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基于强度稳定综合理论的金属疲劳寿命研究
| 论文题名： | 基于强度稳定综合理论的金属疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 强度稳定综合理论;平衡状态参数;疲劳寿命;断裂力学 |
| 摘要： | 本文主要研究强度稳定综合理论的内涵及其在材料力学性能的相似性、疲劳寿命、弹塑性断裂力学和整理实验数据中的应用。论文各章的主要研究工作: (1)通过引入四个短语对综合理论的内容和计算方法进行全面表述,勾勒出整个综合理论的体系以及解决问题的方法论。对大深度载人潜水器钛合金耐压球壳的极限强度问题,提出基于切线模量因子Φt为参数的简便算法,以解决钛合金材料的物理非线性问题和较大厚度半径比带来的中厚度球壳问题以及初始缺陷的问题。并将计算结果与经验算式值、有限元数值结果以及实验结果进行对比分析。 (2)对大量船舶结构和飞机结构常用金属材料的性质曲线进行统计分析,分别建立材料无量纲应力应变曲线、相对应力和相对疲劳寿命的平衡状态参数曲线。通过材料性能曲线的参数Φt表达,发现多数材料间存在的相似性规律。材料的这种相似性规律可以使用PL(c,m)模型表达并应用于估算疲劳的局部应变值。 (3)应用衍生比例定律和S-N曲线,可以建立疲劳寿命的参数Φt表达式。根据平衡状态参数Φt与断裂韧度KIC存在的对应关系,分别得出关于应变疲劳寿命和应力疲劳寿命的折算裂纹长度的计算原理和方法。 (4)研究强度稳定综合理论的建模方法,比较分析该方法与灰色理论建模方法的联系和不同之处,将综合理论的建模方法拓展用于不同合金材料疲劳寿命的分析与预测,并应用于屈服应力的疲劳寿命估算,讨论拉伸曲线特征点对应疲劳寿命的灰关联分析。 (5)将综合理论解决非线性问题的方法引入到断裂力学领域。通过综合理论和断裂力学理论中的参量进行比较分析,建立基于综合理论的弹塑性断裂的表达和计算方法,并与COD方法、J积分等经典方法进行比较,建立各种COD设计曲线和设计公式的Φι～-ε统一表达式以及-Kcr～Φt(φ)的安全评定曲线。 (6)从材料的应力应变关系出发,运用PL(c,m)模型对压杆、受压板、加筋板、圆柱壳等承压结构的相关实验数据、规范表达和计算公式进行基于参数Φt法的格式化整理与说明。在相似性规律的基础上,利用综合理论对非对称循环疲劳寿命的试验数据进行描述和研究。还可以将该理论及方法应用于处理弹塑性断裂力学试验数据,并得出和若干经验公式表达的一致性。 |
| 作者： | 熊志鑫 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 佟福山 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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