yīng)力的概念。十字接頭與直角角接接頭的分析結(jié)果表明,由有效熱點(diǎn)應(yīng)力表述的疲勞切口系數(shù)與接頭類型以及加載方式基本無(wú)關(guān),主板的厚度效應(yīng)可由

4、現(xiàn)有的冪律型關(guān)系給出。對(duì)多組焊接結(jié)構(gòu)的S-N曲線進(jìn)行重新分析,結(jié)果表明:以有效熱點(diǎn)應(yīng)力作為控制應(yīng)力時(shí),可望用一條S-N曲線表述不同加載方式下多種焊接結(jié)構(gòu)的疲勞數(shù)據(jù),且離散度減小。
　　 總結(jié)分析了臨界距離法在焊接接頭的疲勞評(píng)定中的特點(diǎn),從對(duì)比分析中我們發(fā)現(xiàn):(1)運(yùn)用臨界距離法來(lái)評(píng)定焊接接頭疲勞問(wèn)題時(shí),焊接接頭焊趾開(kāi)裂疲勞強(qiáng)度可用一個(gè)平均值來(lái)表示,且分散區(qū)間較??；(2)能用當(dāng)量應(yīng)力的大小來(lái)預(yù)測(cè)承載型焊接接頭的疲勞開(kāi)裂部位；(3)