噴丸殘余應力對裂紋擴展疲勞壽命影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、構件在循環(huán)載荷作用下將產生微裂紋，導致其強度、剛度等的下降，微裂紋積累到一定程度就會形成擴展裂紋，最終造成疲勞斷裂破壞。工程實際中絕大多數(shù)金屬零部件在循環(huán)變化的載荷下工作，據(jù)統(tǒng)計各類機件破壞總數(shù)的80％-90％都是由疲勞斷裂引起的。掌握裂紋擴展一般規(guī)律及控制裂紋的擴展非常重要且很有必要，如何阻礙金屬構件中裂紋擴展從而避免疲勞斷裂破壞的發(fā)生，以及提高受損件的安全壽命，是工程實踐中避免災難性事故急需解決的問題。本文基于疲勞斷裂理論，借助于A

2、BAQUS軟件采用數(shù)值模擬的方法，對試樣裂紋擴展疲勞壽命進行了預測及驗證，在此基礎上討論了噴丸強化處理對裂紋擴展疲勞壽命的影響，主要研究內容如下:
　　(1)為預測裂紋擴展疲勞壽命，基于虛擬裂紋閉合技術(VCCT)計算界面單元內裂尖的斷裂能釋放率，并通過斷裂準則控制開裂，采用直接循環(huán)法得到循環(huán)載荷作用下低周疲勞計算的穩(wěn)定響應。為了加速低周疲勞分析，采用了損傷插值技術，即一定循環(huán)次數(shù)后沿界面在裂尖處向前釋放至少一個單元長度。

3、　　(2)為預測噴丸強化對裂紋擴展疲勞壽命的影響，上述基于線彈性斷裂力學的預測方法已不再適用，采用基于塑性誘導裂紋閉合理論的疲勞壽命預測方法。選取合適的材料塑性強化模型，并通過用戶子程序SIGINI添加噴丸殘余應力作為受噴試樣的初始應力。通過該有限元模型求解出每個裂紋擴展步的裂紋張開力，從而求出有效應力強度因子，進而預測裂紋擴展的疲勞壽命。通過預測結果與實驗結果的對比，驗證了所建模型與疲勞壽命預測方法的正確性。
　　(3)基于上述