基于有限元分析的低周疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的研究.pdf

1、在工程實(shí)際中，許多零部件都是在復(fù)雜的多軸低周疲勞載荷作用下工作，然而由于多軸低周疲勞本身存在的復(fù)雜性，目前在試驗(yàn)和理論各方面對(duì)多軸低周疲勞的研究還很不成熟。因此，對(duì)多軸低周疲勞損傷及壽命預(yù)測(cè)方法進(jìn)行系統(tǒng)深入地研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　本文采取有限元數(shù)值計(jì)算與理論相結(jié)合的研究方法，對(duì)疲勞破壞的本質(zhì)進(jìn)行了分析，并根據(jù)目前多軸低周疲勞理論的最新成果，對(duì)材料的多軸低周疲勞損傷及壽命預(yù)測(cè)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。
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2、應(yīng)用大型有限元程序ABAQUS對(duì)多軸循環(huán)載荷下的缺口構(gòu)件進(jìn)行了彈塑性有限元分析，用von-Mises屈服準(zhǔn)則和Prager/Ziegler線性隨動(dòng)硬化模型描述材料的彈塑性性質(zhì)，詳細(xì)計(jì)算了多種多軸循環(huán)載荷情況下的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)，重點(diǎn)討論了應(yīng)力幅、平均應(yīng)力以及多軸性對(duì)缺口位置應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響。
　　2.對(duì)臨界平面法所包括的SWT模型和FS模型進(jìn)行了分析，有針對(duì)性的對(duì)臨界面上的應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行深入研究與討論，提出了適用于工程構(gòu)件損

3、傷估算的計(jì)算程序。用此方法預(yù)測(cè)了拉扭循環(huán)載荷下SAE1045鋼中心圓孔缺口構(gòu)件的多軸疲勞壽命，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果吻合得比較好。
　　3.在分析多軸疲勞損傷機(jī)理的基礎(chǔ)上，根據(jù)多軸疲勞臨界損傷平面原理，提出了以臨界平面上的塑性應(yīng)變能作為疲勞損傷參量的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，該參量具有明確的物理意義，能夠適用于多軸比例與非比例加載等各種復(fù)雜的加載情況。利用該預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)了不同加載路徑下的304不銹鋼試件的疲勞壽命，通過(guò)試驗(yàn)的驗(yàn)證，此

4、損傷模型預(yù)測(cè)的壽命在2倍因子之內(nèi)，結(jié)果令人比較滿意。
　　4.疲勞破壞從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是疲勞裂紋從萌生、擴(kuò)展到最終斷裂的過(guò)程，同時(shí)也是能量不斷消耗的過(guò)程，由此提出了一個(gè)基于裂紋尖端的塑性應(yīng)變能的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命模型。根據(jù)能量平衡概念，建立了裂紋擴(kuò)展速率與裂紋尖端循環(huán)塑性區(qū)內(nèi)消耗的塑性應(yīng)變能的關(guān)系。通過(guò)I型靜態(tài)裂紋的二維彈塑性有限元分析得到了常幅循環(huán)載荷下的裂紋尖端塑性應(yīng)變能的數(shù)值解。利用該模型預(yù)測(cè)了中心裂紋平板的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命，并與