基于实验的缺口试件疲劳寿命评估方法比较研究

摘要

零件和结构的疲劳寿命预测对于工程实际的重要性是不言而喻的，无数的工程师和科学家依据各种疲劳失效实例和假设建立起了不同的疲劳寿命预测方法。
　　本文以45＃钢缺口试样为研究对象，结合疲劳实验对缺口试件的四种疲劳寿命评估方法的实用性与准确性进行对比研究，所作具体工作如下：
　　根据相关国内外疲劳试验标准确定了光滑试样、U形缺口试样、半圆形缺口试样的尺寸，结合ABAQUS有限元分析结果，分别采用名义应力法、局部应力应变法、TCD算法中的点方法和线方法四种方法对两种缺口试件在四种应力级下疲劳寿命进行分析。
　　在疲劳试验机上针对不同试样选取四种应力级进行疲劳试验，根据外推试验法对试验数据进行处理获取了不同应力级下的试验疲劳寿命，将不同理论疲劳寿命分析结果与疲劳试验寿命数据进行对比分析，研究发现传统TCD算法在本文研究条件下并不适用，遂采用1?KT参数对标准TCD算法进行修正，得到了以下结论：
　　1.求解缺口部件的理论应力集中系数可采用有限元方法代替查表法，更适合工程实践；
　　2.相比于其他三种方法，名义应力法计算过程最为简单，但由于其只考虑了应力集中效应，预测结果偏于危险；
　　3.局部应力应变法的低周疲劳预测结果较为保守，中高周疲劳预测精度相较于名义应力法有很大提高；
　　4.修正TCD算法综合了线弹性断裂力学、应力集中效应并结合有限元分析软件获取的缺口根部附近应力场得到了更为接近试验寿命的结果，其中线方法相对于点方法在本文的研究条件下获取了更为准确的疲劳寿命预测结果.
　　总结发现修正的TCD算法在本文的研究条件下，预测45＃钢缺口试件的疲劳寿命比传统方法有更强的实用性与准确性，为工程疲劳寿命估算提供了一种新理论计算方法，有很大工程实际意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 疲劳寿命预测的发展历史

1.3 预测疲劳寿命的主要方法

1.4 本文的主要研究内容

2 缺口试件疲劳寿命评估方法

2.1 前言

2.2 名义应力法

2.3 局部应力应变法

2.4 疲劳损伤累积理论

2.5 关键距离理论

3 基于不同疲劳寿命评估方法的理论计算

3.1 前言

3.2 缺口试样尺寸确定

3.3 缺口试件的有限元分析

3.4 基于名义应力法的缺口试件疲劳寿命预测

3.5 基于局部应力应变法的缺口试件疲劳寿命预测

3.6 基于TCD算法的缺口试件疲劳寿命预测

3.7 本章小结

4 试样制备及疲劳寿命试验研究

4.1 前言

4.2 试样制备

4.3 化学成分测定

4.4 光滑试样拉伸试验

4.5 疲劳试验方法

4.6 试验设备与试验条件

4.7 试验结果及数据处理

4.8 本章小结

5 基于不同疲劳寿命评估方法对比分析

5.1 前言

5.2 1?KT修正TCD算法

5.3 疲劳寿命预测方法对比分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历

在学期间发表的学术论文与研究成果