低周疲劳短裂纹行为和可靠性分析-全国百篇优秀博士学位论文-西南交通大学博士学位论文精品文库

出版时间：2006-5  出版社：西南交通大学出版社  作者：赵永翔  

内容概要

通过完成1Cr18Ni9Ti管道焊缝金属光滑漏斗形试样系统性的应变控制疲劳试验，研究了低周疲劳短裂纹行为和可靠性分析方法。从疲劳损伤的局部性角度，区别试样表面不同尺度、位置微裂纹对疲劳损伤贡献的差异，引入“有效短裂纹”、“主导有效短裂纹”和“有效短裂纹密度”三个新概念，提出了“有效疲劳短裂纹准则”和“局部逆序观测法”。研究了短裂纹的萌生、扩展行为及其统计演化规律，阐明了疲劳短裂纹群体交互作用与损伤演化的机制，揭示了疲劳性能存在随机性及演化性的本质原因，建立了非线性“主导有效短裂纹”扩展律。克服了国际上对短裂纹群体性、演化性机制模糊不清的缺点。解决了国际上长期未能查明疲劳性能存在随机性原因的难题。为疲劳短裂纹行为及其应用研究，提供了一条较为合理的新思路。
　　同时，试验发现了循环本构的分散性现象，揭示了这一现象的物理机制，阐明了它与被广泛认识的循环应变一寿命关系分散性一样，是固有的疲劳现象，并基于Ramberg-Osgood方程提出了描述这一分散性的统计模型。综合考虑总体拟合效果、与疲劳失效机制的一致性和尾部预测的安全性三原则，提出了确定疲劳数据良好假设分布的统一方法。与ASME规范中的疲劳分析一致，从虚拟应力幅的角度研究了低周疲劳可靠性问题。探索了循环本构存在分散性时S和N都具有随机性的随机S-N关系统计模型，考虑试验数据整体随机性，提出了测定P-S-N曲线的广义极大似然法。该法适用于三参数、Langer和Basquin三种S-N模型以及任何疲劳试验方法得到的5-N数据。然后，综合随机Ramberg-Osgood-Langer-Neuber理论，提出了基于虚拟应力幅的低周疲劳可靠性分析方法。由于现有疲劳分析尚未考虑过循环本构的分散性现象，这一发现为结构疲劳强度理论带来了新课题，推动了疲劳强度理论的发展。

作者简介

赵永翔，1963年2月生，1998年西南交通大学固体力学专业博士毕业，2000年“西南交通大学机械工程博士后流动站”出站。现为西南并通大学奇引动力国家重点实验室教授、博士生导师，工程可靠性和安全性研究所所长。目前主要从事结构疲劳断裂与可靠性和安全性研究，主持国家、省、部级重要项目10余项，曾两次获省级科技进步二等然。2002年获国家百篇优秀博士论文奖，2004入选教育部新世界人才，2004年获得茅以升铁道科技奖，2005年获得詹天佑铁道科技成就奖，2002年获四川省有突出贡献的成秀专家称号，2004入选四川省学术和技术带头人。先后发表学术论文100余篇，兼职《International Journal of Fatigue》和《机械强度》编委。

书籍目录

1 绪论  1.1 背景和意义  1.2 研究现状  1.3 本文工作特色与创新成果 2 材料和试验  2.1 材料   2.2 低周疲劳试验  2.3 金相试验和随机硬度试验  2.4 小结3 短裂纹行为研究Ⅰ--试验观察   3.1 新概念   3.2 短裂纹萌生和扩展  3.3 微观结构障碍尺度  3，4 短裂纹密度效应与短裂纹群体行为  3.5 小结4 短裂纹行为研究Ⅱ--统计演化特征  4.1 主导有效(短)裂纹尺度的统计演化特征  4.2 寿命分数的统计演化特征   4.3 扩展率的统计演化特征  4.4 小结 5 短裂纹行为研究Ⅲ--基于总应变能密度的扩展律  5.1 扩展律  5.2 应变能密度计算  5.3 试验分析  5.4 小结6 可靠性分析方法研究Ⅰ--确定有限疲劳数据良好假设分布的统一方法  6.1 总体拟合效果考察  6.2 与疲劳失效机制的一致性考察  6.3 尾部预测的安全性考察  6.4 应用举例   6.5 小结 7 可靠性分析方法研究Ⅱ--估计P-S-N曲线的广义极大似然法  7.1 P-S-N曲线的广义描述  7.2 P-S-N曲线的似然函数  7.3 P-S-N曲线参量求解  7.4 算例1：双随机变量S-N数据  7.5 算例2：成组法试验S-N数据  7.6 算例3：经典极大似然法特定试验S-N数据  7.7 小结8 可靠性分析方法研究Ⅲ--基于虚拟应力幅的可靠性分析方法  8.1 描述随机循环本构关系的统计模型   8.2 描述随机虚拟应力一寿命关系的统计模型   8.3 基于虚拟应力幅的低周疲劳可靠性分析  8.4 应用举例  8.5 小结9 结论  9.1 材料循环特征性和微观结构条件研究方面  9.2 低周疲劳短裂纹行为方面  9.3 低周疲劳可靠性分析方法方面  9.4 后续有待开展的研究工作致谢参考文献