文档介绍：拉压载荷下高强铝合金疲劳裂纹扩展参数有限元研究摘要经典理论认为压载荷对裂纹的扩展没有贡献,等人通过实验证明压载荷的存在对于高强铝合金的扩展速度是有影响的,但是无法解释这种现象存在的原因。本文通过电镜对拉压载荷下的裂纹扩展现象进行观察,在观察的基础上通过理论推导得出一个拉压载荷下裂纹扩展速度公式,通过计算比较,公式反映的裂纹在拉压载荷下的扩展速度和等人做的实验结果十分吻合。本文同时应用弹塑性有限元方法建立了拉压载荷疲劳裂纹扩展模型,试验中一共建立了五个具有不同长度的中心穿透裂纹高强铝合金板的有限元模型,分别进行拉压加载模拟分析。有限元试验中的条件和等人实验中的条件完全相同,通过本试验为前面推导出的压载荷下疲劳裂纹尖端参数的影响为理论和实验提供了有力的有限元证明。结果表明,压载荷对金属疲劳裂纹尖端参数有显著影响,相同的应力强度因子条件下,在一拉一压加载周期,裂纹尖端反向塑性区随压载荷的增加而增加,裂纹尖端张开位移随压载荷的增大而减小,发生在循环加载中的压载荷对裂纹尖端塑性变形有影响,大量的塑性变形发生在压载荷加载过程,压载荷的大小是决定疲劳裂纹尖端参数的主要影响因素。理论和有限元实验共同解释了为什么在拉压载荷下裂纹的扩展是受到最大强度因子和最大压载荷影响,压载荷下裂纹尖端的反向塑性区变大,在压载荷下裂纹的扩展速度变大这些现象。关键词有限元;疲劳裂纹;塑性区;裂尖张开位移哈尔滨理工大学工学硕士学位论文
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第滦髀课题背景法来描述裂纹增长速度即用亡贰!M崩纯刂屏盐频脑龀に俣龋钦饬”发现对于铝合金.,拉飞机类产品结构材料采用的主要是高强铝合金,材料的疲劳强度设计采用的是损伤容限方法,这种方法改善了这类产品的耐久性、可靠性、维护性和适用性,因为优点多,它已成为当今飞机设计的主流方法,但损伤容限理论在实际应用中就必须知道裂纹的寿命,才能进一步的设计,于是开展预测材料的疲劳寿命的研究就成了当务之急。最经典的疲劳预测的街豢悸堑搅嗽赗大于或者等于零的时候的对/的影响,但是实际上除了外还有挠跋欤谑蔷陀辛怂ú问个方法都是在的情况下进行研究的,因为人们普遍认为当压应力等于的时候裂纹是闭合的,但是年,⑾旨词乖谘防煸睾傻淖饔下,疲劳裂纹也有可能保持闭合状态,这种裂纹闭合效应导致外载荷高于裂纹张开应力吒。时,裂纹才能继续向前发展,这样由在拉载荷时产生的反向塑性区就会在裂尖形成一个槽,这个槽就会造成很严重的应力集中,于是对裂尖塑性区产生了很大的影响,这样一来压应力就对裂纹的扩展做出了贡献,后来⑾侄杂诼梁辖甌褂αΧ云@土盐评┱孤视凶藕艽的影响,也在钢铁材料中观察到负应力比钠@土盐评┱率比的情况要大。@土盐评┱。/”等人观察到对于腿群辖鹧辜釉囟云@土盐评┱孤视泻强的影响,他们将这种行为归结为材料的塑性属性。⑾侄杂诩钢植料,疲劳载荷循环的压载荷部分在疲劳裂纹扩展中起到重要作用,同时,疲劳裂纹闭合的概念也不足以恰当描述当钡钠@土盐圃龀ぁW罱現人发现对于铝合金,@土盐评┱孤视凶很大的不同,于是就需要研究压应力对铝合金疲劳裂纹的影响,从而更精确的预报材料的疲劳寿命。。哈尔滨理工大学工学硕士学位论文
从.@土盐评┱寡芯康慕辜俺晒理论基础。常规的经典疲劳强度理论——名义应力法及局部应力应变分析法,出/砌——疲劳裂纹扩展率:式——.簊公式,为疲劳寿命的研究提供了估算裂纹扩展寿命的新方法,发展裂纹扩展公式由和餐岢觯街械牟问捎杀曜嫉钠@托∈!2牧铣J——材料常数年,德国人の掷沼眯F@褪匝榛紫榷云@拖窒蠼辛讼低车研究,提出@褪倜呒捌@图薜母拍睿於似@推苹档木淝慷目前仍然是工程应用最广泛的一种抗疲劳设计方法。世纪末到世纪初,人们利用金相显微镜观察金属微观结构,发现了破坏的过程可分为三个阶段,第一个阶段是疲劳裂纹的形成;第二个阶段是疲劳裂纹的扩展;第三个阶段是裂纹的瞬时断裂,由于瞬时断裂的时间很短,所以疲劳寿命主要由疲劳裂纹形成寿命和疲劳裂纹扩展寿命组成,┱沟哪芰坷砺郏兰代,诞生了建立在裂纹尖端应力场强度理论基础上的断裂力学。根据能量理论,裂纹的扩展时候需要消耗一定的能量,主要是用于补偿两个方面能量的消耗,其一,裂纹扩展后形成新的表面,所以要消耗一定的能量用于形成新的表面,其二,有些材料在断裂之前要发生一定的塑性变形,因而要消耗一定的塑性变形功。“损伤容限设计”,并成为世纪疲劳强