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《大连理工大学》 2009年
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基于热像法的寿命预测与疲劳分析

王晓钢  
【摘要】: 红外热像反映的是物体表面的温度分布,而温度是自然界中物体状态最普适的参数之一。作为一种物体状态的检测手段,红外热像法具有无损、实时及非接触的优点,在科学研究中获得了广泛的应用。疲劳热像法作为热像法最有希望的研究方向之一,在用于快速获取金属疲劳极限方面,更是引起了学术界及工业界的强烈兴趣。 本文的研究首先从工程师们最感兴趣的疲劳极限快测法开始,以固有耗散作为疲劳评估指标,采用新兴的锁相热像法快速获取了低碳钢的疲劳极限。而在工程设计中,仅得到永久疲劳极限往往是不够的,通常还需要材料或结构的疲劳寿命曲线。在材料破坏能量容限的假设下,本文提出了定量热像法的概念与方法,用于快速获取金属材料的疲劳寿命曲线。并在此基础上,将该方法推广至残余寿命预测及非线性应力分析等新领域,进而建立了一套较系统的、定量的疲劳热像评估方法。 由于在真实的工况下,疲劳往往发生在结构件上,尤其是在结构上的应力集中区。通常疲劳裂纹会首先出现在局部区域,经缓慢扩展,疲劳损伤逐渐累积,最终导致突发性的疲劳破坏。因此,进行基于局部疲劳损伤的热像法研究具有很强的现实意义。本文首先介绍了局部能量方法的热力学模型,然后分别提出温度标准差与应力标准差两种基于局部热像法的疲劳评估指标。试验表明,上述两种评估指标均对局部损伤极为敏感,对局部损伤特征及其演化过程具有很强的描述能力,有望用于在线服役结构的疲劳评估与健康监测中。 本文的研究以热力学为视角,通过研究金属疲劳的能量耗散特征,并在参照经典疲劳理论与试验方法的基础上,初步建立了一套基于热像法的疲劳评估体系。通过疲劳热像法的研究,在微观显微结构与宏观疲劳行为之间搭建了桥梁,为更加深刻地揭示金属疲劳机理提供了崭新的研究方法与内容。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O346.2

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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