基于場強(qiáng)法的結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測方法研究.pdf

1、疲勞損傷是橋梁、飛行器、海洋工程結(jié)構(gòu)及交通工具常見的破壞原因。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計人員越來越重視結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能。目前對處于單軸應(yīng)力狀態(tài)下構(gòu)件的疲勞壽命預(yù)測已經(jīng)日趨成熟,但對處于多軸復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下疲勞損傷的研究仍是難點(diǎn),疲勞損傷機(jī)理尚沒有得到統(tǒng)一。
　　場強(qiáng)法是近年來的研究熱點(diǎn)。與以往疲勞損傷評估方法不同的是,該方法提出一個疲勞損傷區(qū)域,以該區(qū)域內(nèi)的多個參量,例如應(yīng)力峰值、應(yīng)力梯度等評估構(gòu)件的疲勞損傷。本文選用區(qū)域疲勞損傷壽命評估方

2、法-應(yīng)力場強(qiáng)法作為疲勞壽命評估的工具。主要做了以下幾方面工作:
　　(1)系統(tǒng)、全面地闡述了場強(qiáng)法的基本理論和預(yù)測構(gòu)件疲勞壽命的基本流程。結(jié)合塊譜載荷下的試驗(yàn)結(jié)果,通過對材料為LY12-CZ的帶孔薄板構(gòu)件的有限元分析及應(yīng)力場數(shù)值求解,獲得該構(gòu)件的局部應(yīng)力場場強(qiáng),并利用ANSYS軟件提供的APDL參數(shù)化語言編制了求解應(yīng)力場強(qiáng)的程序,根據(jù)材料S-N曲線,得到該構(gòu)件疲勞壽命的估計值。與其他方法相比,驗(yàn)證了場強(qiáng)法預(yù)測疲勞壽命的精度;

3、>　　(2)在場強(qiáng)思想的基礎(chǔ)上,提出疲勞損傷區(qū)域構(gòu)造方程,使疲勞損傷區(qū)域能夠綜合考慮缺口幾何形狀、載荷以及材料性能的影響;仿真結(jié)果表明采用改進(jìn)的損傷區(qū)域定義,能較好地實(shí)現(xiàn)疲勞壽命預(yù)測;
　　(3)臨界面法可以考慮多軸應(yīng)力狀態(tài)的影響。本文通過一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)分析和莫爾強(qiáng)度理論給出了臨界面的確定方法和臨界面上應(yīng)力的計算方法。由于在高周疲勞壽命中裂紋萌生壽命占整個壽命區(qū)間的絕大部分,采用剪切應(yīng)力作為疲勞破壞函數(shù)預(yù)測構(gòu)件疲勞壽命。最后,論文