文档介绍：浙江工业大学
博士学位论文
16MnR钢疲劳裂纹扩展形貌和扩展路径的试验研究与数值模拟
姓名:涂文锋
申请学位级别:博士
专业:化工过程机械
指导教师:高增梁;王效贵
20091101
针对眦钢不同厚度的缺口紧凑拉伸试样,进行了统7釉睾凸氐制@土盐评┱剐蚊埠屠┱孤肪兜试验研究与数值模拟摘要入地研究具有重要的理论价值和现实的工程意义。椭圆形裂纹形貌向前扩展,中心层裂纹前沿矫嬗Ρ渥刺的裂纹扩展速率与表面层裂纹前沿矫嬗αψ刺的接近相等。过载时,,裂纹扩展路径不断发生改变。特别地,加载方向改变之后,处于疲劳残余损在石油化工、动力、航空航天等领域中,大量压力容器与各类承压设备都是在复杂的多轴循环载荷下工作,容易引起工程结构的疲劳裂纹扩展,进而导致灾难性的破坏。因此,对疲劳裂纹扩展规律以及裂纹扩展行为预测方法进行系统深本文采取试验与理论预测相结合的研究方法,进行大量的疲劳裂纹扩展试验,并根据目前多轴疲劳损伤准则的新成果,对甀透春霞釉仄@土盐评┱剐形=了定量准确预测。疲劳裂纹扩展试验;采用半幅降载勾线法,获取图釉厝趾穸仁匝牧盐评┱形貌。结果表明:统7釉氐牧盐评┱剐蚊部捎猛衷卜匠毯侠砻枋觯哂小八道效应’’的特征;沿着试样厚度方向上,中心层裂纹前沿的疲劳裂纹启裂寿命比表面层裂纹前沿的更短;在稳定裂纹扩展阶段,裂纹以很相似的现象,经历了滞后延迟和延迟两个阶段。对薄试样,过载延迟区裂纹扩展形貌与稳定裂纹扩展形貌基本一致;对厚试样,过载延迟区裂纹扩展形貌表现为“形状,这与椭圆形状的稳定裂纹扩展形貌有较大差异。基于有限元分析与多轴疲劳损伤概念,合理解释统7釉亓盐破袅讶匦约傲盐评┱剐蚊惭莼媛伞疲劳裂纹扩展试验。在裂纹扩展过程中,缺口紧凑拉剪试样始终经历甀透春霞浙江工业大学博士学位论文
伤区牧盐魄把厥艿较惹凹釉夭降挠跋欤盐评┱孤肪斗⑸撕艽蟮淖方向靠近或跨越。通过线弹性有限元应力分析,得出沿裂纹扩展路径方向上裂纹前沿的载荷复合比,合理解释甀透春戏植郊釉亓盐评┱孤肪蹲1涔媛伞结合匪苄阅P秃蚃多轴疲劳损伤准则,运用“基于连测了转变区内裂纹扩展方向的逐渐转变过程。甋循环塑性模型能够合关键词:裂纹形貌,复合加载,扩展路径,疲劳损伤,裂纹扩展速率本文得到国家杰出青年科学基金一海外青年学者合作研究基金,变,此时裂纹扩展速率存在较大延迟现象,并且裂纹扩展路径逐渐向外载荷垂线续累积损伤的裂纹启裂和裂纹扩展统一预测模型”,@土盐评┱顾俾屎土盐评┱孤肪,并且准确预理描述植牧系牡苄杂ατΡ湎煊Γ换诰返牧盐魄把赜ατΡ涑。嘀崞@退鹕俗荚蜃既菲拦懒肆盐魄把馗浇钠@土盐评┱顾鹕艘约捌@筒余损伤;基于统一预测模型,精确预测了諭.Ⅱ型疲劳裂纹扩展行为,预测值与试验结果吻合较好。结构损伤、疲劳与断裂诹盐瞥珊说钠@推袅押土盐评┱雇骋荒P的资助。浙江工业大学博士学位论文Ⅱ
Ⅺ.。,.
甌,也甅琣..篶浙江工业大学博士学位论文,.瑃瑃瓻⑽”猘甦.,..,—琧,
/㈣石朗鵤丘痬主要符号说明圪ⅣⅡ裂纹长度扩展钡募釉匮反问过载时从缺口根部测量的裂纹长度口縨%,应力比缺口半径试样厚度外载荷作用线与缺口根部之间的距离加载幅度试验结束时的加载循环次数试验结束时最终裂纹扩展长度过载的最大载荷过载之前常幅加载的循环次数从外载荷作用线开始测量的裂纹长度试样宽度降南凳降闹甘应力强度因子范围甀透春掀@土盐评┱故匝榈募釉亟嵌甀透春掀@土盐评┱孤肪兜钠苯嵌加载频率当量应力强度因子范围陀αη慷纫蜃臃段Ⅱ型应力强度因子范围浙江工业大学博士学位论文火
涩镁蠛玏鸲,叩乃鹕饲婊尹有效应力强度因子范围记忆参数疲劳损伤疲劳持久极限裂纹前沿开始的极坐标方向每个加载循环疲劳损伤量每个加载循环的疲劳残余损伤量Ⅳ/痬口痬/口,缈甀透春掀@土盐评┱沟脑睾筛春媳从外载荷作用线测量的表面层裂纹长度从外载荷作用线测量的中心层裂纹长度裂纹扩展形貌的隧道深度弹性模量泊松比裂纹刚刚启裂时的加载循环次数中心层裂纹前沿刚刚启裂时的加载循环次数裂纹闭合程度系数正应力剪切应力对应于盯的塑性正应变对应于乃苄约羟杏Ρ实际断裂应力塑性应变能密度工轴与材料平面法线在矫嫔贤队暗募薪材料平面法线与岬募薪疲劳残余损伤量浙江工业大学博士学位论文丁臼盯~占
蛆冢痬冢畃加载方向改变前最后时刻的裂纹扩展方向沿着五方向上裂纹前沿与呓绲牡木嗬而而诓牧系阍は却嬖诘拿扛黾釉匮菲@退鹕痙,/加载方向改变前最后时刻的裂纹扩展速率琾,叩乃鹕饲婊每个加载循环的疲劳裂纹扩展损伤量裂纹前沿损伤区域的大小裂纹扩展长度浙江工业大学博士学位论文
作者签名:涤支咯日期:刃丫年月奕作者签名:涂日期:川年