一、金属材料疲劳极限的估算（论文文献综述）
王袁哲[1]（2021）在《高寒区送水车运行寿命可靠性与传热特性研究》文中研究指明寒区送水车作为一种重要的特种运输车辆,在高寒地区灾难救助、物资运送等较为严苛工况下的运输任务中具有重要的战略意义。由于其在越野路面与极寒低温环境行驶工况的特殊性,使得其越野运行寿命的可靠性,以及低温环境下的防结冰保温性能研究具有十分重要的意义。基于此,本课题通过理论计算与仿真分析,对运水车寿命设计可靠性与保温性能进行系统研究,为寒区运水车结构设计提供参考。本文主要研究内容与结论如下:1.对水车行驶过程中的路面激励输入进行了研究,通过傅里叶逆变换法结合路面功率谱密度函数得到了不同路面等级下的路面载荷谱,建立了运水车液体晃动压力计算的有限元模型,将得到的路面载荷谱以时间函数的形式施加并车辆行驶中的路面约束,设置相关边界条件得到了正常行驶、转弯、刹车工况的液体压力分布结果,并进一步建立了液体压力以函数的形式施加于运水车流固间接耦合计算的方法。2.以某型运水车为对象,建立了运水车结构强度计算的有限元模型,并对其进行了动态行驶、转弯、刹车工况下的力学分析计算,提取出了翼板总成、阻浪板、副车架、罐体等关键部分的应力计算结果云图并对其进行分析。分析结果表明运水车关键承载部位的应力水平均未超过其使用材料许用应力,验证了方案静强度设计的安全性。3.研究了运水车关键部位的疲劳可靠性,提取了阻浪板总成应力较大点的应力-时间曲线,通过雨流计数法结合Matlab软件编写程序对应力幅值与平均应力进行统计。利用Goodman公式将得到的平均应力修正为可以用于疲劳计算的应力比等于-1的对称循环条件下的平均应力,并得到了材料的简化S-N曲线。通过Miner线性累积损伤理论计算获得了阻浪板对应0.3万公里、2万公里、5万公里、10万公里行驶里程下的安全系数。4.研究了运水车罐体部分在极寒条件下的保温性能,对其传热方式进行了分析,针对热量散失影响较大的对流换热,运用CFD软件对罐体外蒙皮与外界空气之间的对流换热系数进行了计算。最后根据保温罐体的结构特性,分别建立了三维与二维有限元计算模型,对四分之一罐体与散热危险截面进行了热仿真,对24小时后的温度分布结果与热量散失结果进行了分析,获到了散热较为严重的部位,结果表明罐体内运输饮用水在24小时后仍旧可以保持零度以上,罐体保温结构设计能满足设计要求。
曹东东[2]（2021）在《基于红外热像法对有色金属材料疲劳性能的研究》文中进行了进一步梳理红外热像法是一种基于能量耗散理论的疲劳测试新方法。这种方法具有快速、无损、实时等诸多优点,与传统疲劳测试方法相比具有极大的优势。同时,红外热像法从热力学角度出发,研究能量耗散与材料微观组织演化的关系,为探究金属材料疲劳断裂机理提供了新的手段,在工程设计与应用及新材料研究开发中均有着广阔的应用前景。本文探究了外部热源、热弹性、热传导、固有耗散对红外热像法实验结果的影响,发现固有耗散源是引起试样表面温度变化的主要因素,热弹性源与热传导源对温度变化影响较小,而外部热源引起的温度噪声会对测量结果产生影响,需要采取屏蔽措施加以抑制。目前广泛使用的Luong法在测定疲劳极限时,并未规定如何准确确定温升拐点,本文利用红外热像法获取工业纯钛疲劳循环应力加载过程中试样表面温度变化,基于固有耗散理论和疲劳损伤机理,提出以弹性极限作为热像数据分界限进行Luong法线性拟合的新方法,在唯一测定温升拐点的基础上快速准确预测了 TA1工业纯钛的疲劳极限。结合红外热像法在铝合金疲劳极限测定中的应用,对该方法在材料中的适用范围进行了讨论。为对本文提出的优化Luong法机理进行研究,通过数字图像相关技术（Digital Image Correlation,以下简称DIC）与定位跟踪观察实验,对疲劳循环应力加载过程中应变与微观组织演化进行了研究,揭示了材料发生弹塑性转变时微观组织演化与固有耗散机制转变的对应关系。利用Risitano提出的红外热像拉伸实验获取疲劳极限,并与升降法和优化Luong法测定结果进行了比较。
胡聪[3]（2021）在《复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能研究》文中研究指明钢结构因具备诸多优点而被广泛使用于桥梁建设中。但由于长期服役于交变荷载下,钢结构易发生疲劳破坏,严重影响桥梁结构安全。对于存在腐蚀介质、火灾高温等的复杂环境中,理论上就更加难以准确预估钢桥的剩余疲劳寿命。焊接接头作为钢桥最主要的连接方式之一,在实际工程中多处于复杂环境和交变荷载的耦合作用中,因而开展复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能的研究就很有必要。本文以母材为Q420q D高强钢的两种不同连接形式的焊接接头为研究对象,基于有限元与试验相结合的方法分析了腐蚀介质和火灾高温对焊接接头疲劳性能的影响。参照设计尺寸建立两种焊接接头的有限元模型,针对无处理、仅腐蚀处理和腐蚀与火灾处理三种工况,基于S-N曲线法对两种焊接接头疲劳寿命进行估算,并进行了两种焊接接头三种工况下的6组×10根试件的疲劳试验,研究了三种工况下两种焊接接头的疲劳性能变化规律,为既有钢桥的剩余疲劳寿命评估和待建钢桥的抗疲劳、抗火设计提供理论基础和参考依据。主要完成的研究内容及成果如下:（1）对钢桥焊接接头疲劳问题的研究现状进行了介绍,总结了钢桥焊接结构疲劳寿命评估方法,介绍了钢桥的腐蚀类型、影响因素、预测模型和腐蚀试验,概述了钢桥腐蚀疲劳破坏机理和影响因素,阐述了火灾高温对焊接接头残余应力分布和大小的影响,并对现有的焊接过程有限元分析方法和理论进行了简要的概括介绍。（2）参照国内外文献和实际试验条件设计两种焊接接头:十字接头和搭接接头。基于ANSYS有限元软件平台建立了两种焊接接头的三维几何模型,采用热-应力耦合场分析顺序法,应用组合热源,结合生死单元技术,焊后按火灾标准升温曲线对焊接接头施加火灾温度荷载,获得了焊接过程和火灾高温处理过程中的焊接接头瞬态温度场、空间残余应力的大小和分布规律。结果表明,焊接过程中,十字接头焊缝熔池最高温度接近2500℃,搭接接头焊缝熔池最高温度超过2700℃,均超过了Q420q D钢室温时的熔点,且节点温度离热源越近,温度越高。火灾高温处理后,两种焊接接头的残余应力呈现不同程度的下降,且残余应力大体按位置呈对称分布。（3）建立了单个角焊缝含不等数量腐蚀坑的两种焊接接头静力分析模型,获得了单个角焊缝中腐蚀坑数量与应力集中系数、疲劳寿命之间的变化关系,并基于FE-SAFE软件预测了三种工况模型的疲劳寿命。结果表明,搭接接头的应力集中系数要大于十字接头的应力集中系数,两种焊接接头在相同应力荷载下,无处理模型、腐蚀与火灾模型和仅腐蚀模型的疲劳寿命依次递减,且十字接头的疲劳寿命始终高于搭接接头的疲劳寿命。（4）进行了两种焊接接头三种工况下的疲劳试验,获得了相应的S-N曲线,分析了疲劳断口宏观结构、微观结构和疲劳损伤。基于数值模拟结果和各国规范设计曲线对两种焊接接头的疲劳特性和疲劳寿命给予评价。结果表明,腐蚀介质和火灾高温的确会对焊接接头的疲劳性能产生影响。三种工况下,十字接头的疲劳强度均大于搭接接头的疲劳强度,且两种焊接接头实际疲劳寿命较好的吻合了数值模拟结果。仅腐蚀处理的两种焊接接头受腐蚀时间和腐蚀程度等影响与各国船级社规范设计曲线公式计算值相差较大;GB规范设计曲线能够较好地评估无处理和腐蚀与火灾处理这两种焊接接头的疲劳寿命。
邱斌[4]（2021）在《设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究》文中提出平板网架结构广泛应用于设置悬挂吊车的工业建筑中,随着我国建筑业和工业的迅速发展,悬挂吊车的数量、吨位及运行频率在不断地增加,由此引发的网架结构疲劳问题日益凸显。本文依托国家自然科学基金面上项目（51578357）“基于健康监测的平板网架结构疲劳动态可靠性分析与疲劳寿命评估”,针对设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命进行了深入的研究。论文的主要研究工作及结论如下:（1）针对在役网架结构在悬挂吊车作用下的应力状态进行现场实测,分析了网架结构的应力变化规律以及悬挂吊车的载荷效应特点。结果表明,在吊车荷载作用下,网架结构的应力呈现出明显的周期性变化规律,悬挂吊车荷载效应具有很强的区域性。利用有限元软件对网架结构在吊车荷载作用下的应力状况进行模拟,分析结果与实测值吻合较好。（2）基于网架结构的实测载荷数据,结合数据信号处理、雨流计数及数理统计等方法,编制了设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱。在此基础上,探讨了网架结构疲劳应力频值谱的理论编制方法,并得到了网架结构在不同荷重分布参数下的疲劳应力频值谱,为设置悬挂吊车的网架结构疲劳寿命分析提供依据。（3）针对网架结构中螺栓球节点用M30高强度螺栓连接的常幅和变幅疲劳性能开展了试验研究,发现疲劳破坏均发生在螺栓与球啮合处的第一圈螺纹位置,并建立了常幅和变幅疲劳S-N曲线。通过疲劳断口形貌分析及螺栓应力的数值模拟,分析了螺栓球节点中高强螺栓的疲劳失效机理。此外,开展了M30高强螺栓在欠拧情况下的常幅疲劳试验,得到了相应的S-N曲线。通过对比发现M30高强螺栓在仅拧入3个螺栓深度的情况下,其疲劳强度大幅降低。（4）对螺栓球节点中高强螺栓的应力集中问题进行了数值分析,探讨了两种不同的建模方式以及不同网格划分尺寸对高强螺栓应力计算结果的影响,并选取合适的有限元模型计算了高强螺栓的应力集中系数和疲劳缺口系数。同时对螺栓球节点中高强螺栓连接的应力集中系数进行了参数化分析,进一步揭示了螺栓球节点中高强螺栓的疲劳破坏机理。（5）采用S-N曲线法、局部应变法及损伤容限设计法对螺栓球节点中M30高强螺栓的疲劳寿命进行评估。结合已有的疲劳试验数据及理论分析,针对三种疲劳寿命评估方法在其计算参数方面提出了修正建议。结果表明,参数修正后的方法具有较高的评估精度,适用于高强螺栓的疲劳寿命分析。（6）基于Palmgren-Miner线性损伤累积理论及疲劳强度S-N曲线,对网架中所测关键构件的两类节点构造细节的疲劳寿命进行评估。随后,建立了基于线性损伤累积理论的网架结构疲劳失效极限状态方程,探讨了方程中各参量的概率分布特征及参数取值,采用Monte-Carlo模拟法计算了所测关键构件的可靠度指标,并讨论了疲劳载荷效应增长率及吊车荷载增大对疲劳可靠度指标的影响规律。结果表明,是否考虑低应力幅损伤程度减弱,对疲劳可靠度指标计算结果影响很大,作低应力幅损伤弱化处理后,可靠度指标明显提高。随着服役时间的延长,疲劳载荷效应增长率越大,疲劳可靠度指标越低。随着吊车荷载的增大,疲劳可靠度指标降低显着。
韩金锁[5]（2021）在《飞轮储能转子寿命与疲劳断裂分析》文中研究表明我国能源进入高质量发展新阶段,风电、光伏等可再生能源逐渐从补充能源成为主力能源,直接导致电网稳定性问题日益突出。另一方面,随着碳达峰,碳中和达到窗口期,降低碳排放量成为急需解决的问题。飞轮储能作为物理储能中的典型形式,具备改善电网灵活性能力的同时,还可以极大程度降低化学电池消耗,对推动我国能源体制改革具有重要意义。本文针以大功率重载钢制储能飞轮转子为对象,通过理论分析、有限元模拟、解析计算等方法,对理想转子和缺陷状态下的转子做了寿命与疲劳断裂分析,为深入了解储能系统在运行时转子的受力与疲劳断裂特性,合理延长飞轮服役寿命和安全可靠运行提供技术支持,论文的主要研究工作如下:（1）研究了飞轮转子在高速旋转状态下的应力特征,讨论飞轮在进行充放电时的应力分布和变化规律,将有限元分析应力结果与解析计算结果进行对比验证。分析结果表明:飞轮在运行时最大应力出现在飞轮轴颈连接处,飞轮在出厂时需要考虑消除飞轮轴颈位置处的应力集中。（2）以理想状态下的飞轮转子为对象,根据设定工况构建载荷谱,计算得到了飞轮在满载工况下的疲劳寿命,推导计算得到了飞轮转子的应力强度因子标准化模型,为转子类结构件的疲劳寿命计算与疲劳断裂分析提供了参考依据。（3）在转子上的五个关键点建立虚拟裂纹模型,结合Paris公式与裂纹迟滞效应对飞轮进行了疲劳裂纹萌生、残余强度与疲劳裂纹拓展分析。结果表明:裂纹处的周向应力对转子FCG（疲劳裂纹扩展）寿命影响很大,轴颈连接处与转子心部产生裂纹后,其FCG寿命远小于其他位置,并且在飞轮运行过程中,加入适量的单峰过载,可以使裂纹尖端钝化,延长转子服役寿命。
吴圣川,任鑫焱,康国政,马利军,张晓军,钱坤才,滕万秀[6]（2021）在《铁路车辆部件抗疲劳评估的进展与挑战》文中研究表明从铁路车辆的安全运用及服役评估出发,论述了转向架部件（如构架、车轴等）的抗疲劳评估及应用进展,重点分析了合金钢EA4T车轴和碳素钢S38C车轴的设计理念差别,阐明了车轴运用评估中存在的难定量和过保守的理论局限性;首创了"名义应力"+"损伤容限"有机融合的阶梯疲劳评估方法,给出了样本信息聚集改进原理、基于单轴拉伸的裂纹扩展模型、应力-缺陷-寿命的三参数评估图和表面残余应力重建等四大关键技术。分析结果表明:基于传统名义应力法的抗疲劳设计给出的寿命预测偏于保守,导致车辆部件维修不足或者过度维修;基于单轴拉伸性能的新型裂纹扩展模型的精度优于NASGRO方程;Kitagawa-Takahashi图把基于名义应力的疲劳极限和基于断裂力学的缺陷特征有机关联起来,比Goodman图更直观、定量和全面;基于表面单位压力法,获得了与实测结果一致的S38C车轴的压缩残余应力分布,表明压缩残余应力的引入提高了新干线车轴的抗微动磨损能力和抗疲劳裂纹扩展能力;广域环境服役、超高周疲劳、增材修复再制造、断裂求解技术及动力学和强度学结合等问题成为未来研究的重要课题。
秦胜欢[7]（2021）在《金属材料缺口试件考虑应变梯度的多轴低周疲劳寿命评估》文中提出疲劳问题经过很多年的研究,目前仍未得到很好解决,因疲劳破坏而引发的事故仍时有发生。尤其是缺口构件,因为缺口区域变形很不均匀,存在应变梯度,试验发现与光滑构件的疲劳规律有很大区别。以往对缺口构件疲劳规律的研究,应变梯度影响主要体现在对特征应变或特征应力的修正上,很少有从应变梯度对材料本构行为影响的基础上开展材料疲劳性能的研究。本文以Q235钢材及粉末高温合金FGH96材料为主要研究对象,通过疲劳试验与有限元数值模拟相结合的方法,针对受到应变梯度影响的金属材料试件疲劳问题展开研究。首先,为研究在单轴加载条件下缺口试件的疲劳规律及应变梯度的影响,开展了Q235材料光滑试件及4种尺寸的U型缺口试件的单轴拉压疲劳试验,证实了缺口试件的疲劳寿命曲线都与光滑试件存在较大的差别。为研究在多轴加载条件下缺口实心试件的疲劳规律及应变梯度的影响,进而分别开展了FGH96材料光滑实心、空心试件的高温单轴及多轴疲劳试验,以及两种类型的缺口实心试件的高温多轴疲劳试验。FGH96缺口实心试件在承受拉扭复合加载时其缺口根部产生了复杂的应变梯度分布,其疲劳寿命规律与光滑试件有很大差异。对FGH96实心及空心试件的高温疲劳试验,观察了断口的裂纹源、裂纹扩展区及最终断裂区,发现裂纹源易在偏析化合物所在位置附近形成,最终断裂区不均匀分布且有沿晶断裂、韧窝、滑移断裂等特征,这些特征与到裂纹源的距离有较大关联。疲劳试验结果表明,若不考虑应变梯度的影响,采用名义应力应变法或局部应力应变法在预测或评估缺口试件疲劳寿命时都将出现很大的偏差。考虑应变梯度对材料循环本构行为和疲劳性能的影响,参照低阶应变梯度理论,本文将应变梯度引入循环塑性本构模型,以反映其对材料硬化性能影响;在此基础上提出了一种可以考虑应变梯度影响的循环塑性本构模型。编写了计算应变梯度的ABAQUS有限元分析软件的UEL用户单元子程序和计算材料本构关系的用户材料子程序UMAT,利用这两者进行考虑应变梯度影响的Chaboche循环塑性本构行为分析。参照Fleck研究的细丝扭转试验实例,对该有限元方法进行了有效性检验,模拟结果证实了方法的合理性。针对模型中应变梯度相关参数的标定问题,提出了一种利用数字图像处理技术测量缺口试件缺口根部表面应变分布的方法,用此方法可确定试验材料缺口试件缺口根部表面的应变梯度。最后,将本文提出的考虑应变梯度影响的本构模型用于受应变梯度影响的试件的疲劳寿命评估。采用新模型对缺口试件及受扭实心试件在各自加载条件下的疲劳试验进行数值模拟,根据模拟得到的试件缺口处的残余等效塑性应变来对受应变梯度影响的试件疲劳寿命进行评估。与未考虑应变梯度影响的有限元法及临界距离法进行比较,结果表明,利用本文提出的考虑应变梯度影响的Chaboche模型的应变分析结果,所预测的疲劳寿命无论对于Q235缺口试件的单轴拉压疲劳试验、FGH96实心试件单轴扭转疲劳试验或者是FGH96缺口试件复合拉扭疲劳试验的实测结果都更为吻合。
杨文平[8]（2020）在《金属高周疲劳能量耗散和疲劳性能快速评估方法研究》文中进行了进一步梳理由于疲劳失效的突发性特点,可能会造成不可预期的灾难事故,并带来巨大的经济损失。随着现代工业的发展,工程中对机械结构和设备的疲劳性能需求越来越高。疲劳问题的本质较为复杂,材料的疲劳及损伤破坏机理仍处于进一步研究阶段,因此针对材料进行疲劳损伤宏微观机理研究和疲劳性能评估,可以为机械结构的可靠性和安全性提供保障,以避免疲劳失效带来的严重后果。在进行材料疲劳性能评估时,传统的疲劳试验存在周期长、耗费高和效率低等缺点,严重限制了新材料的开发和结构的设计进程。大量研究表明,材料的疲劳过程本质上是一个伴随着温度变化的不可逆能量耗散过程,根据材料疲劳过程中的温度场演化,不仅可以基于能量耗散这一本质因素来探究疲劳损伤的机理,而且可以快速预测材料的疲劳性能参数,新兴发展的红外热成像技术在测温方面的无损、实时和非接触等特点为上述的材料疲劳性能研究过程提供了技术支持。本文以金属的高周疲劳为研究对象,基于温度场演化和能量耗散理论,推导更精确的能量耗散测算方法,从而进一步完善采用红外热像法快速评估金属高周疲劳性能的理论体系。通过实验和数值模拟的手段验证方法的有效性和精度,并对不同时效处理的马氏体不锈钢进行疲劳研究,探讨疲劳与材料微观组织结构的相关关系。本文的主要工作如下:（1）基于连续介质热力学的能量守恒和熵增定律,结合传热学理论,在金属高周疲劳过程的热力耦合模型中考虑对流和辐射换热的影响,提出改进双指数函数法以提高能量耗散测算精度。对比分析常用的几种能量耗散测算方法与本文方法的误差来源,并通过实验和模拟的手段验证本文方法的正确性和精度。研究发现,在进行金属高周疲劳能量耗散测算时,热对流（包括自然对流和强制对流）和热辐射引起的热量损失的比重相对较大,不可以直接忽略。能量耗散是采用红外热像法进行疲劳性能快速评估的关键指标,其测算精度的提高对于疲劳机理的研究和疲劳参数的准确预测意义重大。（2）从疲劳试验中应力水平低于疲劳极限时仍然可以观测到温升这一现象出发,将疲劳试验中产生的不可逆能量耗散分为不引起损伤的滞弹性耗散和引起损伤的非弹性耗散,引入滞弹性和弹塑性本构,分别建立两种能量耗散与疲劳载荷的关系,提出了一种新的金属高周疲劳性能快速评估方法,其中包括疲劳极限和三参数S-N曲线的快速预测。考虑到疲劳的分散性特点,结合概率统计相关理论,形成了具有可靠度的金属高周疲劳三参数P-S-N曲线快速预测方法,并分析验证其准确性。上述研究可以进一步完善基于温度场演化的金属高周疲劳性能和可靠性快速评估理论体系。（3）以三种不同时效热处理的FV520B马氏体沉淀硬化不锈钢为研究对象,通过红外热像法快速预测三种材料的疲劳性能参数,结合微观组织和疲劳断口分析微观结构与能量耗散以及疲劳性能的联系。疲劳性能的快速评估可以大大缩短新材料的开发进程,而且对获取最优力学性能的材料热处理流程具有指导意义。
李照广[9]（2020）在《铁路桥梁减震榫和榫形防落梁装置的低周疲劳研究》文中研究指明近年来,随着我国铁路建设的快速发展,铁路桥梁的减隔震技术受到重视,。其中基于位移耗能的减震榫和榫形防落梁装置已成为铁路梁式桥的有效减隔震措施之一。目前,减震榫和榫形防落梁装置已成功且大量应用于高速铁路桥梁的减隔震设计与建设中,展现出良好的经济价值和广阔的发展前景。本文针对基于位移耗能的减震榫和榫形防落梁装置在低周疲劳寿命预测、损伤累积和低周疲劳性能等方面存在的研究不足,开展了相应的理论和试验研究。首先,提出了有效能量法和临界面能量组合法两种减震榫低周疲劳寿命的预测方法;之后基于已有的非线性损伤累积理论,对减震榫的低周疲劳损伤累积方法进行了研究;最后,对应用于连续梁桥的榫形防落梁装置开展了相应地低周疲劳性能试验研究,并给出了其低周疲劳损伤累积和寿命预测方法。主要研究工作如下:1.减震榫的滞回特性分析和低周疲劳寿命预测通过单悬臂减震榫试样的循环加载试验,分析了单级加载和逐级加载情况下减震榫滞回特性和能量变化。将减震榫作为纯弯构件,进行了力学分析并发现,塑性变形深度与减震榫的延性变形能力和能量变化直接相关。以与榫体的塑性变形深度相关的有效能量作为低周疲劳参数,提出了基于有效能量法的减震榫低周疲劳寿命预测模型。并通过单悬臂减震榫的低周疲劳试验对有效能量法模型的准确性进行了验证,结果表明计算结果与试验结果吻合良好。此外,与Masson-Coffin公式的计算结果相比,有效能量法预测精度有大幅提高。2.考虑剪切作用影响的低周疲劳寿命预测减震榫低周疲劳阶段的塑性行为适合用von Mises屈服条件、多线性随动硬化模型等描述。将地震作用下的减震榫视为弯剪构件,考虑剪切作用对疲劳损伤的驱动作用,以最大损伤平面上的塑性应变能作为低周疲劳参数,提出了临界平面法和能量法的组合方法,即临界面能量组合法,来预测减震榫的低周疲劳寿命。通过单悬臂减震榫疲劳试验,对其预测结果的准确性进行了验证。结果表明,考虑剪切作用影响的临界面能量组合法相较于其它方法具有更高的准确性。最后,基于临界面能量组合法得到了单悬臂减震榫的榫顶位移D与低周疲劳寿命Nf之间的幂指数关系曲线,该曲线为铁路梁式桥减震榫的低周疲劳寿命确定提供依据。3.多级载荷下的非线性疲劳损伤累积研究针对减震榫构件疲劳损伤累积的非线性特点,采用引入损伤累积影响函数的方法,综合考虑减震榫类型、前后级载荷交互作用和载荷幅值转换跨度等因素对疲劳损伤的影响,对现有非线性损伤Ye模型进行修正,提出了改进的疲劳损伤累积模型。通过分离式减震榫试样的多级加载试验,对改进的疲劳损伤模型的准确性进行了验证,结果表明,改进模型计算精度较原始模型有了显着提升。基于改进的疲劳损伤模型,分析了前后级载荷之间的相互作用、位移幅值转换跨度等对疲劳损伤累积的影响规律。以一座采用减震榫的铁路简支梁桥为例,计算了其在地震作用下减震榫的非线性损伤累积,结果表明,减震榫具有较强的承受地震作用的能力,可具备较长的服役周期。4.榫形防落梁装置的低周疲劳试验研究榫形防落梁装置是一种具有减震耗能功能的防落梁装置,它是对减震榫结构的改进和功能的拓展。为了研究榫形防落梁装置的塑性耗能能力和低周疲劳性能,采用循环加载的方法对四组试样进行了拟静力试验。结果表明,四组试样在位移荷载值超过自由活动位移以后,表现出了较好的延性性能和减震能力;试样在极限位移条件下具备较高的循环次数,表明榫形防落梁装置具有较好的低周疲劳性能。为了研究榫形防落梁装置的减震性能,采用时程分析方法对某三跨一联的铁路连续梁桥进行了地震作用下的动力分析,结果表明,设置榫形防落梁装置以后,连续梁桥的墩梁相对位移降低率最大接近70%,同时墩底应力也有所下降,表明榫形防落梁装置应用于连续梁桥时具备良好的减震效果。最后,采用本文的临界面能量组合法,对榫形防落梁装置的低周疲劳寿命进行了预测;采用改进的疲劳损伤累积模型对其非线性损伤累积进行了计算,计算结果与试验结果符合良好。
石车嗣[10]（2020）在《基于表面显微形貌的金属疲劳损伤表征及寿命预测方法》文中研究说明金属疲劳是工程结构和材料服役中常见的破坏形式,往往在无法预料的情形下导致灾难性事故,人们一直在探寻预防和评估的方法。疲劳破坏涉及复杂的过程,材料经历循环载荷作用后,其表面显微形貌不可避免地会有所变化,如何选择适当、能定量描述材料疲劳累积损伤的物理参量以及能否直接或间接的测量,并合理评估材料疲劳寿命和剩余寿命是关键问题。为此本文对材料疲劳损伤破坏机制、损伤演化的表面特征、细观数值模型和计算等方面开展以下试验与分析模型研究:（1）通过对310s不锈钢进行不同应变幅值下的拉压疲劳、扭转疲劳试验,研究相应情形下材料的滞回行为、标定反映其力学性能的模型参数,分析该材料在两种不同加载作用下抗疲劳特性的差异。并通过不同应变幅值下的循环稳定应力-应变滞回曲线比较分析,探讨该材料非Masing特性。（2）将经历不同应变幅下经历不同循环的310s不锈钢和HRB335钢两种材料试样进行单轴拉伸至断裂,基于试验研究发现经历了不同预疲劳循环的试样通过大变形拉伸后,在光学显微镜下能观察到试样颈缩部位明显呈现出与循环次数相关的裂痕分布差异,消耗寿命越多差异越明显,这一现象对于描述疲劳累积损伤具有重要意义。（3）针对金属试样表面裂痕的图像特征与疲劳寿命耗损强烈相关的现象,提出了采用“单位裂痕面积”作为表征疲劳累积损伤定量描述的新参量,并建议了评估材料经低周拉压循环后剩余寿命的新方法。该方法在指定应变幅循环下测得的单位裂痕面积随循环数增加的规律,可用于预测不同应变幅循环下的材料疲劳寿命和剩余寿命。（4）通过数值模拟计算和统计分析方法,从细观角度研究循环载荷下材料自由表面不均匀变形的演化规律及其与疲劳寿命的关系,发展了先于疲劳试验预测材料疲劳寿命的方法。在此基础上,建议了针对非Masing特性材料疲劳寿命预测的新方法,显着提高预测结果合理性。
二、金属材料疲劳极限的估算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、金属材料疲劳极限的估算（论文提纲范文）
（1）高寒区送水车运行寿命可靠性与传热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及其意义 |
| 1.2 寒区送水车概述 |
| 1.2.1 寒区送水罐车介绍 |
| 1.3 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.3.1 国内外疲劳与可靠性理论发展进程及其现状 |
| 1.3.2 水车传热特性计算的国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 2 寒区送水车行驶过程中液体晃动力学分析 |
| 2.1 Adina有限元软件简介 |
| 2.2 基于路面不平度的随机路面载荷谱的获取 |
| 2.2.1 路面不平度与路面载荷谱 |
| 2.2.2 路面载荷谱处理 |
| 2.3 运水车罐体内液体晃动力学性能分析 |
| 2.3.1 运水车模型介绍与简化 |
| 2.3.2 网格划分与边界条件设置 |
| 2.3.3 运水车正常行驶时液面压力分布分析 |
| 2.3.4 运水车刹车时液面压力分布分析 |
| 2.3.5 运水车转弯时液面压力分布分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 运水车行驶过程中整车结构强度分析 |
| 3.1 ANSYS APDL语言简介 |
| 3.2 水车模型建立与载荷施加 |
| 3.2.1 运水车三维几何模型构建 |
| 3.2.2 边界条件及载荷的施加 |
| 3.3 运水车整车动态与静态结构强度结果分析 |
| 3.3.1 正常行驶满载下的结果分析 |
| 3.3.2 转弯工况的结果分析 |
| 3.3.3 刹车工况的结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于Miner法则的运水车疲劳可靠性研究 |
| 4.1 结构的抗疲劳理论与设计方法 |
| 4.1.1 疲劳破坏特征 |
| 4.1.2 疲劳裂纹萌生与扩展机理 |
| 4.1.3 疲劳设计方法 |
| 4.2 基于时域的疲劳评定方法 |
| 4.2.1 应力时间历程获取 |
| 4.2.2 三点雨流计数法 |
| 4.2.3 雨流计数法的matlab程序实现 |
| 4.3 S—N曲线的获取 |
| 4.3.1 S-N曲线的数学表达 |
| 4.3.2 S-N曲线的估计 |
| 4.4 平均应力修正 |
| 4.5 基于Miner线性累计损伤准则的疲劳寿命评估方法 |
| 4.5.1 Miner线性累计损伤理论 |
| 4.5.2 变幅应力条件下的可靠性计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 寒区送水车传热特性计算 |
| 5.1 热分析基础 |
| 5.1.1 三种基本传热方式 |
| 5.1.2 三类边界条件 |
| 5.2 水车行驶过程中罐体的传热方式分析 |
| 5.2.1 接触热传导 |
| 5.2.2 对流换热 |
| 5.3 运水车对流换热系数计算方法 |
| 5.3.1 对流换热仿真模型的构建 |
| 5.3.2 运水车行驶过程中对流换热系数计算 |
| 5.4 运水车行驶过程中的保温性能分析 |
| 5.4.1 有限元模型构建 |
| 5.4.2 运水车三维传热特性分析 |
| 5.4.3 运水车二维传热特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（2）基于红外热像法对有色金属材料疲劳性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 疲劳研究概述 |
| 1.2.1 疲劳检测方法 |
| 1.2.2 金属疲劳损伤机理 |
| 1.3 红外热像法研究现状 |
| 1.3.1 红外热像法在疲劳极限测定中的应用 |
| 1.3.2 红外热像法在多种材料中的应用 |
| 1.3.3 数字图像相关技术在疲劳研究中的应用 |
| 1.3.4 红外热像法与微观组织表征研究 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 2 实验材料及研究方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 研究方法 |
| 2.3.1 拉伸实验 |
| 2.3.2 升降法疲劳实验 |
| 2.3.3 红外热像法疲劳实验 |
| 2.3.4 红外热像法与DIC联用实验 |
| 2.3.5 定位跟踪观察实验 |
| 3 能量耗散理论分析 |
| 3.1 非固有耗散源 |
| 3.2 固有耗散源 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 Luong法优化及应用 |
| 4.1 优化方法的提出 |
| 4.2 优化Luong法测定工业纯钛疲劳极限 |
| 4.3 优化Luong法在铝合金中的应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 优化Luong法的机理研究 |
| 5.1 红外热像法与DIC联用研究 |
| 5.2 定位跟踪疲劳微观组织演化过程 |
| 5.3 红外热像拉伸实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（3）复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 钢桥疲劳研究现状 |
| 1.2.1 钢桥疲劳研究进展 |
| 1.2.2 疲劳寿命评估方法 |
| 1.3 钢桥腐蚀研究现状 |
| 1.3.1 腐蚀破坏类型 |
| 1.3.2 腐蚀影响因素 |
| 1.3.3 腐蚀预测模型 |
| 1.3.4 腐蚀试验研究 |
| 1.4 钢桥腐蚀疲劳研究现状 |
| 1.4.1 腐蚀疲劳定义 |
| 1.4.2 腐蚀疲劳破坏机理 |
| 1.4.3 腐蚀疲劳影响因素 |
| 1.5 火灾高温后残余应力研究现状 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第二章 焊接过程有限元分析理论 |
| 2.1 焊接过程有限元分析的特点 |
| 2.2 焊接有限元模型的简化 |
| 2.3 焊接温度场分析计算的基本理论 |
| 2.3.1 传热学经典理论 |
| 2.3.2 焊接温度场的基本方程 |
| 2.3.3 非线性瞬态温度场热传导的有限元求解 |
| 2.4 焊接应力与变形场分析的基本理论 |
| 2.4.1 屈服准则 |
| 2.4.2 流动准则 |
| 2.4.3 强化准则 |
| 2.4.4 热弹塑性理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 焊接接头温度场与应力场数值分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 试件设计 |
| 3.3 有限元模型建立 |
| 3.3.1 建立三维几何模型 |
| 3.3.2 给定材料性能参数 |
| 3.3.3 单元选择与网格划分 |
| 3.3.4 移动热源选取与施加 |
| 3.3.5 采用生死单元技术 |
| 3.4 焊接热-应力耦合场有限元分析 |
| 3.4.1 瞬态温度场分析 |
| 3.4.2 焊接应力场分析 |
| 3.5 焊后火灾高温处理对焊接热-应力耦合场的影响 |
| 3.5.1 焊后火灾高温荷载施加 |
| 3.5.2 焊后火灾高温处理对温度场的影响 |
| 3.5.3 焊后火灾高温处理对应力场的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 焊接接头疲劳寿命有限元分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 腐蚀坑模型静力有限元分析 |
| 4.2.1 腐蚀坑的形成机理及其形貌探究 |
| 4.2.2 腐蚀坑有限元模型建立 |
| 4.2.3 有限元计算结果分析 |
| 4.3 FE-SAFE疲劳寿命分析 |
| 4.3.1 FE-SAFE软件介绍 |
| 4.3.2 FE-SAFE疲劳分析过程 |
| 4.3.3 不同工况下的疲劳寿命结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 复杂环境与应力场作用下焊接接头疲劳试验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 试验概况 |
| 5.2.1 材性拉伸试验 |
| 5.2.2 加速腐蚀试验 |
| 5.2.3 火灾高温试验 |
| 5.3 疲劳试验 |
| 5.3.1 试验设备及加载方案 |
| 5.3.2 试验现象及结果 |
| 5.4 试验结果分析与讨论 |
| 5.4.1 S-N曲线拟合 |
| 5.4.2 疲劳断口分析 |
| 5.4.3 疲劳损伤分析 |
| 5.4.4 对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论和展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外疲劳问题的研究进展 |
| 1.2.1 疲劳问题研究回顾与现状 |
| 1.2.2 疲劳寿命评估研究 |
| 1.2.3 疲劳载荷谱研究 |
| 1.2.4 疲劳可靠性研究 |
| 1.3 网架结构疲劳问题的研究进展 |
| 1.3.1 网架结构疲劳性能的研究进展 |
| 1.3.2 网架结构疲劳研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 设置悬挂吊车网架结构的应力实测与有限元分析 |
| 2.1 网架结构的基本概况 |
| 2.2 网架结构受力分析 |
| 2.2.1 基本设计参数 |
| 2.2.2 有限元模型建立 |
| 2.2.3 计算结果分析 |
| 2.3 网架结构的应力实测方案 |
| 2.3.1 应力测点布置 |
| 2.3.2 数据采集系统 |
| 2.3.3 应变传感器安装 |
| 2.3.4 现场测试与数据采集 |
| 2.4 网架结构的应力实测数据分析 |
| 2.4.1 吊车空载运行工况 |
| 2.4.2 吊车负重运行工况 |
| 2.4.3 吊车组合作业工况 |
| 2.4.4 吊车起吊和卸载工况 |
| 2.4.5 吊车刹车制动工况 |
| 2.4.6 邻跨吊车作业工况 |
| 2.5 吊车荷载作用下网架结构的有限元分析 |
| 2.5.1 网架结构的悬挂吊车荷载效应 |
| 2.5.2 吊车荷载的计算与模拟 |
| 2.5.3 有限元分析及验证 |
| 2.5.4 吊重增大后网架结构的应力分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱编制与理论分析 |
| 3.1 疲劳载荷数据的测取 |
| 3.2 载荷谱编制对象的确定 |
| 3.3 载荷数据处理与统计分析 |
| 3.3.1 载荷时间历程的压缩处理 |
| 3.3.2 载荷时间历程的平稳性检验 |
| 3.3.3 基于雨流计数法的统计计数 |
| 3.3.4 载荷幅均值的概率分布及检验 |
| 3.4 疲劳载荷谱的编制 |
| 3.4.1 极值荷载的确定 |
| 3.4.2 二维载荷谱编制 |
| 3.4.3 程序载荷谱编制 |
| 3.5 网架结构疲劳应力频值谱的理论分析 |
| 3.5.1 吊车载荷现场调查与统计分析 |
| 3.5.2 疲劳应力的数值计算与分析 |
| 3.5.3 网架结构的疲劳应力频值谱 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 螺栓球节点中M30 高强螺栓的疲劳性能试验研究 |
| 4.1 M30 高强螺栓的常幅疲劳性能试验 |
| 4.1.1 疲劳试件设计 |
| 4.1.2 高强螺栓的材料性能 |
| 4.1.3 试验设备及方法 |
| 4.1.4 试验结果与分析 |
| 4.1.5 疲劳失效机理分析 |
| 4.1.6 高周疲劳损伤模型 |
| 4.1.7 试验结果与规范值对比 |
| 4.2 M30 高强螺栓的变幅疲劳性能试验 |
| 4.2.1 疲劳试件 |
| 4.2.2 试验加载方案 |
| 4.2.3 变幅疲劳试验结果 |
| 4.2.4 变幅疲劳损伤 |
| 4.2.5 变幅疲劳S-N曲线 |
| 4.3 M30 高强螺栓欠拧的常幅疲劳性能试验 |
| 4.3.1 试验设计 |
| 4.3.2 试验加载方案 |
| 4.3.3 疲劳破坏形式 |
| 4.3.4 试验结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 螺栓球节点中高强度螺栓连接的疲劳寿命评估 |
| 5.1 高强螺栓的应力集中系数 |
| 5.1.1 V型切口的应力集中系数 |
| 5.1.2 高强螺栓应力集中的有限元分析 |
| 5.1.3 高强螺栓的应力集中系数 |
| 5.1.4 高强螺栓应力集中系数的参数分析 |
| 5.1.5 高强螺栓的疲劳缺口系数 |
| 5.2 S-N曲线法 |
| 5.2.1 光滑试件的S-N曲线估算 |
| 5.2.2 平均应力对疲劳寿命的影响 |
| 5.2.3 缺口效应对疲劳强度的影响 |
| 5.2.4 基于S-N曲线法的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.2.5 修正的S-N曲线法 |
| 5.3 局部应力应变法(LSA) |
| 5.3.1 概述 |
| 5.3.2 基于LSA的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.3.3 修正的局部应力应变法 |
| 5.4 损伤容限设计法(DTDM) |
| 5.4.1 应力强度因子和断裂韧性 |
| 5.4.2 疲劳裂纹扩展速率模型 |
| 5.4.3 高强螺栓裂纹扩展参数确定 |
| 5.4.4 基于DTDM的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.5 三种疲劳寿命评估方法对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 设置悬挂吊车网架结构的疲劳寿命及可靠性分析 |
| 6.1 基于累积损伤理论的网架结构疲劳寿命评估 |
| 6.1.1 焊接空心球节点连接的疲劳寿命评估 |
| 6.1.2 螺栓球节点高强螺栓连接的疲劳寿命评估 |
| 6.1.3 考虑吊车荷载增大后网架结构的疲劳寿命评估 |
| 6.2 基于累积损伤理论的网架结构疲劳可靠性分析 |
| 6.2.1 网架结构的疲劳极限状态方程 |
| 6.2.2 随机变量的概率分布特性 |
| 6.2.3 疲劳可靠度指标的计算方法 |
| 6.2.4 设置悬挂吊车的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.2.5 考虑吊车运行频率增长的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.2.6 考虑吊车荷载增大的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）飞轮储能转子寿命与疲劳断裂分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 飞轮转子的材料和结构形式 |
| 1.2.2 飞轮转子结构强度分析 |
| 1.2.3 钢制飞轮寿命与疲劳断裂分析研究进展 |
| 1.3 论文研究内容及章节结构 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文章节安排 |
| 第二章 飞轮储能转子结构及应力分析 |
| 2.1 飞轮储能单元 |
| 2.1.1 单元结构及充放电运行方式 |
| 2.1.2 飞轮转子的能量 |
| 2.2 飞轮转子应力解析计算 |
| 2.3 飞轮转子应力场有限元分析 |
| 2.3.1 有限元模型的建立 |
| 2.3.2 材料特性及边界条件设定 |
| 2.3.3 分析结果讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 飞轮转子疲劳寿命计算 |
| 3.1 疲劳基本知识 |
| 3.1.1 疲劳破坏特点 |
| 3.1.2 疲劳的分类 |
| 3.1.3 疲劳累积损伤理论 |
| 3.1.4 应力与载荷 |
| 3.2 疲劳寿命分析方法 |
| 3.2.1 名义应力(S-N)法 |
| 3.2.2 局部应力应变法 |
| 3.2.3 损伤容限法 |
| 3.3 S-N曲线及载荷谱构建 |
| 3.3.1 材料S-N曲线 |
| 3.3.2 载荷谱及其构建 |
| 3.4 飞轮转子疲劳寿命分析 |
| 3.4.1 基于有限元的转子疲劳寿命计算 |
| 3.4.2 S-N曲线寿命估算法与疲劳累积损伤法的寿命评估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 飞轮转子疲劳断裂分析 |
| 4.1 疲劳破坏机理 |
| 4.1.1 疲劳裂纹的萌生 |
| 4.1.2 疲劳裂纹扩展 |
| 4.2 断裂力学基本理论 |
| 4.2.1 裂纹分类 |
| 4.2.2 应力强度因子与断裂韧度 |
| 4.3 不同裂纹处的应力强度因子解 |
| 4.3.1 CP1-轴颈过渡处的半椭圆表面裂纹 |
| 4.3.2 CP2-半椭圆表面裂纹 |
| 4.3.3 CP3-四分之一椭圆角裂纹 |
| 4.3.4 CP4-平衡孔处椭圆角裂纹 |
| 4.3.5 CP5-旋转轴心线上的椭圆裂纹 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 飞轮裂纹扩展与寿命评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 疲劳裂纹萌生机理分析 |
| 5.2.1 玛辛特性 |
| 5.2.2 材料的记忆特性 |
| 5.2.3 诺伯法循环加载 |
| 5.2.4 裂纹扩展迟滞效应与迟滞模型 |
| 5.3 残余强度和裂纹扩展分析 |
| 5.3.1 CP1-轴颈过渡处的半椭圆表面裂纹 |
| 5.3.2 CP2-半椭圆表面裂纹 |
| 5.3.3 CP3-四分之一椭圆角裂纹 |
| 5.3.4 CP4-平衡孔的椭圆角裂纹 |
| 5.3.5 CP5-旋转轴上椭圆裂纹 |
| 5.4 分析讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（6）铁路车辆部件抗疲劳评估的进展与挑战（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 结构完整性评估方法 |
| 1.1 抗疲劳设计的发展 |
| (1)静强度法： |
| (2)无限寿命： |
| (3)安全寿命： |
| (4)安全裂纹： |
| 1.2 疲劳损伤累积理论 |
| (1)线性累积损伤准则： |
| (2)双线性累积损伤准则： |
| (3)非线性累积损伤准则： |
| (4)其他的累积损伤理论： |
| 1.3 损伤容限设计及评估 |
| 1.4 车轴完整性评估进展 |
| 1.4.1 车轴结构特点 |
| 1.4.2 国外研究进展 |
| 1.4.3 国内研究现状 |
| 2 阶梯疲劳评估方法 |
| 2.1 样本信息聚集的改进方法 |
| 2.2 基于轴向拉伸的裂纹扩展模型 |
| 2.3 应力-缺陷-寿命三参数评估图 |
| 2.4 压缩残余应力的重建策略 |
| 3 典型部件的抗疲劳评估 |
| 3.1 异物致损车轴 |
| 3.2 焊接构架 |
| 3.3 增材制造部件 |
| 4 抗疲劳评估的挑战 |
| 4.1 环境耦合行为 |
| 4.2 超高周疲劳机制 |
| 4.3 延寿再制造技术 |
| 4.4 断裂力学仿真技术 |
| 4.5 大系统中的缺陷评估 |
| 5 结 语 |
（7）金属材料缺口试件考虑应变梯度的多轴低周疲劳寿命评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 金属疲劳问题及其研究 |
| 1.3 缺口疲劳问题及其研究 |
| 1.4 应变梯度理论的发展 |
| 1.4.1 尺寸效应 |
| 1.4.2 高阶应变梯度理论 |
| 1.4.3 低阶应变梯度理论 |
| 1.5 本文的主要研究工作 |
| 第二章 Q235钢单轴拉压疲劳试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验设备及基本试验流程 |
| 2.3 试验材料及试件 |
| 2.4 光滑试件单轴拉压疲劳试验 |
| 2.4.1 光滑试件疲劳试验结果 |
| 2.4.2 Q235材料的循环硬化 |
| 2.5 缺口试件单轴拉压疲劳试验 |
| 2.5.1 缺口试件拉压疲劳试验的应变控制 |
| 2.5.2 缺口试件单轴拉压疲劳试验结果分析 |
| 2.5.3 缺口对试件单轴拉压疲劳寿命的影响 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 FGH96合金高温多轴疲劳试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验材料及试件 |
| 3.3 光滑试件高温疲劳试验 |
| 3.3.1 加载路径 |
| 3.3.2 光滑试件高温疲劳试验 |
| 3.3.3 光滑试件高温疲劳试验循环硬化现象 |
| 3.3.4 光滑实心试件的多轴疲劳寿命规律 |
| 3.3.5 以等效应力评估高温多轴疲劳试验规律 |
| 3.3.6 以各轴峰值应力评估高温多轴疲劳试验规律 |
| 3.4 缺口试件疲劳试验 |
| 3.4.1 缺口试件高温多轴疲劳试验结果分析 |
| 3.4.2 缺口对试件多轴疲劳寿命的影响 |
| 3.5 光滑试件高温棘轮行为 |
| 3.6 光滑试件疲劳断口形貌 |
| 3.6.1 FGH96实心试件疲劳断口形貌 |
| 3.6.2 FGH96空心试件疲劳断口形貌 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 考虑应变梯度的循环塑性本构模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 建立考虑应变梯度的Chaboche模型 |
| 4.3 考虑应变梯度Chaboche模型的有限元实现 |
| 4.4 模型参数确定 |
| 4.5 缺口试件局部应变分布的测定方法 |
| 4.6 考虑应变梯度影响的Chaboche模型的有效性检验 |
| 4.6.1 模型对考虑应变梯度效应的细丝扭转试验的数值模拟 |
| 4.6.2 模型对考虑应变梯度效应的材料循环加载行为的数值模拟 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 基于应变梯度的缺口试件疲劳寿命预测及评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Q235和FGH96材料的疲劳寿命曲线 |
| 5.3 受应变梯度影响的试件危险点处应变幅的确定 |
| 5.3.1 有限元法计算Q235试件危险点处应变幅 |
| 5.3.2 临界距离法计算Q235试件危险点处应变幅 |
| 5.3.3 有限元法计算FGH96试件危险点处应变幅 |
| 5.3.4 临界距离法计算FGH96试件危险点处应变幅 |
| 5.4 采用修正的有限元法评估缺口试件的疲劳寿命 |
| 5.4.1 新模型对缺口试件单轴拉压疲劳寿命的评估 |
| 5.4.2 新模型对光滑实心试件多轴疲劳寿命的评估 |
| 5.4.3 新模型对缺口实心试件多轴疲劳寿命的评估 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
（8）金属高周疲劳能量耗散和疲劳性能快速评估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 金属疲劳概述 |
| 1.2.1 疲劳的基本概念 |
| 1.2.2 疲劳的破坏机理及断口特点 |
| 1.2.3 高周疲劳性能及影响因素 |
| 1.3 红外热像法在疲劳中的研究现状 |
| 1.3.1 红外热像技术发展及原理 |
| 1.3.2 红外热像法在疲劳中的应用 |
| 1.4 本文的研究思路和主要内容 |
| 2 红外热像法中的热理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 连续介质热力学 |
| 2.2.1 热力学定律 |
| 2.2.2 局部热力耦合关系 |
| 2.2.3 弹塑性力学本构关系 |
| 2.3 传热学 |
| 2.3.1 热传导 |
| 2.3.2 热对流 |
| 2.3.3 热辐射 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 金属高周疲劳中能量耗散的测算方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究假定 |
| 3.3 能量耗散测算方法介绍 |
| 3.3.1 初始温升方法 |
| 3.3.2 双指数函数法和二次多项式法 |
| 3.3.3 温降法 |
| 3.4 改进的能量耗散测算方法 |
| 3.4.1 一维热扩散模型 |
| 3.4.2 热阻估算 |
| 3.4.3 数值验证及对比分析 |
| 3.5 试验研究 |
| 3.5.1 试验过程及材料 |
| 3.5.2 试验结果及验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于双尺度热力耦合模型的金属疲劳性能及可靠性快速评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 金属高周疲劳的能量耗散理论 |
| 4.2.1 滞弹性耗散 |
| 4.2.2 非弹性耗散 |
| 4.3 金属高周疲劳性能快速评估方法 |
| 4.3.1 疲劳极限预测方法 |
| 4.3.2 高周疲劳S-N曲线预测 |
| 4.3.3 高周疲劳概率寿命P-S-N曲线预测 |
| 4.4 试验描述 |
| 4.5 试验结果 |
| 4.5.1 FV520B的能量耗散测算和疲劳极限预测 |
| 4.5.2 FV520B的S-N曲线快速预测 |
| 4.5.3 FV520B的P-S-N曲线快速预测 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 时效热处理对FV520B钢能量耗散的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 强制对流换热下的能量耗散测算 |
| 5.3 试验描述 |
| 5.3.1 材料与试样 |
| 5.3.2 试验设备及过程 |
| 5.4 试验结果与讨论 |
| 5.4.1 能量耗散测算和疲劳性能评估 |
| 5.4.2 微观组织分析结果 |
| 5.4.3 对比与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）铁路桥梁减震榫和榫形防落梁装置的低周疲劳研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 减隔震技术的发展现状 |
| 1.2.1 质量相关型阻尼器 |
| 1.2.2 速度相关型阻尼器 |
| 1.2.3 位移相关型阻尼器 |
| 1.2.4 减震榫及榫形防落梁装置 |
| 1.3 疲劳寿命预测的发展现状 |
| 1.3.1 疲劳问题的提出 |
| 1.3.2 单轴疲劳寿命预测 |
| 1.3.3 多轴疲劳寿命预测 |
| 1.4 疲劳损伤累积理论的发展现状 |
| 1.4.1 线性损伤累积理论 |
| 1.4.2 双线性损伤累积理论 |
| 1.4.3 非线性损伤累积理论 |
| 1.5 本文的研究内容和思路 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 减震榫的滞回特性和低周疲劳寿命预测 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 减震榫和减震榫支座系统 |
| 2.2.1 减震榫 |
| 2.2.2 减震榫支座系统 |
| 2.3 减震榫的滞回特性 |
| 2.3.1 减震榫试验 |
| 2.3.2 单级荷载水平下减震榫能量耗散规律 |
| 2.3.3 逐级加载模式下的能量耗散规律 |
| 2.4 低周疲劳寿命预测模型 |
| 2.4.1 减震榫塑性阶段的力学行为 |
| 2.4.2 低周疲劳损伤参数 |
| 2.4.3 低周疲劳寿命预测模型 |
| 2.5 试验验证 |
| 2.5.1 试验概况和加载方式 |
| 2.5.2 试验现象和结果分析 |
| 2.5.3 manson-coffin法与有效能量法的对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 考虑剪切作用影响的减震榫低周疲劳寿命预测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 减震榫的受力状态和循环应力应变特性 |
| 3.2.1 减震榫受力状态 |
| 3.2.2 循环应力应变特性 |
| 3.2.3 弹塑性有限元分析 |
| 3.3 多轴疲劳寿命预测模型 |
| 3.3.1 临界平面法 |
| 3.3.2 低周疲劳损伤参量 |
| 3.3.3 低周疲劳寿命预测 |
| 3.4 试验验证 |
| 3.4.1 试验概况 |
| 3.4.2 试验现象 |
| 3.4.3 试验结果与预测结果对比 |
| 3.5 减震榫低周疲劳寿命的D-Nf曲线 |
| 3.6 本章小节 |
| 4 多级载荷下的非线性疲劳损伤累积 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非线性损伤累积模型 |
| 4.2.1 常用的损伤累积模型 |
| 4.2.2 Ye模型的非线性损伤累积过程 |
| 4.2.3 损伤累积模型中影响因素的考虑 |
| 4.2.4 改进的损伤累积模型 |
| 4.3 试验验证 |
| 4.3.1 减震榫试验 |
| 4.3.2 结果与分析 |
| 4.4 损伤累积的影响因素 |
| 4.4.1 前后级载荷交互作用的影响 |
| 4.4.2 载荷转换跨度的影响 |
| 4.5 非线性损伤累积模型在桥梁中的应用 |
| 4.5.1 桥梁减震榫的疲劳累积损伤的计算思路 |
| 4.5.2 双线性本构关系 |
| 4.5.3 位移响应的计算方法 |
| 4.5.4 雨流计数法求解位移循环 |
| 4.5.5 地震作用下的疲劳损伤计算实例 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 榫形防落梁装置的低周疲劳试验、减震效果和寿命预测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 工作原理 |
| 5.3 低周疲劳试验 |
| 5.3.1 榫形防落梁装置的构造和特点 |
| 5.3.2 试验概况 |
| 5.3.3 试验结果与分析 |
| 5.4 减震效果分析 |
| 5.4.1 工程概况 |
| 5.4.2 桥梁有限元模型 |
| 5.4.3 地震动的选择 |
| 5.4.4 减震效果分析 |
| 5.5 疲劳寿命和疲劳损伤 |
| 5.5.1 低周疲劳寿命 |
| 5.5.2 非线性损伤累积 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要工作和结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 对后续工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）基于表面显微形貌的金属疲劳损伤表征及寿命预测方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 疲劳发展历程 |
| 1.3 疲劳累积损伤理论研究 |
| 1.4 基于表面显微形貌金属疲劳损伤研究 |
| 1.5 疲劳寿命预测方法 |
| 1.6 晶体塑性理论研究 |
| 1.7 本文研究工作 |
| 第二章 310s不锈钢拉伸试验及单轴低周疲劳试验 |
| 2.1 材料、试样及试验设备 |
| 2.1.1 材料的化学成分 |
| 2.1.2 试样几何尺寸及加工 |
| 2.1.3 试验设备 |
| 2.2 单轴拉伸试验 |
| 2.3 310s不锈钢单轴低周疲劳试验和结果分析 |
| 2.3.1 拉压低周疲劳试验 |
| 2.3.2 扭转低周疲劳试验 |
| 2.3.3 拉压和扭转循环加载下疲劳寿命差异 |
| 2.3.4 拉压及扭转应力-应变滞回曲线研究 |
| 2.3.5 材料循环应力特征 |
| 2.4 310s不锈钢单轴低周疲劳寿命评估 |
| 2.4.1 累积塑性功及累积塑性应变与疲劳寿命的关系 |
| 2.4.2 等效应变法评估疲劳寿命 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于表面裂隙图像评估310s不锈钢疲劳寿命和剩余寿命 |
| 3.1 310s不锈钢预疲劳试验 |
| 3.2 经历不同拉压疲劳循环310s不锈钢试样的损伤识别与测试 |
| 3.2.1 310s不锈钢经预疲劳后单轴拉伸力学特性的变化 |
| 3.2.2 经预疲劳后单轴拉断试样颈部表面分布“裂痕” |
| 3.3 图像处理与分析 |
| 3.4 “单位裂痕面积”对材料疲劳剩余寿命规律的描述和预测 |
| 3.5 讨论 |
| 3.5.1 初始化参数对评估材料疲劳寿命和剩余寿命的影响 |
| 3.5.2 拍摄位置对评估材料疲劳寿命和剩余寿命的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于表面裂隙图像评估HRB335钢疲劳寿命和剩余寿命 |
| 4.1 HRB335钢疲劳和预疲劳试验 |
| 4.2 HRB335钢经预疲劳后单轴拉伸力学特性的变化 |
| 4.3 材料经预疲劳后单轴拉断试样断口的形貌差异 |
| 4.4 HRB335钢经预疲劳后单轴拉断试样颈部表面“裂痕” |
| 4.5 “单位裂痕面积”对材料疲劳剩余寿命规律的描述和预测 |
| 4.6 显微拍摄参数的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 应变循环下表面细观不均匀变形与疲劳寿命预测 |
| 5.1 晶体塑性力学本构理论 |
| 5.1.1 晶体塑性变形几何学 |
| 5.1.2 非线性运动硬化晶体塑性本构方程 |
| 5.2 代表性体积单元体与自由表面变形不均匀性的分析方法 |
| 5.2.1 代表性体积单元及边界条件 |
| 5.2.2 晶体塑性本构模型材料参数 |
| 5.2.3 代表性体积单元自由表面变形不均匀 |
| 5.3 循环载荷下材料表面变形的不均匀性及其演化 |
| 5.4 基于材料表面变形的不均匀性的疲劳寿命预测 |
| 5.5 针对非Masing特性材料疲劳寿命预测 |
| 5.6 讨论 |
| 5.6.1 基于代表性体积单元整体变形不均匀性的疲劳寿命预测 |
| 5.6.2 计算循环周次对疲劳寿命预测的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 攻读学位期间论文发表情况 |
四、金属材料疲劳极限的估算（论文参考文献）
- [1]高寒区送水车运行寿命可靠性与传热特性研究[D]. 王袁哲. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]基于红外热像法对有色金属材料疲劳性能的研究[D]. 曹东东. 北京有色金属研究总院, 2021(01)
- [3]复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能研究[D]. 胡聪. 华东交通大学, 2021(01)
- [4]设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究[D]. 邱斌. 太原理工大学, 2021(01)
- [5]飞轮储能转子寿命与疲劳断裂分析[D]. 韩金锁. 华北电力大学(北京), 2021
- [6]铁路车辆部件抗疲劳评估的进展与挑战[J]. 吴圣川,任鑫焱,康国政,马利军,张晓军,钱坤才,滕万秀. 交通运输工程学报, 2021(01)
- [7]金属材料缺口试件考虑应变梯度的多轴低周疲劳寿命评估[D]. 秦胜欢. 广西大学, 2021(01)
- [8]金属高周疲劳能量耗散和疲劳性能快速评估方法研究[D]. 杨文平. 大连理工大学, 2020
- [9]铁路桥梁减震榫和榫形防落梁装置的低周疲劳研究[D]. 李照广. 北京交通大学, 2020(03)
- [10]基于表面显微形貌的金属疲劳损伤表征及寿命预测方法[D]. 石车嗣. 广西大学, 2020(02)