收藏本站
《大连理工大学》 2000年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高温疲劳表面短裂纹群体演化行为研究及数值模拟

郭隽  
【摘要】: 据统计,在各类构件的失效中,大约有80%是由疲劳破坏引起的。 对疲劳问题的研究具有重要的学术意义和工程意义。实验证实,疲劳断 裂过程归根到底取决于那些或明或暗的裂纹。虽然宏观断裂力学研究已 经产生了很大的社会/经济效益,然而实验表明,许多疲劳断裂过程取 决于短裂纹的萌生、扩展过程,短裂纹阶段有时可占总寿命的80%以 上。传统的宏观断裂力学理论不再适用于短裂纹,而且短裂纹扩展速率 表现出很大的随机性。因此要求我们从宏观重返微观,深入研究短裂纹 行为规律。此方面的深入研究有助于正确地进行寿命预测、适时进行设 备检修、及时更换部件,以避免事故的发生,而且也有助于探讨抑制裂 纹萌生、扩展的方法,从而延长构件寿命。目前对短裂纹的研究还处于 刚起步阶段,还需要更深入的研究与发展。 本文就是以高温疲劳表面短裂纹群体演化行为为研究对象,通过实 验分析来获得了短裂纹特征,并建立了描述其演化过程的物理模型,进 而实现寿命、余寿命预测。 本文主要是基于Monte Carlo方法,来对短裂纹群体萌生、扩展、 合体直至破坏的物理过程进行可视化再现,吸收实验和理论分析结果并 考虑短裂纹的随机行为,同时引入分形理论,模拟并预测材料的破坏。 本文主要内容可概述如下: 1、论述了高温强度研究的工程背景及意义,系统地评述了当前疲 劳学界正在探讨的各种疲劳长、短裂纹模型。 2、对2.25Cr-1Mo进行了多种条件下的高温疲劳表面短裂纹的实验 研究,采用中断试验和复膜技术相结合的方法实现了高温疲劳表面短裂 纹群体演化行为的观测与分析,获得了其演化特征及损伤破坏的细观机 理。 3、把图像处理技术应用到材料金相组织与裂纹的观测实验中。通 过将图形图像技术相结合,设计了材料金相组织和短裂纹扫描照片的图 形图像处理程序,免去了照片的人工量化任务,从而提高了处理效率和 精度。 4、根据金属凝固过程是—Monte Carlo过程,建立了金属材料显微 组织的简化Monte Carlo方法,采用“随机投放,等速生长”的方法形 成矩齿形晶界图,并通过逐点判断法识别出晶界三重点,剔除奇异三重 大连理工大学博士学位论文 点,并识别出晶界及晶界问相邻关系,从而获得晶界结构的直线近似形 态图,为细观组织短裂纹的数值模拟作好准备。 5、建立了高温疲劳短裂纹群体演化厅为模型,模型计及了细观组 织结构的障碍作用及裂纹间的干涉效应,可以描述裂纹萌生、扩展、合 体的全过程,使疲劳短裂纹的发生发展过程可视化,并可对短裂纹进行 统计分析。 6、将分形几何学引入到疲劳短裂纹分析中,用数格子法对实验结 果和模拟结果分别进行了分形分析,得到了裂纹分形维数随循环过程的 演化特征,指出短裂纹的分形维数可以作为材料总体损伤的参数。 7、口顾了当前高温疲劳余寿命预测的各种方法,提出了本文模型 在余寿命预测中的应用方案及前景。通过将短裂纹的物理模型与分形分 析相结合,并设定临界最大裂纹长度和临界表面裂纹分形维数等多个参 敢,来进行结构余寿命预测。结果表明,以分形维数作为失效判据是合 理可行的。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王亮;黄新跃;郭广平;;直流电位法检测高温合金的疲劳裂纹扩展性能[J];理化检验(物理分册);2011年08期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈俊;王建国;崔新发;惠希东;;原位Fe-Cr-Ni/TiC(p)复合材料的高温疲劳断裂性能[A];第五届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2001年
2 叶笃毅;查海波;徐元东;许好好;徐长威;;高温疲劳损伤过程中镍基合金GH4145/SQ的剩余力学性能变化特征[A];压力容器先进技术——第七届全国压力容器学术会议论文集[C];2009年
3 郭隽;郭成壁;陈飞;;高温疲劳裂纹的萌生与扩展[A];全国第八届热疲劳学术会议论文集[C];2004年
4 丁传富;王亮;刘建中;;直流电位法自动检测高温疲劳裂纹长度的研究及应用[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
5 尚德广;孙国芹;陈建华;蔡能;王建国;王连庆;王红缨;唐俊武;;常温与高温环境下多轴疲劳寿命预测研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
6 王毅;惠希东;王红缨;赵明军;;ZL109铸造铝合金高温疲劳分析[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
7 梁莎莉;宋晋宇;张文孝;郭成璧;;内燃机或一般金属结构的高温疲劳分析中的若干问题[A];全国第八届热疲劳学术会议论文集[C];2004年
8 张春花;周宏伟;桂乐乐;李岳春;易海洋;;纤维增强复合材料的力学性能及破坏机理[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
9 孔琳;易海洋;胡细文;郑长江;张博夫;周宏伟;;温度—应力共同作用下纤维增强复合材料力学行为研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
10 崔瑞乾;戴振羽;;一种循环加载作用下的蠕变损伤模型与寿命评估[A];四川省力学学会2010年学术大会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 记者 许晓明;确保安全生产和谐发展[N];巢湖日报;2007年
2 陶少清;汽车排气管用耐热铁素体不锈钢的开发[N];世界金属导报;2003年
3 本报记者 赵三明;铜硬钎焊技术:解决环保与冷却问题的大帮手[N];中国工业报;2005年
4 张之代;我市部署高温季节安全生产工作[N];黄山日报;2006年
5 记者 周建越实习生 宁瑛;我市发出高温保护令[N];苏州日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 郭隽;高温疲劳表面短裂纹群体演化行为研究及数值模拟[D];大连理工大学;2000年
2 刘建秀;铜基粉末冶金摩擦材料研制及其高温疲劳磨损和冲击性能研究[D];中国工程物理研究院;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;复杂应力状态下高温低周疲劳短裂纹合体与干涉行为研究[D];大连理工大学;2006年
2 刘兴法;3D-C/SiC的高温拉—拉疲劳性能研究[D];西北工业大学;2003年
3 刘斌;ZL114A合金的变质处理及其高温疲劳性能研究[D];昆明理工大学;2010年
4 张芳;典型钢种高温疲劳裂纹扩展规律的试验研究与计算机模拟[D];浙江工业大学;2004年
5 王莺;典型钢种高温疲劳裂纹扩展的规律研究[D];浙江工业大学;2004年
6 胡绪腾;粉末高温合金高温疲劳寿命模型研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 陈年金;高温环境中疲劳蠕变交互作用寿命预测方法研究[D];浙江工业大学;2006年
8 王立东;活塞用新型铝合金和SiC_p/Al复合材料的疲劳行为研究[D];西安工业大学;2006年
9 孙锦辉;镍基高温合金GH4133B的高温疲劳行为研究[D];辽宁科技大学;2008年
10 吴亮;铁相对ZL114A合金高温力学性能的影响[D];昆明理工大学;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978