一、16MnR钢焊接头的延拓概率疲劳S-N曲线(论文文献综述)
沈圣[1](2019)在《基于应变能密度的高层钢结构焊接节点疲劳性能及寿命预测研究》文中研究表明焊接是现代钢结构主要的连接方式之一,在高层结构的节点中应用十分广泛。高层钢结构的焊接节点由于局部的应力集中效应和焊接缺陷,在交变荷载作用下,可能会在工作应力低于甚至远低于静力强度的工况下发生疲劳损伤乃至破坏,对结构的正常工作和安全性能产生严重的威胁。目前缺乏可靠的焊接节点累计疲劳效应计算和寿命评估方法,使得高层钢结构节点抵抗风力和强震作用产生的累计疲劳损伤的能力不足。因此必须重视高层钢结构焊接节点的疲劳性能研究。本文围绕高层钢结构焊接节点疲劳寿命研究这一主题,通过理论计算、数值模拟和试验研究等手段,以应变能密度指标作为评估焊缝疲劳裂纹萌生和扩展的参量,开展了高层钢结构焊接节点在高周低应力状态下的疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展分析和疲劳寿命预测等系列研究工作,取得了以下主要工作成果:1、基于局部平均应变能密度,开展了焊接节点裂纹萌生分析和寿命评估。基于切口应力强度因子概念,引入局部应变能密度作为疲劳参量,建立焊趾或焊根处半径R0=0.28mm区域内的平均应变能密度与高周疲劳寿命的关系(W-N曲线)。以十字焊接接头、梁柱焊接节点为例,利用平均应变能密度法进行寿命评估,并与基于应力的分析方法进行对比。结果表明,焊根未熔透深度越大,焊接接头疲劳寿命越短,梁柱节点在焊趾和焊根处沿翼缘宽度应力分布呈现W形和V形,危险位置均在翼缘宽度边缘,焊根疲劳寿命较焊趾更短;平均应变能密度法对焊趾和焊根均适用,能够综合考虑应力集中点周围区域的疲劳状态,同时网格敏感度较低,选用统一的W-N曲线,在裂纹萌生评估中具有良好的应用前景。2、基于应变能密度因子,开展了焊接节点裂纹扩展分析和寿命评估。利用平均应变能密度法、交互积分法、位移外推法实现对应力强度因子的有效计算,提出基于单元应变能密度的应变能密度因子求解方法,简化了计算过程并且适用于三维问题求解。建立基于极小应变能密度因子的裂纹扩展模型((9(6/(9-84)9))公式),采用分扩展步求和的方法对CT标准试件、考虑焊根初始裂纹的梁柱焊接节点进行疲劳裂纹扩展评估,并与Paris模型对比。结果表明,裂纹初始长度对疲劳寿命影响很大,需要严格控制;梁柱节点在上、下翼缘裂纹处的断裂参数的分布分别呈现V形和W形分布,危险位置均在翼缘宽度边缘。应变能密度因子扩展模型,能够反映裂纹扩展的方向和速率,综合考虑裂纹尖端各应力强度因子分量的作用,在裂纹扩展评估中具有良好的应用前景。3、开展了钢焊接试件的疲劳裂纹萌生试验、疲劳裂纹扩展试验,测定了焊缝的高周疲劳参数,并验证了寿命评估方法的有效性。通过对平板对接焊缝试件、十字K形焊缝试件进行轴向拉压循环高周疲劳裂纹萌生试验,测定了W-N曲线满足97.7%保证率的特征参数。通过对预制缺口处分别为Q235B母材、焊缝的两种CT标准试件进行轴向拉伸疲劳裂纹扩展试验,测定了基于应变能密度因子模型、Paris模型的裂纹扩展速率参数。结果表明,平板接头裂纹萌生寿命离散性较十字接头更大,高寿命区评估结果与试验寿命偏差较大;母材、焊缝的裂纹扩展特征存在差异,焊缝区呈现平均扩展速率较低、但波动性较大的特点;应变能密度法对疲劳试件寿命的评估具有较高的准确性。4、建立考虑局部梁柱焊接节点的高层钢结构多尺度有限元模型,利用平均应变能密度法、应变能密度因子法对节点焊缝进行疲劳寿命评估,形成一套基于应变能密度的高层钢结构焊接节点高周疲劳评估方法。以某高层钢框架结构为例,分析结果表明,梁柱焊接节点在重力荷载和风荷载作用下是典型的高周疲劳问题,梁柱焊接节点在上翼缘焊根处的疲劳损伤最为严重,寿命远低于焊趾处;假定焊根部位存在初始a0=0.5mm的三维贯穿裂纹,则裂纹可能在结构正常工作年限内扩展至翼缘厚度一半,乃至于使节点发生破坏,因此在设计和施工时需要严格把控重要焊接节点的焊缝疲劳验算和焊接质量,并通过探伤等手段进行监测,保证焊接节点和结构的安全。本文的研究工作和成果,可为高层钢结构焊接节点的疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展寿命评估和结构抗疲劳设计提供参考和建议。
王世飞[2](2017)在《变压吸附器疲劳特性及寿命研究》文中提出变压吸附器的传统设计方法依据是S-N曲线,然而材料的S-N曲线都是通过无裂纹的光滑试样测得的。鉴于变压吸附器在制造运输过程中容易产生缺陷,因此传统方法并不能充分保证变压吸附器运行过程中的可靠性和经济性,也不能对含有缺陷的设备进行安全评定。断裂力学理论的快速发展和不断完善,为含缺陷压力容器的评定提供了科学依据。本文采用有限元方法,对某一型号的变压吸附器完成了分析设计,并对该设备出现裂纹后的疲劳寿命进行了估算。本文主要的研究内容和结论总结如下:按照变压吸附器的设计要求,计算得到了筒体和封头的名义厚度。依照JB-4732 (2005年确认版)的规定,用计算得到的壁厚值对变压吸附器进行了强度校核和疲劳校核,计算所得的壁厚值满足该设备的使用要求。使用该变压吸附器的材料Q345R进行了标准CT试样的疲劳裂纹扩展试验,发现试验频率分别为0.1HZ和0.2HZ时,试样的疲劳寿命稍有差别,但扩展速率基本相同。对试样的断裂面进行了微观形貌分析,能够观察到明显的韧窝存在,得到了该材料的疲劳断裂属于韧性断裂的结论。在不考虑焊缝金相组织的假设下,利用ABAQUS扩展有限元功能无需定义裂纹路径即可实现裂纹的任意方向扩展的特点,仿真分析后发现裂纹出现在变压吸附器中上部接管中结构不连续处。通过在该位置以0.9mm为初始裂纹长度、1mm为间隔分别预设13组裂纹深度,分析后得到应力强度因子范围和裂纹深度之间的关系式。在得到裂纹参数之后,以Pairs公式为基础,计算得到变压吸附器裂纹从初始长度扩展到临界长度时仍有5万余次的循环寿命。探索了基于断裂力学的在役有裂纹疲劳容器剩余使用寿命估算方法,岁设备设计和在役设备使用评定有较好的理论和实际工程意义。
林元华,李光辉,胡强,刘婉颖[3](2015)在《钻杆应力-疲劳寿命曲线试验研究》文中指出钻杆的疲劳失效是引发钻井井下事故的主要原因,因此有必要对钻杆的应力-疲劳寿命曲线进行试验研究。采用旋转弯曲疲劳试验机,研究了常用的S135和G105钻杆的疲劳性能;采用疲劳寿命对数正态分布模型,得出了任意存活率对应的应力-疲劳寿命曲线;采用直接外推法和2 m-1外推法将疲劳曲线延伸到长寿命区域,并将其外推结果与配对升降法试验结果进行了对比。升降法试验得出S135和G105钻杆的疲劳强度(存活率为99%,置信度为95%)分别为550.19 MPa和454.79 MPa;由直接外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为510.23 MPa和402.01 MPa;由2 m-1外推法外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为532.95 MPa和428.98 MPa。试验表明,2种外推方法得到的疲劳强度均低于试验值,2 m-1外推法得到的疲劳强度值更接近升降法试验值,因此推荐使用2 m-1外推法对概率-应力-疲劳寿命曲线进行外推来得到完整的疲劳寿命曲线。
赵方伟[4](2015)在《铁路货车车体载荷谱测试及疲劳强度评价研究》文中研究表明随着铁路货车运输的提速和重载化技术的发展,车辆结构的疲劳可靠性问题变得日益突出。货车结构的疲劳强度问题是制约货车装备技术提升的关键因素,尤其作为货物运输承载部件的车体,在显着低于设计寿命时过早地发生疲劳裂损,将使货车的维修费用居高不下,并严重危及行车安全。因此,有必要全面了解我国铁路货车服役载荷环境,建立涵盖面最大的货车车体载荷谱和疲劳评价方法,以利于科学、合理地进行货车疲劳强度设计和评价,并为合理安排维修周期提供理论支持。目前,货车车体的疲劳强度评价所采用的载荷谱主要是美国AAR标准载荷谱,且结合静态有限元仿真的方法,用疲劳损伤或等效应力评价车体疲劳强度。然而,我国铁路货车车体在服役期内出现的大量疲劳损坏表明,美国AAR标准载荷谱不一定适合中国的线路条件和货车车型,而且采用静态有限元仿真方法已经无法满足疲劳设计和评价要求。为此,本文在铁道部科技研究开发计划项目“铁路货车C70型敞车通用线路载荷谱的试验及应用研究”支持下,以70吨级通用敞车为研究对象,进行了国内典型通用线路车体载荷谱实测试验,编制了有效的车体载荷谱,研究了车体动态载荷响应下的疲劳强度评价方法,并对车体线路模拟台架试验疲劳评价方法进行了探究。主要研究如下:(1)根据实际运用中车体母材及焊接接头情况制作了小试样试件,通过室内加载试验获得板材及焊接接头的S-N曲线,拟合得到S-N曲线的数学表达式,并对试验得到的S-N曲线进行了适当的延拓。同时研究了美国AAR标准和欧洲BSEN标准中的焊接结构设计中的疲劳性能参数。(2)线路实测了C70E型敞车在三条典型通用线路上的车体载荷及响应信号数据,对信号数据进行处理,得到了有效的信号时间历程。利用载荷识别运算方法将信号时间历程转化为分载荷时间历程,进而通过雨流计数法编制了车体载荷谱以及应力谱。运用概率统计的方法发现载荷谱服从威布尔分布,推断得到车体在整个服役期内可能出现的最大载荷幅值。从最值和每公里累积频次两个方面对比了三条典型线路载荷谱特性,并以每公里频次的形式将实测最值谱与AAR标准载荷最值谱进行了比较。(3)通过建立车体整车有限元模型,对车体进行了分载荷静态有限元计算,分析得到车体大应力部位,并研究了各分载荷作用下的载荷-应力传递关系。建立车体和散粒煤的三维有限元刚柔组合模型,提出采用修正的D-P准则描述散粒煤的本构模型,在车体与散粒煤之间设置面-面接触对,对车体静态压力进行了数值模拟,将结果与传统计算结果进行对比,全面分析了散粒煤对车体端、侧墙的位移、应力和侧压力响应的立体化分布情况。(4)对车体进行了模态分析,提取了各阶模态的固有频率和振型。基于此,采用结构瞬态动力学有限元方法对浮沉和纵向动态载荷下车体疲劳关键测点的动态应力响应进行数值模拟,并计算得到动态载荷-应力传递关系以及动态载荷作用下车体的大应力部位。通过对比静态载荷-应力传递系数和动态载荷-应力传递系数,发现两者之间在不同载荷类型作用下存在一定差异,动态载荷响应更大。采用车体和散粒煤的刚柔接触组合模型,利用显式直接积分法仿真分析了纵向冲击下车体结构的动强度,得到了车体的动力响应,解决了冲击过程中考虑散粒货物流动性时端墙动压力的问题。(5)基于实测的应力谱,根据AAR标准评价方法、BS EN标准评价方法和实测S-N曲线的名义应力评价方法,结合Miner疲劳累积损伤法则,分别计算了车体疲劳关键测点的应力谱损伤。根据实测的载荷谱,利用静态载荷传递关系和动态载荷传递关系分别计算了车体载荷谱损伤,将两种计算结果进行了对比分析。基于损伤一致性准则,利用多测点优化算法对线路实测的车体载荷谱进行校验修正,使其涵盖所有疲劳关键测点的真实损伤,据此对车体疲劳寿命进行了评估,结果表明车体满足设计寿命。(6)研究了以线路实测载荷时间历程为基础,采用室内车体台架模拟试验对车体进行疲劳强度评价的方法。为获得台架试验加载谱,提出了以应力测点作为依据点同步浓缩载荷时间历程的试验加载载荷谱编制方法,并依据损伤等效原则,验证了浓缩载荷谱的正确性和有效性。
田刚[5](2014)在《超深井钻具疲劳失效机理及材质优选技术研究》文中提出近年来,随着钻井井深增加,钻具服役工况变得更加恶劣。钻具疲劳作为钻具失效主要形式严重影响钻井安全和钻井经济效益。目前,API钻具标准对钻具疲劳性能如何测试,高强度钻具应具有怎样的疲劳性能没有规定。API标准中钻具最高强度级别为135ksi级别,实际上国外已经大量采用150ksi、165ksi级别的钻具。因此基于疲劳性能的超深井高强度钻具材质优选技术对于超深井钻具材料研制、测试和选用极其重要。本文通过超深井钻具失效案例统计,分析了钻具疲劳失效原因和机理;对目前超深井常用钻具和新开发的X1钻杆材料进行了常规力学性能测试,根据小子样升降法测试了五种钻具材料的概率疲劳强度,优选概率分布模型并拟合疲劳寿命,进而得到钻具材料P-S-N曲线,为材质优选技术提供了实验基础;探讨了实物钻具概率疲劳强度和疲劳P-S-N曲线测试方法;研究了材料力学性能、夹杂物和H2S.对钻具疲劳的影响,从疲劳角度完善了API标准中钻具材料性能指标,最终形成考虑疲劳性能的钻具材质优选技术。通过上述研究得到如下结论:(1)与浅井相比,超深井钻具下部钻具振动、反转加剧引起的疲劳失效更加严重。钻具的失效一般经历疲劳微裂纹形成、裂纹亚稳定扩展和裂纹不稳定扩展三个阶段。(2)S135、G105、4145H、X2和X1五种钻具材料的拉伸和冲击性能,均符合API标准对强度和冲击韧性的要求,其中X1是专为超深井钻探开发的高强度钻具,屈服强度达到了160ksi级别。(3)推荐采用小子样升降配对法进行疲劳强度测试试验,并使用正态分布拟合疲劳强度数据,得到概率疲劳强度。推荐采用三参数Weibull分布来处理疲劳寿命数据,来得到不同存活率P下的疲劳S-N曲线。根据小圆棒试样疲劳曲线,考虑应力集中、尺寸、表面光洁度的影响,可以进一步作出钻具的疲劳S-N曲线,用于指导钻具的使用。(4)修正了Murakami疲劳强度-最大夹杂物尺寸公式中的系数,使得根据最大夹杂尺寸推测材料疲劳强度更加准确。(5)基于五种钻具疲劳性能测试结果初步提出了一套钻具材质疲劳性能评价和优选技术,讨论了超深井高强度钻具所应具有的常规力学性能、疲劳性能和夹杂物尺寸,为超深井钻具的研制、测试和选用提供指导。
郭恩聪[6](2013)在《Q345E钢疲劳裂纹扩展可靠性与过载效应研究》文中认为Q345E钢是国产低合金钢,由于其良好的力学和焊接性能,在多个领域中得到了广泛运用,但目前对此类钢材性能的研究多数仅限于常规的力学性能、焊接性能以及冲击韧性等方面,然而,作为零件抗断设计及剩余寿命估算中的重要依据——裂纹扩展速率的研究却很少见。对Q345E钢标准紧凑拉伸试件(CT试件)进行恒幅裂纹扩展试验,主要进行一下两个方面的可靠性分析:一、对恒幅裂纹扩展试验得到的(a,N)数据进行统计分析:(1)基于(a,N)数据的疲劳裂纹扩展速率可靠性研究;(2)基于(da/dN,△K)数据的疲劳裂纹扩展速率可靠性研究。二、考虑样本大小对数据统计的影响,进行不同置信度下疲劳裂纹扩展速率可靠性研究:(1)置信度为90%和95%时,基于(a,N)数据的疲劳裂纹扩展速率可靠性研究;(2)置信度为90%和95%时,基于(da/dN,△K)数据的疲劳裂纹扩展速率可靠性研究。通过以上研究得到了:(1)Q345E钢不同可靠度下的裂纹扩展速率Parris公式和p-da/dN-△K曲线;(2)Q345E钢置信度为90%和95%时不同可靠度下的裂纹扩展速率Paris公式和p-γ-da/dN-△K曲线。对Q345E钢标准紧凑拉伸试件(CT试件)进行过载条件下的裂纹扩展试验。分析过载对Q345E钢含裂纹试件疲劳寿命和疲劳裂纹扩展速率的影响。对Q345E钢疲劳断口进行扫描电镜(SEM)分析,研究过载对Q345E钢疲劳寿命和裂纹扩展速率的影响机理。研究表明,过载可以使Q345E钢的疲劳寿命提高,显着的降低了裂纹扩展速率。
王坤茜[7](2012)在《不同应力比下的疲劳裂纹扩展可靠性研究》文中提出疲劳裂纹扩展是疲劳断裂研究中的重要内容,疲劳裂纹扩展速率da/dN一ΔK是工程构件损伤容限分析的重要依据,也是金属材料的主要力学性能之一。疲劳裂纹扩展速率da/dN表达式的研究受到重视,国内外提出了许多da/dN表达式,目前在工程中应用最为广泛的方法是1963年由Paris和Erdogan在试验基础上提出的疲劳裂纹扩展公式——Paris公式,它建立了应力强度因子范围△K和裂纹扩展速率da/dN之间的关系,是当今工程应用中预测疲劳裂纹扩展寿命理论的基础。利用Paris公式分析、预测剩余寿命,有着极为重要的现实意义。在试验研究和解决工程实际问题当中,Paris公式已经有了很大的发展,许多学者对该公式的具体形式做了大量修正工作,但未对其参数c和n的物理本质进行深入研究和探讨。本论文以Paris公式为出发点,研究应力比R对裂纹扩展的影响规律,旨在揭示Paris公式的本质,建立更有效的数学模型,全面系统地研究不同应力下疲劳断裂可靠性问题,以期补充、完善现有的可靠性理论,并用于解决实际问题。本论文在查阅国内外相关文献资料和试验的基础上,以Paris公式为切入点,围绕应力比R对裂纹扩展的的影响展开以下研究工作:首先研究了不同应力比下疲劳断裂的基本规律。通过ADB610钢和30CrMnSiNi2A钢在不同应力比R工况下的疲劳裂纹扩展试验发现应力比R对疲劳寿命和裂纹扩展速率da/dN有着重要影响。虽然从Paris公式的表达式中未直接看到与应力比R有关的参数,但通过研究表明Paris公式的参数C和n与应力比R具有相关性,从应力比R角度指出了参数C和n与应力比R的隐性关系,得出了Paris公式参数C和n随应力比R变化的规律:C(1gC)随着应力比R的增加而减小,n随着应力比R的增加而增大。其次研究了应力比影响下的疲劳断裂可靠性的数学模型。考虑到应力比R对疲劳裂纹扩展的影响规律以及疲劳裂纹扩展的分散性,在Paris公式基础上,建立了一种描述随机疲劳裂纹扩展的R-p-da/dN一ΔK概率模型,该概率模型能定量地表明疲劳裂纹扩展速率da/dN与各主要参数(△K,应力比R)的关系,将应力比R对Paris公式中参数C和n的影响显性化。根据线性回归理论,提出了将非线性关系的数据转化成线性关系进行数据处理的方案,推导出基于Paris公式形式的应力比影响下的疲劳断裂可靠性数学模型。为在类似条件下的材料的疲劳寿命评估提供理论依据,满足工程实际中的应用需求。然后分析研究了不同应力比下的疲劳断裂可靠性的几何图形。两元变量(ΔK,应力比R)的R-p-da/dN-ΔK概率模型,其图形表达不再是简单的二维线形问题,而是三维曲面问题。R-p-da/dN-ΔK概率模型从函数图形角度来看是一系列的曲面族。通过R-p-da/dN-ΔK曲面族可直观分析、研究可靠度p、应力比R和裂纹扩展速率da/dN三者之间的关系。R-p-da/dN-ΔK曲面族在一定的条件下,可退化为概率裂纹扩展p-da/dN-ΔK曲线,为工程概率损伤容限设计和安全可靠性评估作参考。然后还研究了应力比影响下的疲劳断裂可靠性的可信度。考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响,将可靠度p和置信度γ相融合,提出R-p-γ-da/dN-△K概率置信度模型,并运用非线性函数线性化原理给出概率置信度模型参数的求解方法。该模型表征研究工作的可信程度。最后研究了疲劳断裂可靠性的计算方法。a-N数据拟合的计算方法是获得高精度p-da/dN-ΔK曲线的重要前提。本论文采用考虑整套数据的随机特性的a-N数据拟合方法,提出统一a-N递增多项式拟合法,为研究不同应力比R下的疲劳断裂可靠性提供科学的依据。并给出两种获得p-da/dN数据的处理方法,指出:基于da/dN数据的统计分析法在理论上较合理;基于p-a-N的求导计算法在应用上较方便;这两种方法相当于把裂纹扩展过程视为同一分布而参数变化的离散型随机过程,二者的计算结果从统计的角度分析无显着性差异。本论文最大的创新点在于:指出了Paris公式具有完整表征疲劳裂纹扩展中应力比的影响的功能,并且在Paris公式的基础上,全面系统地研究了不同应力比R下疲劳断裂的基本规律,裂纹扩展可靠性的数学模型、几何图形以及置信度问题,丰富和完善了Paris公式的内涵,拓展了Paris公式的应用。具体的创新点包括:(1)不同应力比下疲劳断裂的基本规律方面:指出了Paris公式具有完整表征疲劳裂纹扩展中应力比R影响的功能,得出Paris公式的两个重要参数C和n在裂纹扩展中随应力比R变化而变化的规律:C随应力比R的增加而减小,n随应力比R的增加而增大。(2)不同应力比下疲劳断裂可靠性的数学模型方面:根据非线性问题线性化原理,提出将非线性关系的数据转化成线性关系的数据处理方案,推导出基于Paris公式形式的考虑应力比影响的疲劳裂纹扩展可靠性数学模型。(3)不同应力比下疲劳断裂可靠性的几何图形方面:给出了应力比R影响下的R-p-da/dN一ΔK曲面族,进一步讨论了R-p-da/dN一ΔK曲面族的工程应用,并分析了该曲面族的适用范围。(4)不同应力比下疲劳断裂可靠性的可信度方面:为了确保整个研究工作的可信程度,提出了应讨论不同应力比下疲劳断裂可靠性研究的置信度问题,建立了考虑置信度γ的R-p-γ-da/dN一ΔK概率模型,给出了其参数确定的方法。(5)在疲劳断裂可靠性的计算方法方面:提出统一a-N递增多项式拟合法以获得高精度的a-N拟合数据,并给出两种获得p-da/dN数据的处理方法,指出:基于da/dN数据的统计分析法在理论上较合理;基于p-a-N的求导计算法在应用上较方便;这两种方法相当于把裂纹扩展过程视为同一分布而参数变化的离散型随机过程,二者的计算结果从统计的角度分析无显着性差异。
郑华勇[8](2012)在《Q345E与14NiCrMo10 6V焊接接头组织和性能研究》文中研究指明牵引杆是铁道车辆车体与转向架的一种连接装置,它既是承载装置,又是活动关节。牵引杆与牵引座通过焊接连接在一起。而牵引杆与牵引座的焊接是强度级别相差悬殊的异种材料的连接,其焊接接头质量和接头性能直接影响到车辆的安全可靠运行。因此,确定合理的焊接材料和工艺,提高焊接质量对列车安全运行有着重要的现实意义。本文通过拉伸、弯曲、冲击、硬度等常规力学性能试验和疲劳性能试验,以及对焊接接头显微组织和断口形貌分析,研究了用ER50-6实芯焊丝和E551T1-Ni2药芯焊丝焊接Q345E和14NiCrMo106V低合金钢焊接接头的组织和力学性能,为机车牵引杆的实际生产提供依据。研究结果表明:在试验工艺条件下,两种焊缝组织均为块状先共析铁素体,少量无碳贝氏体从晶界伸向晶内,晶内为针状铁素体、珠光体,和粒状贝氏体组织。其中用ER50-6实芯焊丝焊缝中先共析铁素体的含量较多,此外还出现少量魏氏组织。Q345E低合金钢侧熔合区为块状先共析铁素体、条状铁素体、少量的块状珠光体和粒状贝氏体的混合组织;14NiCrMo106V低合金钢侧熔合区组织为铁素体、板条状马氏体和粒状贝氏体混合分布。Q345E低合金钢母材组织为铁素体和珠光体呈带状分布;14NiCrMo106V低合金钢母材组织为回火马氏体,其间分布有少量细小的铁素体、屈氏体和粒状贝氏体。无论采用ER50-6实芯焊丝或E551T1-Ni2药芯焊丝焊接,其拉伸试件均断裂于Q345E低合金钢母材,焊接接头拉伸性能良好。焊接接头正弯和背弯均能获得为180°的弯曲角,弯曲性能优良。室温冲击时,用E551T1-Ni2药芯焊丝焊缝冲击功较高,两种焊接接头热影响区冲击功几乎相同。硬度试验表明E551T1-Ni2药芯焊丝焊缝比ER50-6实芯焊丝焊缝硬度高2050HV,热影响区硬度相当。用ER50-6实芯焊丝在指定寿命为2×106次循环下的保留余高对接接头中值疲劳极限为197.5MPa,基板Q345E的角接T型接头中值疲劳极限为202.75MPa;用E551T1-Ni2药芯焊丝时比用ER50-6实芯焊丝疲劳极限低12.5MPa和39MPa。因此从疲劳性能来看,Q345E和14NiCrMo106V低合金钢的焊接应采用ER50-6实芯焊丝。
张天会[9](2012)在《新型低碳贝氏体钢焊接接头疲劳裂纹扩展可靠性研究》文中认为焊接接头中不可避免地会存在各种形式的焊接缺陷,使焊接接头成为整个焊接结构中最薄弱部位,易产生裂纹起裂、扩展甚至失稳断裂。焊接接头的疲劳断裂性能是焊接结构损伤容限分析、保证结构安全可靠运行,以及抗断裂设计的重要依据。新型低碳贝氏体钢是采用微合金化控轧控冷工艺生产的新一代焊接无裂纹低合金高强度结构钢,被称为当今“绿色钢材”。合金结构钢的发展方向越来越注重提高其使用的可靠性和经济性,即在满足结构强度要求的前提下提高安全性和寿命。因此,对新一代低碳贝氏体钢焊接接头疲劳裂纹扩展可靠性研究具有重要的理论意义和应用价值。本文对新型低碳贝氏体焊接接头进行了常规力学性能及其微观金相试验研究、焊接缺陷及其尺寸分布研究、疲劳裂纹扩展试验及其可靠性分析研究。本文的主要工作有:从常规力学性能和金相试验角度对新型低碳贝氏体钢焊接接头焊接工艺进行试验研究。采用不同的焊接方法和不同的焊接工艺参数对新型焊接无裂纹低碳贝氏体钢B610CF、ADB610和WDB620钢焊接接头进行焊接,对焊接接头进行常规力学性能和金相试验。对试验结果进行分析发现:采用合适的焊接工艺参数,焊接接头中不容易产生裂纹,焊接接头的抗裂性能优良,可以得到具有优良综合机械性能的焊接接头;焊接工艺参数对焊接接头抗拉强度、塑性以及对热影响区的组织和常规力学性能的影响不明显,但大的焊接工艺参数会使焊缝区的组织发生变化,冲击韧性明显降低。对新型低碳贝氏体钢焊接接头焊接缺陷及尺寸概率分布模型进行研究。通过对焊接缺陷在焊缝长度区间上产生的缺陷数符合泊松分布过程、焊接缺陷在一定的焊缝长度内缺陷产生的比率为常数的物理背景,推导建立了焊接缺陷尺寸的概率模型为指数分布。随机抽取ADB610钢焊接接头X射线检测出的焊接缺陷,进行概率分布拟合检验研究,发现:焊接缺陷尺寸以服从指数分布为最佳,从实验数据上验证了焊接缺陷尺寸较好地服从指数分布。通过排列图的绘制与分析,ADB610钢和WDB620钢焊接接头绝大多数焊接缺陷是气孔和夹渣,焊接接头中产生的裂纹缺陷很少。提出了基于两步七点递增多项式的成组计算方法(本文简称为成组法)用于疲劳裂纹扩展试验数据的计算,在多试样疲劳裂纹扩展试验过程中各个试样数据记录的裂纹长度不相同时,可以计算相同裂纹长度下各个试样的裂纹扩展速率和同组试样不同存活率下的裂纹扩展速率。针对ADB610钢焊接接头母材区、热影响区和焊缝区进行多试样疲劳裂纹扩展试验,并采用成组法计算三区域不同存活率下的裂纹扩展速率和基于Paris公式的裂纹扩展速率表达式,从可靠性角度研究焊接接头疲劳裂纹扩展性能。在常规力学性能和金相试验以及焊接缺陷研究基础上,选用CHE62CFLH焊条,采用手工电弧焊对ADB610钢进行焊接,在对焊接接头三区域取多试样进行了裂纹扩展试验的基础上,采用本文提出的成组法,计算各区域存活率为50%、90%、95%、99%和99.9%下的裂纹扩展速率,分别与应力强度因子范围△K拟合,得到不同存活率下Paris公式。对三区域考虑存活率条件下的裂纹扩展速率表达式Paris公式进行分析,发现:在相同存活率下,母材区参数C最大,焊缝区的C最小;而母材区参数m最小,焊缝区m最大。随着存活率的增大,母材区参数C呈递减、m呈递增趋势,热影响区和焊缝区参数C呈递增、m呈递减的趋势;而且母材区C递减速度最小,热影响区C递增速度最快;热影响区m递减速度最快,母材区m递增速度与焊缝区m递减的速度相差不大。对考虑存活率下三区域裂纹扩展速率及计算的相对差值进行分析,发现:三区域裂纹扩展速率分散性有明显差异,基本上母材区的最小,焊缝区的最大。在相同存活率下,裂纹扩展前期母材区裂纹扩展明显最快,焊缝区的明显最慢,母材区与热影响区的裂纹扩展差异明显比热影响区与焊缝区的差异大;在裂纹扩展中后期,三个区域的裂纹扩展快慢差异相对较小。随着存活率的增大,基本上母材区与热影响区、母材区与焊缝区裂纹扩展快慢相对差异逐渐递减,在裂纹扩展前期递减明显,裂纹扩展中后期递减相对前期不明显;热影响区与焊缝区裂纹扩展快慢相对差异变化不明显。采用统计假设检验方法对三区域对数裂纹扩展速率的数字特征进行分析,发现:三区域的对数裂纹扩展速率方差(即分散性)有显着性差异,基本上母材区的最小,焊缝区的最大。在裂纹扩展速率均值方面:基本上,在裂纹扩展中前期,母材区的显着大于热影响区和焊缝区的,裂纹扩展后期母材区与热影响区和焊缝区的相当,没有显着性差异;对于热影响区与焊缝区,裂纹扩展前期热影响区的显着大于焊缝区的,但裂纹扩展中期后两区域的相当。从金相组织角度对ADB610钢焊接接头母材区、热影响区和焊缝区裂纹扩展机理进行研究,发现:在裂纹扩展的中前期,晶界间的阻力提高疲劳裂纹扩展的抗力,因此在裂纹扩展中前期,晶粒细小的焊缝区和有网状组织的热影响区的裂纹扩展慢于晶粒粗大的母材区的,焊缝区的慢于热影响区;在裂纹扩展中后期,晶界间阻力的影响逐渐减小后,三个区域之间的裂纹扩展速率差异相比前期较小。而且相对于热影响区和焊缝区而言,母材区各部位的金相组织差异性较小。采用基于ΔK-da/dN一次七点递增多项式的方法(本文简称为单试样法)计算ADB610钢焊接接头考虑存活率的裂纹扩展速率及Paris公式,并采用直观分析和统计对比分析方法,与采用成组法得到的结果进行误差分析,发现相同区域之间采用单试样法计算的结果误差大,得到的焊接接头不同区域之间裂纹扩展快慢的规律也与采用成组法的不相一致。单试样法是在单独地、各个试样之间互不相关地计算出每个试样的Paris公式后,然后取一系列的△K带入每个试样的Paris公式中,计算每个试样在相同△K下的裂纹扩展速率后,再计算同组试样不同存活率下的裂纹扩展速率和Paris公式来研究裂纹扩展的可靠性问题。认为基于一次七点递增多项式的单试样法从物理意义上不符合根据裂纹扩展试验数据的分散性来分析材料固有的分散性问题。本文的主要创新点:(1)在计算方法方面提出了采用两步七点递增多项式的专用于疲劳裂纹扩展速率可靠性分析的成组方法,并指出应用一次七点递增多项式的单试样法在裂纹扩展可靠性分析中具有较大的计算误差。(2)在统计意义上发现了ADB610钢焊接接头三个区域(母材区、热影响区和焊缝区)疲劳裂纹扩展速率数字特征的差异性,并从焊接接头金相组织的机理上解释了这种统计现象。(3)在研究成果方面得到了ADB610钢焊接接头不同存活率下基于Paris公式的疲劳裂纹扩展速率表达式,并发现了ADB610钢焊接接头疲劳裂纹扩展速率Paris公式的两个参数(C和m)随存活率改变而变化的规律。(4)在数学模型方面从泊松过程出发进行了理论推导,建立了新型低碳贝氏体钢焊接接头焊接缺陷尺寸分布的概率模型,并进一步通过ADB610钢焊接接头x射线检测的缺陷尺寸数据的分布拟合,实验数据验证了这个数学模型的合理性。
杨冰[10](2011)在《LZ50车轴钢的随机疲劳短裂纹行为研究》文中指出疲劳短裂纹的扩展过程,占光滑表面结构服役寿命的70%-90%。在有关理论尚不完善与成熟的情况下,研究这一课题具有重要的科学意义与工程指导意义。本学位论文通过完成铁路LZ50车轴钢材料及旋削一滚压维修工艺试样的疲劳短裂纹复型试验,开展了如下研究工作:1.通过对表面未经滚压处理试样(未滚压试样)的试验研究,揭示了LZ50钢的两种微观结构障碍疲劳损伤机制。研究表明,疲劳短裂纹萌生于试样表面的铁素体。在微观结构短裂纹(MSC)阶段,主导有效短裂纹(DESFC)在扩展过程中出现两次较明显降速。第一次降速出现在短裂纹萌生后,扩展遇到晶界。第二次降速出现在DESFC突破铁素体晶界障碍约束后,扩展遇到富珠光体带状结构。而DESFC突破富珠光体带状结构约束,它的主导地位迅速确立,疲劳短裂纹扩展进入物理短裂纹(PSC)阶段。从此时起,直到出现常规观测手段可见的长裂纹及最终试样断裂,裂纹扩展速率持续随机增加,无明显障碍特征。两次降速最低点对应的平均DESFC表面长度分别为14.77μm和107.11μm,分别接近材料平均铁素体直径(14.61μm)和富珠光体带状结构间距(109.09μm),这说明LZ50钢的疲劳损伤具有两种微观结构障碍机制。2.引入微观结构障碍阻力系数函数,发展了新的多微观结构障碍疲劳短裂纹扩展率模型及其概率表征方法;并结合长裂纹试验结果,引入当量应力强度因子,提出了疲劳长、短裂纹扩展率统一模型及其概率方程。阻力系数反映了裂尖距离微观障碍越近,裂纹所受扩展阻力越强的特点。裂纹一旦突破前一障碍的约束,立即进入下一障碍影响范围内,重复受阻过程,具有周期性特征。随着裂纹尺度增大,扩展驱动力不断增强,微观障碍作用的影响效果持续减弱。本文提出的短裂纹扩展率模型继承有效短裂纹准则思想,以远场总循环应变能密度△W1与DESFC尺度α的乘积为裂纹驱动力参量;模型包含材料多种微观结构障碍特征尺度参量,利用阻力系数函数反映裂纹扩展过程中的减速现象。通过拟合试验数据,获得了LZ50钢短裂纹扩展率模型的概率参量及曲线,验证了模型的有效性。进一步,考虑到从短裂纹到长裂纹的扩展,其行为在客观上是一个连续发展的物理过程,通过拓展小范围屈服条件下J积分与应力强度因子的关系,引入能同时描述长、短裂纹扩展的弹塑性驱动力——当量应力强度因子△Keq,在短裂纹扩展率模型基础上,发展了包含多微观结构障碍的长、短裂纹扩展率统一模型。对未滚压短裂纹试样和长裂纹试样试验数据的处理结果,验证了统一模型的有效性。3.通过对不同时刻旋削与滚压试样及未滚压试样的试验对比研究,发现对未经滚压的试样,越早实施滚压处理,获得的延寿效果越好。通过引入滚压效应函数M(f),对未滚压试样短裂纹扩展率模型进行修正,发展了可考虑滚压时刻对扩展速率影响的新模型。滚压在试样表层和近表层产生了约235~100 MPa的周向残余压应力,和约316~132MPa的轴向残余压应力,可降低试验时的有效疲劳应力;同时,提高了材料表面的显微硬度,滚压后铁素体、珠光体的硬度分别较未滚压试样提高了10.81%和3.15%,抑制了短裂纹的萌生与扩展。比较几组不同时刻进行旋削与滚压处理的试样在滚压后的延寿率,发现随着处理时刻从f=0.7提前至f=0.0,滚压后平均延寿率从379%上升至641%。这表明,为获得更长的疲劳寿命,对未经滚压的试样,应当在条件具备的情况下,尽早实施旋削与滚压处理。滚压效应函数M(f)反映了滚压时刻与延寿率之间的关系,用它对疲劳短裂纹扩展率模型进行修正,能体现滚压时刻选择的不同对裂纹扩展率的显着影响。
二、16MnR钢焊接头的延拓概率疲劳S-N曲线(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、16MnR钢焊接头的延拓概率疲劳S-N曲线(论文提纲范文)
(1)基于应变能密度的高层钢结构焊接节点疲劳性能及寿命预测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 疲劳问题研究进展 |
1.2.2 焊接钢结构疲劳研究现状 |
1.3 疲劳基本分析理论和方法 |
1.3.1 疲劳裂纹萌生寿命评估方法 |
1.3.2 疲劳裂纹扩展寿命评估方法 |
1.4 研究现存问题和不足 |
1.5 本文主要研究内容与技术路线 |
1.5.1 主要研究内容 |
1.5.2 研究技术路线 |
第二章 基于应变能密度的疲劳裂纹萌生研究 |
2.1 引言 |
2.2 平均应变能密度疲劳理论及计算 |
2.2.1 切口应力强度因子与应变能密度理论 |
2.2.2 应变能密度的有限元计算 |
2.3 平均应变能密度与疲劳裂纹萌生寿命 |
2.3.1 平均应变能密度-疲劳寿命曲线 |
2.3.2 裂纹萌生寿命评估方法 |
2.3.3 焊接接头疲劳寿命评估 |
2.4 梁柱焊接节点疲劳裂纹萌生分析 |
2.4.1 梁柱焊接节点有限元模型 |
2.4.2 梁柱节点焊缝区局部应力分布 |
2.4.3 梁柱节点恒幅疲劳寿命评估 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于应变能密度的疲劳裂纹扩展研究 |
3.1 引言 |
3.2 应变能密度因子理论及计算 |
3.2.1 应变能密度因子理论 |
3.2.2 应力强度因子的有限元求解 |
3.2.3 应变能密度因子的有限元求解 |
3.2.4 复合型裂纹断裂参数计算 |
3.2.5 三维贯穿裂纹断裂参数计算 |
3.3 应变能密度因子与疲劳裂纹扩展寿命 |
3.3.1 疲劳裂纹扩展模型及参数 |
3.3.2 疲劳裂纹扩展寿命预测 |
3.3.3 CT试件疲劳裂纹扩展寿命预测 |
3.4 梁柱焊接节点疲劳裂纹扩展分析 |
3.4.1 焊接节点初始裂纹假定 |
3.4.2 焊接节点断裂参数计算 |
3.4.3 焊接节点恒幅疲劳裂纹扩展寿命评估 |
3.5 本章小结 |
第四章 钢焊接试件高周疲劳试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 钢焊接试件疲劳裂纹萌生试验 |
4.2.1 试件制备 |
4.2.2 试验设备及加载方案 |
4.2.3 试验结果及分析 |
4.3 钢焊接CT试件疲劳裂纹扩展试验 |
4.3.1 CT标准试件及夹具 |
4.3.2 扩展试验设备及加载方案 |
4.3.3 扩展试验结果及分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于应变能密度的高层钢结构焊接节点疲劳寿命评估 |
5.1 引言 |
5.2 基于应变能密度的疲劳性能分析及寿命评估方法 |
5.2.1 方法适用范围 |
5.2.2 应变能密度法的分析流程 |
5.3 高层钢结构焊接节点疲劳分析实例 |
5.3.1 高层钢框架结构有限元模型 |
5.3.2 风致响应计算及名义应力法评估 |
5.3.3 考虑梁柱焊接节点的多尺度模型 |
5.3.4 焊接节点高周疲劳性能及寿命评估 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
作者简介 |
参考文献 |
(2)变压吸附器疲劳特性及寿命研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题的提出 |
1.2 研究历史及现状 |
1.3 论文的主要内容 |
2 变压吸附器的分析设计 |
2.1 有限元分析软件ANSYS |
2.2 结构分析与力学模型 |
2.3 有限元模型与载荷约束 |
2.4 应力分析结果与评定 |
2.5 疲劳评定 |
2.6 本章小结 |
3 标准CT试样的疲劳裂纹扩展试验 |
3.1 疲劳扩展的基本概念 |
3.2 疲劳裂纹扩展试验 |
3.3 疲劳断口的电子显微分析 |
3.4 本章小结 |
4 CT试样动态疲劳裂纹扩展仿真 |
4.1 断裂力学基础 |
4.2 裂纹断裂准则 |
4.3 CT试样疲劳裂纹扩展仿真 |
4.4 本章小结 |
5 变压吸附器裂纹扩展寿命计算 |
5.1 疲劳裂纹扩展寿命的预测方法 |
5.2 裂纹参数的确定 |
5.3 变压吸附器裂纹扩展寿命的估算 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间参与项目及论文发表情况 |
学位论文数据集 |
(3)钻杆应力-疲劳寿命曲线试验研究(论文提纲范文)
1试验材料及方法 |
1.1试验材料 |
1.2试验方法 |
1.2.1升降法 |
1.2.2成组法 |
2试验结果及讨论 |
2.1试验结果 |
2.2疲劳极限外推 |
3结论 |
(4)铁路货车车体载荷谱测试及疲劳强度评价研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 选题背景与工程意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 疲劳研究的发展历史 |
1.2.2 货车车体载荷谱研究现状 |
1.2.3 货车车体疲劳强度评价研究现状 |
1.2.4 货车车体线路模拟台架疲劳试验研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 车体焊接结构疲劳性能研究 |
2.1 金属材料的疲劳 |
2.1.1 疲劳分类 |
2.1.2 S-N曲线 |
2.2 焊接结构的疲劳设计标准 |
2.2.1 AAR标准 |
2.2.2 BS EN标准 |
2.3 车体焊接结构试样疲劳性能试验 |
2.3.1 S-N曲线测定方法 |
2.3.2 材料化学成分及力学性能 |
2.3.3 试样的加工制作 |
2.3.4 试验装置和试验方法 |
2.4 疲劳试验结果和分析 |
2.4.1 试样疲劳破坏分析 |
2.4.2 试样S-N曲线 |
2.4.3 S-N曲线的延拓 |
2.5 本章小结 |
3 货车车体疲劳载荷谱测试及特性研究 |
3.1 车体信号数据测试及处理 |
3.1.1 测试方案 |
3.1.2 测点布置 |
3.1.3 测试系统 |
3.1.4 试验数据采样频率的确定 |
3.1.5 数据信号处理 |
3.2 车体载荷识别 |
3.2.1 车体载荷分析 |
3.2.2 浮沉载荷识别 |
3.2.3 纵向载荷识别 |
3.2.4 侧滚和扭转载荷识别 |
3.3 实测数据处理结果 |
3.3.1 载荷时间历程 |
3.3.2 载荷频谱特性分析 |
3.4 车体载荷谱计数处理 |
3.4.1 载荷谱计数处理方法 |
3.4.2 小载荷循环的处理 |
3.4.3 载荷谱编制方法 |
3.4.4 实测载荷谱编制结果 |
3.5 车体载荷谱统计推断 |
3.5.1 载荷谱分布规律 |
3.5.2 威布尔分布参数估计方法 |
3.5.3 分布假设检验 |
3.5.4 车体载荷谱分布规律 |
3.5.5 最大载荷推断 |
3.6 载荷谱特性分析 |
3.6.1 不同线路载荷谱特性对比分析 |
3.6.2 AAR标准载荷谱 |
3.6.3 实测载荷谱与AAR标准载荷谱对比分析 |
3.7 本章小结 |
4 货车车体结构静态响应分析 |
4.1 C70_E型敞车车体结构特点及性能参数 |
4.1.1 C70_E型敞车车体结构特点 |
4.1.2 C70_E型敞车车体主要技术及性能参数 |
4.2 车体有限元模型的建立 |
4.3 结构加载模式 |
4.4 结构响应结果及分析 |
4.5 静态载荷-应力传递关系 |
4.6 散粒货物对车体静压力分析 |
4.6.1 弹塑性准则 |
4.6.2 有限元模型 |
4.6.3 车体与散粒煤接触模拟 |
4.6.4 计算结果及分析 |
4.7 本章小结 |
5 货车车体结构动态响应分析 |
5.1 车体模态分析 |
5.1.1 模态分析基本理论 |
5.1.2 车体自由模态分析 |
5.1.3 车体约束模态分析 |
5.2 车体动态载荷的获取方法 |
5.3 车体瞬态动力学响应分析 |
5.3.1 瞬态动力学方法 |
5.3.2 载荷时间历程样本 |
5.3.3 瞬态动力响应结果分析 |
5.3.4 动态载荷-应力传递关系 |
5.4 冲击载荷下车体动态响应分析 |
5.4.1 冲击工况概述 |
5.4.2 冲击有限元模型 |
5.4.3 冲击载荷下端墙动应力响应分析 |
5.4.4 冲击载荷下端墙动侧压力响应分析 |
5.5 本章小结 |
6 货车车体疲劳强度评价 |
6.1 疲劳强度评价理论 |
6.1.1 名义应力法 |
6.1.2 疲劳累积损伤理论 |
6.1.3 AAR疲劳评价方法 |
6.1.4 BS EN疲劳评价方法 |
6.2 基于应力谱的车体疲劳强度评价 |
6.3 基于载荷谱的车体疲劳强度评价 |
6.3.1 基于载荷谱的疲劳强度评价方法 |
6.3.2 疲劳损伤分析 |
6.4 载荷谱损伤一致性校验 |
6.5 基于损伤一致性的载荷谱修正 |
6.6 车体疲劳寿命评估 |
6.7 本章小结 |
7 车体线路模拟台架试验疲劳强度评价方法研究 |
7.1 车体线路模拟台架试验概述 |
7.3 试验载荷谱的浓缩方法 |
7.4 疲劳截止极限的确定 |
7.5 应力时间历程的浓缩 |
7.5.1 应力时间历程浓缩方法 |
7.5.2 多点应力时间历程的浓缩 |
7.6 试验载荷谱浓缩结果 |
7.7 浓缩试验载荷谱损伤校验 |
7.7.1 浓缩前后应力谱损伤校验 |
7.7.2 浓缩前后载荷谱损伤校验 |
7.8 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 论文的主要结论 |
8.2 论文的主要创新点 |
8.3 研究工作展望 |
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 |
(5)超深井钻具疲劳失效机理及材质优选技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 目前存在问题与本文的研究内容和思路 |
第2章 钻具疲劳失效案例及机理分析 |
2.1 钻具失效形式 |
2.2 钻具失效案例分析 |
2.3 超深井钻具疲劳失效机理 |
2.3.1 超深井钻具疲劳失效特点 |
2.3.2 钻具疲劳裂纹的形成和扩展 |
2.4 本章小结 |
第3章 五种钻具材料力学性能和疲劳性能测试 |
3.1 钻具材料拉伸性能测试 |
3.2 钻具材料示波冲击性能测试 |
3.3 钻具材料旋转弯曲疲劳性能测试 |
3.3.1 概率疲劳强度的测定 |
3.3.2 疲劳应力-寿命曲线测定 |
3.4 钻具的S-N曲线作法 |
3.5 本章小结 |
第4章 考虑材料疲劳性能的材质优选技术研究 |
4.1 钻具材料常规力学性能与其疲劳强度的关系 |
4.2 夹杂物与钻具疲劳性能的定量关系研究 |
4.2.1 疲劳断口分析与非金属夹杂物 |
4.2.2 大体积构件内最大夹杂物尺寸估计方法 |
4.2.3 夹杂物统计试验和最大夹杂物开裂的疲劳强度 |
4.3 氢损伤对钻具疲劳性能的影响 |
4.3.1 钻具氢损伤后的疲劳试验 |
4.3.2 机理分析 |
4.4 超深井高强度钻具材质优选评价流程及性能指标探讨 |
4.4.1 测试流程 |
4.4.2 性能指标探讨 |
4.5 本章小节 |
第5章 结论及建议 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
(6)Q345E钢疲劳裂纹扩展可靠性与过载效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 Q345E钢研究现状 |
1.2.2 裂纹扩展速率的可靠性研究现状 |
1.2.3 过载效应研究现状 |
1.2.4 材料疲劳断裂的断口研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 Q345E钢疲劳裂纹扩展速率试验 |
2.1 材料力学性能试验 |
2.2 疲劳裂纹扩展速率试验 |
2.2.1 试样制备 |
2.2.2 Q345E钢恒幅疲劳裂纹扩展试验 |
2.2.3 Q345E钢过载条件下疲劳裂纹扩展试验 |
2.3 疲劳裂纹扩展速率试验结果 |
2.3.1 Q345E钢恒幅疲劳裂纹扩展试验结果 |
2.3.2 Q345E钢在过载条件下疲劳裂纹扩展试验结果 |
2.3.3 Q345E钢带裂纹试件疲劳寿命正态检验 |
2.4 本章小结 |
第三章 Q345E钢疲劳裂纹扩展可靠性研究 |
3.1 疲劳裂纹扩展速率可靠性研究 |
3.1.1 七点递增多项式拟合 |
3.1.2 疲劳裂纹扩展速率表达式 |
3.1.3 正态变量的存活率 |
3.1.4 基于(a,N)数据的可靠性研究 |
3.1.5 基于(da/dN,△K)数据的可靠性研究 |
3.2 考虑置信度的疲劳裂纹扩展速率可靠性研究 |
3.2.1 单侧容限系数 |
3.2.2 不同置信度下基于(a,N)数据的可靠性研究 |
3.2.3 不同置信度下基于(da/dN,△K)数据的可靠性研究 |
3.3 本章小结 |
第四章 过载效应对Q345E钢疲劳裂纹扩展的影响 |
4.1 过载对Q345E钢疲劳寿命的影响 |
4.2 过载对Q345E钢裂纹扩展速率的影响 |
4.3 Q345E钢过载机理研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文 |
(7)不同应力比下的疲劳裂纹扩展可靠性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究动态及现状 |
1.2.1 考虑应力比R影响的基于Paris公式的修正公式 |
1.2.2 应力比R对疲劳裂纹扩展的影响研究 |
1.2.3 疲劳裂纹扩展可靠性模型研究 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 论文的整体结构 |
第二章 不同应力比工况下的疲劳裂纹扩展试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 ADB610钢在不同应力比工况下的疲劳裂纹扩展试验 |
2.2.1 ADB610钢裂纹扩展试验的试样概况 |
2.2.2 ADB610钢裂纹扩展试验的试验条件 |
2.2.3 ADB610钢裂纹扩展试验的试验结果 |
2.3 30CrMnSiNi2A钢在不同应力比工况下的疲劳裂纹扩展试验 |
2.3.1 30CrMnSiNi2A钢裂纹扩展试验的试样概况 |
2.3.2 30CrMnSiNi2A钢裂纹扩展试验的试验条件 |
2.3.3 30CrMnSiNi2A钢裂纹扩展试验的试验结果 |
2.4 本章小结 |
第三章 不同应力比下疲劳断裂的基本规律研究 |
3.1 引言 |
3.2 不同应力比下ADB610钢疲劳断裂的基本规律 |
3.2.1 不同应力比下ADB610钢疲劳寿命的变化规律 |
3.2.2 不同应力比下ADB610钢裂纹扩展速率的变化规律 |
3.2.3 不同应力比下ADB610钢ΔK的变化规律 |
3.2.4 不同应力比下ADB610钢Paris公式参数的变化规律 |
3.3 不同应力比下30CrMnSiNi2A钢疲劳断裂的基本规律 |
3.3.1 不同应力比下30CrMnSiNi2A钢疲劳寿命的变化规律 |
3.3.2 不同应力比下30CrMnSiNi2A钢裂纹扩展速率的变化规律 |
3.3.3 不同应力比下30CrMnSiNi2A钢Paris公式参数的变化规律 |
3.4 本章小结 |
第四章 不同应力比下疲劳断裂可靠性的数学模型研究 |
4.1 引言 |
4.2 不同应力比下基于Paris公式的疲劳断裂可靠性数学模型 |
4.2.1 不同应力比下疲劳断裂可靠性数学模型的基本形式 |
4.2.2 不同应力比下疲劳断裂可靠性数学模型的参数确定方案 |
4.3 不同应力比下ADB610钢疲劳断裂可靠性的数学模型 |
4.3.1 不同应力比下ADB610钢疲劳断裂可靠性数学模型的计算 |
4.3.2 不同应力比下ADB610钢疲劳断裂可靠性数学模型的分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 不同应力比下疲劳断裂可靠性的几何图形研究 |
5.1 引言 |
5.2 ADB610钢R-p-da/dN-ΔK曲面族的基本形式 |
5.2.1 ADB610钢的R-p-da/dN-ΔK概率模型 |
5.2.2 R-p-da/dN-AK曲面族 |
5.3 ADB610钢R-p-da/dN-ΔK曲面族的工程应用 |
5.3.1 获得任意应力比R下的p-da/dN-ΔK曲线 |
5.3.2 分析应力比R对疲劳裂纹扩展速率da/dN的影响 |
5.4 ADB610钢R-p-da/dN-ΔK曲面族的适用范围 |
5.5 本章小结 |
第六章 不同应力比下疲劳断裂可靠性的可信度研究 |
6.1 引言 |
6.2 不同应力比下ADB610钢考虑置信度时的疲劳断裂可靠性数学模型 |
6.2.1 R-p-γ-da/dN-ΔK概率置信度模型 |
6.2.2 R-p-7-da/dN-ΔK概率置信度模型参数计算方法 |
6.2.3 ADB610钢的R-p-γ-da/dN-ΔK概率置信度模型 |
6.3 不同应力比下ADB610钢考虑置信度时的疲劳断裂可靠性几何图形 |
6.3.1 ADB610钢的R-p-γ-da/dN-ΔK曲面族的基本形式 |
6.3.2 ADB610钢R-p-γ-da/dN-ΔK曲面族的工程应用 |
6.4 本章小结 |
第七章 疲劳断裂可靠性的计算方法研究 |
7.1 引言 |
7.2 统一α-N递增多项式拟合法 |
7.2.1 平均值α法 |
7.2.2 中值α法 |
7.2.3 平均值α法与中值α法比较 |
7.3 p-da/dN数据处理计算方法 |
7.3.1 基于p-α-N求导处理的疲劳断裂可靠性计算方法 |
7.3.2 基于da/dN数据统计分析的疲劳断裂可靠性计算方法 |
7.4 ADB610试验p-da/dN数据处理 |
7.5 本章小结 |
第八章 结束语 |
8.1 工作总结 |
8.2 主要创新点 |
8.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 攻读博士学位期间所发表的学位论文 |
附录B ADB610钢α-N原始数据图 |
附录C 30CrMnSiNi 2A钢α-N原始数据图 |
(8)Q345E与14NiCrMo10 6V焊接接头组织和性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
绪论 |
第一章 试验材料和方法 |
1.1 试验材料 |
1.2 试验方法 |
1.2.1 工艺试验 |
1.2.2 显微组织与断口分析试验 |
1.2.3 拉伸试验 |
1.2.4 弯曲试验 |
1.2.5 冲击试验 |
1.2.6 显微硬度试验 |
1.2.7 焊接接头疲劳试验 |
本章小结 |
第二章 试验结果及分析 |
2.1 焊接接头显微组织分析 |
2.1.1 用 ER50-6 焊丝焊接接头显微组织及分析 |
2.1.2 用 E551T1-Ni2 焊丝焊接接头显微组织及分析 |
2.2 拉伸试验结果与分析 |
2.3 弯曲试验结果与分析 |
2.4 冲击试验结果与分析 |
2.4.1 用 ER50-6 焊丝焊接接头冲击试验结果及分析 |
2.4.2 用 E551T1-Ni2 焊丝焊接接头冲击试验结果及分析 |
2.5 硬度试验结果与分析 |
2.6 疲劳试验结果与分析 |
2.6.1 用 ER50-6 焊丝对接接头疲劳试验结果及分析 |
2.6.2 用 E551T1-Ni2 焊丝对接接头疲劳试验结果及分析 |
2.6.3 用 ER50-6 焊丝 T 型接头(基板 Q345E)疲劳试验结果及分析 |
2.6.4 用 E551T1-Ni2 焊丝 T 型接头(基板 Q345E)疲劳试验结果及分析 |
2.6.5 用 ER50-6 焊丝 T 型接头(基板 14Ni)疲劳试验结果及分析 |
2.6.6 用 E551T1-Ni2 焊丝 T 型接头(基板 14Ni)疲劳试验结果及分析 |
本章小结 |
第三章 讨论 |
3.1 Q345E 和 14NiCrMo106V 低合金钢焊接性分析 |
3.2 焊接接头显微组织类型及其常规力学性能 |
3.2.1 焊缝组织类型及其常规力学性能 |
3.2.2 热影响区组织类型及其常规力学性能 |
3.3 不同焊接材料对疲劳性能的影响 |
3.3.1 不同焊接材料对接接头疲劳性能分析 |
3.3.2 角接 T 型接头疲劳性能分析 |
本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(9)新型低碳贝氏体钢焊接接头疲劳裂纹扩展可靠性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号清单 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 国内外研究现状及存在的问题 |
1.2.1 国内外研究现状 |
1.2.2 存在的主要问题 |
1.3 课题研究主要内容及意义 |
1.3.1 研究的主要内容 |
1.3.2 课题研究的意义 |
1.4 论文的整体结构 |
第二章 新型低碳贝氏体钢焊接接头焊接工艺试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 焊接工艺试验方案 |
2.3 B610CF钢焊接接头焊接工艺试验研究 |
2.3.1 试验材料及试板焊接 |
2.3.2 常规力学性能和金相试验 |
2.3.3 试验结果分析 |
2.4 ADB610钢焊接接头焊接工艺试验研究 |
2.4.1 试验材料及试板焊接 |
2.4.2 常规力学性能试验和金相试验 |
2.4.3 试验结果分析 |
2.5 WDB620钢焊接接头焊接工艺试验研究 |
2.5.1 试验材料及试板焊接 |
2.5.2 常规力学性能试验和金相试验 |
2.5.3 试验结果分析 |
2.6 小结 |
第三章 焊接接头焊接缺陷及分布模型研究 |
3.1 引言 |
3.2 焊接缺陷尺寸分布模型的建立 |
3.2.1 根据泊松过程建立焊接缺陷尺寸分布模型 |
3.2.2 根据故障率研究焊接缺陷尺寸分布模型 |
3.3 从统计角度研究焊接缺陷尺寸分布模型 |
3.3.1 焊接工艺参数 |
3.3.2 X射线检测焊接缺陷及数据 |
3.3.3 焊接缺陷尺寸分布拟合研究 |
3.4 新型低碳贝氏体钢焊接接头焊接缺陷的研究 |
3.4.1 ADB610钢焊接接头焊接缺陷的分析研究 |
3.4.2 WDB620钢焊接接头焊接缺陷的分析研究 |
3.6 小结 |
第四章 ADB610钢焊接接头疲劳裂纹扩展试验 |
4.1 引言 |
4.2 疲劳裂纹扩展实验方案 |
4.3 试样准备及试验方法 |
4.3.1 试验材料及试板焊接 |
4.3.2 无损检测 |
4.3.3 试样准备 |
4.3.4 试验设备及试验方法 |
4.4 焊接接头三区域的裂纹扩展试验数据 |
4.5 小结 |
第五章 基于成组法的ADB610钢焊接接头裂纹扩展可靠性分析 |
5.1 引言 |
5.2 基于两步七点拟合的成组法研究 |
5.2.1 基于两步七点拟合成组法计算裂纹扩展速率的基本思路 |
5.2.2 基于两步七点拟合成组法的裂纹扩展可靠性分析的基本思路 |
5.3 基于成组法ADB610钢焊接接头裂纹扩展速率计算 |
5.3.1 母材区裂纹扩展速率的计算 |
5.3.2 热影响区裂纹扩展速率的计算 |
5.3.3 焊缝区裂纹扩展速率的计算 |
5.4 不同存活率的ADB610钢焊接接头裂纹扩展速率及Paris公式研究 |
5.4.1 不同存活率条件下焊接接头裂纹扩展速率及Paris公式计算 |
5.4.2 不同存活率条件下焊接接头Paris公式中参数变化规律分析 |
5.5 ADB610钢焊接接头三区域裂纹扩展速率变化分析研究 |
5.5.1 ADB610钢焊接接头三区域裂纹扩展速率变化的直观分析 |
5.5.2 ADB610钢焊接接头三区域裂纹扩展速率数字特征的统计分析 |
5.5.3 ADB610钢焊接接头三区域裂纹扩展速率变化的机理分析研究 |
5.6 小结 |
第六章 基于单试样法的ADB610钢焊接接头裂纹扩展可靠性估算分析研究 |
6.1 引言 |
6.2 基于一次七点拟合的单试样法及其计算分析 |
6.2.1 基于一次七点拟合单试样法的基本思路 |
6.2.2 基于单试样法焊接接头各试样裂纹扩展速率Paris公式计算 |
6.2.3 单试样法不同存活率焊接接头裂纹扩展速率及Paris公式计算 |
6.2.4 基于单试样法的焊接接头不同区域裂纹扩展速率对比分析研究 |
6.3 基于单试样法考虑存活率裂纹扩展速率及Paris公式误差研究 |
6.3.1 相同存活率焊接接头相同区域裂纹扩展速率误差分析 |
6.3.2 相同区域裂纹扩展速率数字特征统计检验差异分析 |
6.3.3 相同存活率焊接接头不同区域裂纹扩展速率误差分析 |
6.3.4 考虑存活率焊接接头Paris公式差异分析 |
6.4 两种方法计算的裂纹扩展速率分析结果讨论 |
6.5 小结 |
第七章 结束语 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
附表B ADB610钢焊接接头da/dN-△K及lg(da/dN)-lg(△K)关系图 |
(10)LZ50车轴钢的随机疲劳短裂纹行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 短裂纹行为方面 |
1.2.2 疲劳—维修交互作用方面 |
1.3 论文主要工作及特色 |
第2章 LZ50钢未滚压试样短裂纹行为研究 |
2.1 材料与试验 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 材料金相组织与显微硬度 |
2.1.3 短裂纹复型试验 |
2.2 短裂纹行为观察与描述 |
2.2.1 "有效短裂纹准则"及相关概念简介 |
2.2.2 短裂纹的萌生与扩展 |
2.3 特征统计参量分析 |
2.3.1 主导有效短裂纹尺度 |
2.3.2 寿命分数 |
2.3.3 ESFCs密度 |
2.4 短裂纹扩展率模型 |
2.4.1 DESFC扩展率描述 |
2.4.2 需考虑的因素 |
2.4.3 建模 |
第3章 LZ50钢旋削与滚压试样短裂纹行为研究 |
3.1 车轴维修工艺模拟及试验安排 |
3.1.1 工艺比较 |
3.1.2 滚压前后表层残余应力的变化 |
3.1.3 滚压前后表面金相和显微硬度的变化 |
3.1.4 旋削与滚压试样试验 |
3.2 试验观察 |
3.2.1 典型试样的观察与分析 |
3.2.2 综合分析 |
3.3 特征统计参量分析 |
3.3.1 主导有效短裂纹尺度 |
3.3.2 寿命分数 |
3.3.3 ESFCs密度 |
3.4 考虑滚压效果的单试样短裂纹扩展率模型 |
3.4.1 初始滚压状态试样的短裂纹扩展率模型 |
3.4.2 旋削与滚压前后试样的短裂纹扩展率模型 |
3.5 滚压效应 |
3.5.1 滚压延寿效果分析 |
3.5.2 滚压效应函数 |
3.5.3 包含滚压效应的短裂纹扩展率模型 |
第4章 概率疲劳短裂纹扩展率模型 |
4.1 短裂纹扩展率模型的概率形式 |
4.2 概率模型参量测定方法 |
4.2.1 均值曲线参量测定 |
4.2.2 均方差曲线参量测定 |
4.2.3 概率曲线参量测定 |
4.3 应用实例 |
4.3.1 未滚压试样的概率疲劳短裂纹扩展率曲线 |
4.3.2 初始滚压试样的概率疲劳短裂纹扩展率曲线 |
4.3.3 包含滚压效应的概率疲劳短裂纹扩展率曲线 |
第5章 长、短裂纹扩展率统一模型 |
5.1 LZ50钢的长裂纹扩展试验 |
5.2 长、短裂纹扩展的统一描述参量 |
5.3 长、短裂纹扩展率统一模型及概率扩展率曲线 |
5.3.1 统一模型 |
5.3.2 概率曲线 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
四、16MnR钢焊接头的延拓概率疲劳S-N曲线(论文参考文献)
- [1]基于应变能密度的高层钢结构焊接节点疲劳性能及寿命预测研究[D]. 沈圣. 东南大学, 2019(05)
- [2]变压吸附器疲劳特性及寿命研究[D]. 王世飞. 山东科技大学, 2017(03)
- [3]钻杆应力-疲劳寿命曲线试验研究[J]. 林元华,李光辉,胡强,刘婉颖. 石油钻探技术, 2015(04)
- [4]铁路货车车体载荷谱测试及疲劳强度评价研究[D]. 赵方伟. 北京交通大学, 2015(10)
- [5]超深井钻具疲劳失效机理及材质优选技术研究[D]. 田刚. 西南石油大学, 2014(03)
- [6]Q345E钢疲劳裂纹扩展可靠性与过载效应研究[D]. 郭恩聪. 昆明理工大学, 2013(02)
- [7]不同应力比下的疲劳裂纹扩展可靠性研究[D]. 王坤茜. 昆明理工大学, 2012(03)
- [8]Q345E与14NiCrMo10 6V焊接接头组织和性能研究[D]. 郑华勇. 大连交通大学, 2012(03)
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