鋼結構構件拉-壓疲勞損傷有限元數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、分類號TU391學號1311240902而姿逢故科妓?營學位論文鋼結構構件拉壓疲勞損傷有限元數(shù)值模擬及實驗研究作者?李蒙___________指導教師姓名一劉俊卿_教授_申請學位級別碩士專業(yè)名稱力學論文提交日期切1?10論女答辯日期jMjJ^學位授予單位而要造疫斜技太%答辯委員會主席門玉明教授評閱?門玉明教授_起冬教授西安建筑科技?學碩士學位論文鋼結構構件拉壓疲勞損傷有限元數(shù)值模擬及實驗研究專業(yè):力學項士生:李蒙指導教師:劉俊卿教授摘要

2、鋼結構疲勞損傷問題往往發(fā)生在低應力、低變形的情況下，因而破壞出現(xiàn)的征兆更隱蔽，造成的損失也更加巨?。據(jù)工程破壞事例統(tǒng)計，?約50%到90%的破壞斷裂問題均是由疲勞損傷引起，由此可見疲勞損傷問題的分析具有重要意義。本文以彈塑性損傷力學、有限元理論為基礎，結合前?的研究結果，對Lemaitre損傷本構關系進行相關修正，并應用到疲勞破壞分析中，提出了高低周疲勞損傷本構方程。在ANSYSUSERMAT子程序接口下編寫開發(fā)了基于疲勞損傷本構方程的

3、用戶子程序，對疲勞破壞問題進行程序化設計。在理論分析的基礎上，采用圓臺肩形試件和圓孔槽形試件模擬鋼結構構件易發(fā)生疲勞破壞的應力分布形式，進行拉壓疲勞實驗。并結合文中提出的疲勞損傷本構方程子程序計算試件的應力響應和疲勞壽命，與實驗結果比較驗證本文提出的有限元分析方法的合理性與適用性。從分析結果得到，提出的有限元分析方法計算結果?致是實驗結果的下限0同時分析結果還反映出疲勞破壞問題的破壞部位高度集中:在整個循環(huán)壽命過程中，損傷僅在材料局部出

4、現(xiàn)，且不同部位損傷起始不同。隨著材料應力分布集中程度的降低，損傷導致材料承載能力顯著下降時的循環(huán)壽命也相應增?，因而應力集中程度的降低也顯著提高了材料的疲勞極限。本文建立的有限元分析方法采用增量型本構方程，適用于比例加載和非比例加載的情況0且子程序本身包含基于疲勞損傷的USERMAT子程序和基于APDL語言的?38宏文件，適合于工程問題程序化設計，可對工程設計提供?定的參考。關鍵詞:高低周疲勞，疲勞損傷本構方程，USERMAT，有限元模