一、压力容器高应变区应变疲劳裂纹扩展试验研究(论文文献综述)
张健[1](2021)在《304奥氏体不锈钢低周疲劳及疲劳裂纹扩展规律研究》文中提出低周疲劳失效是压力容器的重要破坏形式之一。在循环载荷作用下,压力容器的局部高应力区会出现微裂纹,随着载荷作用微裂纹不断扩展,形成宏观疲劳裂纹,从而导致容器发生疲劳失效。为了保障承压设备的安全可靠性,需要对材料的低周疲劳性能及疲劳裂纹扩展规律进行系统研究。本文选择压力容器常用材料304奥氏体不锈钢为研究对象,通过低周疲劳试验研究其低周疲劳性能、寿命行为;通过疲劳裂纹扩展试验,并结合数字图像相关法(Digital Image Correlation,简称DIC)与有限元分析方法,研究其疲劳裂纹扩展规律和裂纹尖端塑性区,为压力容器疲劳设计与寿命预测提供试验数据与分析方法。本文的主要工作如下:(1)本文对304奥氏体不锈钢进行低周疲劳试验,通过分析循环应力响应、循环应力-应变行为、循环应力-应变滞回曲线获得低周疲劳性能。通过应力、应变和应变能密度等参量建立了304奥氏体不锈钢的疲劳寿命模型,并对比分析了模型的适用性,结果表明,三参数幂函数能量法和基于塑性应变能的寿命方程具有更好的预测精度。(2)对304奥氏体不锈钢进行了疲劳试验裂纹扩展试验,通过DIC分析获得了裂纹尖端循环塑性区应变分布,结合裂纹尖端应力-应变场计算得到裂纹尖端循环塑性区应力分布,计算得到裂纹尖端循环塑性区内塑性应变能,并与疲劳裂纹扩展速率建立联系。结果指出:裂纹尖端应力-应变关系符合在低周疲劳下的应力-应变公式;裂纹尖端循环塑性区内的塑性应变能与疲劳裂纹扩展速率之间存在非线性关系,并建立基于裂纹尖端塑性应变能的疲劳裂纹扩展速率模型。(3)通过有限元分析对304奥氏体不锈钢在循环载荷下的疲劳裂纹扩展数值模拟,得到裂纹尖端应力-应变分布和循环塑性区内总应变能,并将有限元分析结果与DIC分析对比验证,结果表明:通过有限元分析得到的裂纹尖端位移、应变场与DIC观测结果基本一致,为裂纹尖端应变场以及循环塑性区的研究的提供了有效的方法;通过对裂纹尖端循环塑性区应变能的分析,得到与疲劳裂纹扩展速率之间的关系,并建立基于裂纹尖端应变能的疲劳裂纹扩展速率模型。(4)结合裂纹尖端应力-应变场与低周疲劳性能,建立了304奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展速率预测模型,并与Paris公式和疲劳裂纹扩展试验数据对比分析,结果表明:基于裂纹尖端应力-应变场与Manson-Coffin公式建立的疲劳裂纹扩展预测模型,在裂纹萌生阶段、稳定扩展阶段和快速扩展阶段皆具有较高的预测精度与可靠性,能够准确的表征304奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展行为。
段恒[2](2020)在《7050-T6铝合金低周疲劳与单轴棘轮行为研究》文中提出铝合金由于其密度较其它金属(例如:铁,铜等)材料小、耐腐蚀性能强、易加工、比强度高、抗疲劳能力较强等诸多优点,因此在航空航天、船舶和高速交通等领域使用广泛。但是,铝合金工程构件在服役的过程中会受到各种各样的载荷,特别是受到非对称应力循环载荷的影响。从而产生棘轮效应,导致构件的提前失效破坏。因此,在对航空航天,船舶等设计过程中,必须考虑棘轮应变的影响。本文通过对7050-T6铝合金的疲劳性能的研究,对其低周应变疲劳和棘轮效应的失效机理进行讨论。研究结果主要包含:(1)通过对7050-T6商业铝合金的金相组织观察,结果表明:7050-T6商业铝合金中有大小和数目都不同的黑色粒状物质。这些黑色的粒状物质称为第二相Mg Zn2,第二相一般会分布在晶界或者晶体内部。这些第二相聚集在晶界处,阻碍了位错的移动。其次对7050-T6商业铝合金进行单轴静力拉伸试验,获得了7050-T6的基本的力学性能。不同应变速率的静力拉伸结果表明材料为速率无关型材料。(2)对7050-T6商业铝合金进行低周应变疲劳实验。结果表明:室温下材料的循环特性表现为循环软化特性。通过拟合Hollomon公式和Manson-Coffin公式分别获得了循环强度系数、循环强度指数和疲劳强度系数、疲劳强度指数。使用三种不同的低周疲劳寿命预测公式,进行疲劳寿命预测。预测结果表明:在预测7050-T6商业铝合金低周疲劳寿命时,三参数幂函数模型比Manson-Coffin和拉伸滞后能模型预测更为准确。(3)设计7050-T6商业铝合金的非对称应力循环实验,分别讨论了平均应力、应力幅、应力速率和应力比对棘轮应变的影响。结果表明:在室温下,棘轮应变随着平均应力和应力幅的增加而增加。疲劳寿命随着平均应力和应力幅的增加而减小。应力速率对棘轮应变影响不明显,这是由于材料为速率无关型材料;但是,应力速率的增加会导致疲劳寿命的增加。应力比在-0.8到-0.2变化过程中,棘轮应变先减小后增加。最后提出了一个使用与高平均应力和低应力幅下的疲劳寿命预测模型,该模型具有较好的寿命预测精度。(4)通过对低周应变疲劳和单轴棘轮实验试件的疲劳断口进行失效分析。结果表明:低周应变疲劳的裂纹源起于表明,通过不断扩展形成微裂纹,最终导致材料的破坏。而非对称应力循环实验试件破坏起源于试件内部,因为在非对称应力循环过程中,产生了塑性应变的积累,导致疲劳断口内部有大量的二次裂纹和孔洞。
祁爽[3](2019)在《基于低周疲劳性能的Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展理论及试验方法》文中研究指明反映材料代表性体积单元(Representative volume element,RVE)低周疲劳特性的单轴试样Manson-Coffin律与材料疲劳裂纹扩展(Fatigue crack propagation,FCP)速率是表征材料抗疲劳破坏的重要力学性能指标,是对核反应堆工程、化工、航空、航天、高铁等关键工程进行结构完整性评价的重要依据。近30年研究表明,材料RVE的低周疲劳特性与Ⅰ型裂纹构元的FCP速率之间存在强关联性。对于Ⅰ-Ⅱ型裂纹,由于裂尖应力应变场更为复杂,其FCP速率与材料RVE的低周疲劳特性之间是否存在或有何种关联性至今罕有文献报道;与几何尺寸、材料、载荷相关的裂纹构元的应力强度因子、J积分是制约裂纹扩展的断裂参量,求解Ⅰ-Ⅱ型裂纹构元J积分解析解是断裂力学中的困难问题;至今尚缺乏用于Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展(Fatigue crack propagation for mixed-mode Ⅰ-Ⅱ crack,FCPⅠ-Ⅱ)试验与分析的理论公式和有效的柔度试验方法。针对这些问题,本文在材料RVE低周疲劳Manson-Coffin律与FCPⅠ-Ⅱ速率的关联性、基于能量中值等效原理的Ⅰ-Ⅱ型裂纹Je积分半解析模型、FCPⅠ-Ⅱ速率柔度试验新方法等方面进行了系统研究。主要工作如下:1.单轴试样的低周疲劳临界当量塑性应变能密度与寿命之间的关系可有效表征材料RVE在循环塑性应变下的临界破坏特性。假定材料RVE的临界当量塑性应变能密度与小范围屈服条件下Ⅰ-Ⅱ型裂纹沿裂纹面裂尖有效循环塑性区内材料RVE的临界平均当量塑性应变能密度等效,结合裂尖有效循环塑性区的循环应力应变场,并考虑裂纹闭合效应,提出了基于单轴低周疲劳条件下材料RVE临界当量塑性应变能密度预测FCPⅠ-Ⅱ速率的理论模型,该模型参数仅包含低周疲劳的Manson-Coffin模型参数,可用于实现含Ⅰ-Ⅱ型裂纹结构疲劳寿命的理论预测。2.假定单轴低周疲劳条件下材料RVE的临界线性损伤累积与小范围屈服条件下Ⅰ-Ⅱ型裂纹沿裂纹面裂尖有效循环塑性区内材料RVE的临界平均线性损伤累积等效,结合裂尖有效循环塑性区的循环应力应变场,并考虑裂纹闭合效应,提出了基于单轴低周疲劳条件下材料RVE临界当量线性损伤累积律预测FCPⅠ-Ⅱ速率的理论模型,该模型参数仅包含低周疲劳Manson-Coffin模型参数,可用于实现含Ⅰ-Ⅱ型裂纹结构疲劳寿命的理论预测。3.基于构元变形域平均应变能密度等效于能量中值点受单轴von Mises等效的材料RVE应变能密度的能量中值等效原理,针对Ⅰ-Ⅱ型裂纹构元,提出了描述材料弹性参数、几何尺寸、荷载(或位移)和能量之间关系并确定关系参量的理论方法,并应用建立了含初始水平裂纹紧凑拉剪(Compact tension shear,CTS)试样和拉剪蝶形试样(Arcan试样)的Je积分半解析模型:Je0-CTS模型和Je0-Arcan模型。对于CTS试样和Arcan试样,当初始水平裂纹长度a0与宽度W之比a0/W分别满足a0/W∈[0.26,0.74]和a0/W∈[0.16,0.65]、加载角α均满足α∈[0,π/2]时,Je0-CTS模型和Je0-Arcan模型的Je积分预测结果与有限元分析结果之间密切吻合,相对误差均在1%以内。4.基于最大周向应力准则和有限元分析,对于水平裂纹发生偏折扩展(平折扩展)的CTS试样,提出了适用于描述不同加载角度、不同几何尺寸和不同材料的Je积分模型和柔度模型,结合设计用于FCPⅠ-Ⅱ试验的CTS试样创新夹具,提出了用于获取FCPⅠ-Ⅱ速率与Je积分范围之间关系的柔度试验新方法。对于初始水平裂纹长度a0和偏折裂纹长度a满足a0/W∈[0.36,0.64]和a/W∈[0,0.2]的CTS试样,当加载角α满足α∈[0,π/2)时,Je积分模型和柔度模型的Je积分和柔度预测结果与有限元分析结果之间密切吻合,相对误差均在1%以内。5.针对30Cr2Ni4Mo V转子钢,应用Ⅰ-Ⅱ型裂纹柔度试验新方法,完成了一系列疲劳裂纹扩展试验,获得了不同加载角度、不同初始裂纹长度下的疲劳裂纹扩展速率试验规律,两类理论模型对裂纹扩展速率的预测结果均与试验结果相比较有良好的一致性。
王骏思[4](2019)在《铁素体/贝氏体双相钢在循环载荷作用下变形行为的模拟研究》文中研究表明随着油气田开采环境日益恶劣,为提高管线运行的安全性,管线设计由应力设计转变为应变设计,对管线钢的抗变形能力提出更高要求,铁素体/贝氏体双相钢成为高强管线钢的首选组织。管线在服役时会因地质变动、海水冲击等受到循环载荷的作用,引起疲劳失效,因此,研究循环载荷作用下双相钢的变形行为对分析管线钢服役过程塑性损伤及疲劳裂纹萌生,提高管线运行安全具有重要意义。本文首先通过实验测定了铁素体、贝氏体组织力学性能,并计算得出Chaboche随动强化模型参数,进而建立了两相本构关系,并基于真实双相钢微观组织图像建模,通过改变应变幅和应变比,对铁素体/贝氏体双相大应变管线钢进行模拟,研究其在循环载荷作用下的变形行为。随应变幅的增加,铁素体、贝氏体两相的塑性应变均有所增加,但两相增加机制不同,铁素体相内塑性应变以收敛集中的方式增加,从而形成应变失效带;贝氏体内塑性应变则由局部向心部扩散的方式增加。随循环周次的增加,在循环初期,铁素体相应变集中因子降低,应力集中因子升高,贝氏体相应变集中因子升高,应力集中因子降低,两相应力应变分配不均衡性降低,两相间的应变分配先于应力分配趋于稳定。稳定状态下,随着应变幅的升高,应力应变分配越来越不均衡,应变分配更偏向铁素体,应力分配更偏向贝氏体。随应变比的增加,铁素体、贝氏体两相内塑性应变均有所增加,但两相增加机制不同,铁素体相塑性应变是以局部高应变区应变增加并带动周围铁素体相应变增加的方式进行,并没有形成失效带,而贝氏体是以塑性应变在局部高应变区持续升高的方式增加。随循环周次的增加,在循环初期,铁素体相内应变集中因子和应力集中因子均升高,贝氏体相内应变集中因子和应力集中因子均降低,两相间应变分配不均衡性升高,应力分配不均衡性降低,应变分配先于应力分配趋于稳定。稳定状态下,随着应变比的升高,应变分配不均衡性增强,更偏向铁素体,而应力分配趋于均衡,应力分配在铁素体相增大,在贝氏体相逐渐减少,但贝氏体始终占据主导地位。
孙萍[5](2014)在《Q345R钢高温损伤后疲劳特性研究》文中研究表明本文以压力容器行业使用较为广泛的Q345R钢为研究对象,在理论分析研究的基础上制定出Q345R钢在不同温度-时间下的高温损伤模式,并对高温损伤后的Q345R钢的性能进行了系统的试验研究。对高温损伤后Q345R钢的常温机械性能以及疲劳特性的变化规律做出合理的解释,建立了高温损伤后Q345R钢的疲劳特性的研究方法。首先,制定出了系统而全面的高温损伤模式:将加热温度设定为800℃、900℃、1000℃和1100℃,并对试样材料进行12小时、48小时和100小时的保温。通过对高温损伤后的Q345R钢进行静拉伸试验,找出高温对Q345R钢的内部组织产生的影响,分析其材料机械性能的变化。通过静拉伸试验测得高温损伤后的Q345R钢的机械性能(即静特性),去推测Q345R钢的疲劳特性,根据推测数据绘制S-N曲线,并拟合出应变疲劳曲线方程。对高温损伤后的Q345R钢进行低周疲劳寿命试验,根据实验数据绘制S-N曲线,并拟合出应变疲劳曲线方程线,分析Q345R钢的损伤温度与其疲劳寿命之间的关系。同一温度下的应变疲劳寿命方程的斜率k值是相吻合的,说明通过Q345R钢的机械性能来推测其疲劳性能的方法是科学合理的。建立一种确定在用Q345R钢服役期限的工程方法,对高温损伤后Q345R钢的疲劳性能进行评估。通过本文的研究,得到了短时高温损伤对Q345R钢的力学性能的影响以及疲劳寿命的影响,这样的结论将有利于压力容器的安全运行,为石油化工企业正确安排压力容器的检修期和服役期限提供了重要的参考依据。
陈学东,崔军,范志超,章小浒,关卫和,寿比南,谢铁军[6](2013)在《我国高参数压力容器的设计、制造与维护》文中认为过程工业的发展对压力容器技术提出了较高的需求。本文叙述了服役环境极端化与设备尺寸大型化引发的高参数化带来的设计范围拓展与失效模式变化,回顾总结了近十年来压力容器设计、制造与维护技术进展情况,对近期高参数压力容器技术的机遇与挑战进行了展望。
闫永超[7](2012)在《应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2低周疲劳性能研究》文中指出本文在国家科技部“863”计划先进制造技术领域重点项目《极端条件下重大承压设备的设计、制造与维护》(2009AA044800)的支持下,在参阅大量国内外文献及标准的基础上,通过试验研究和理论分析,研究了早期变形量、变形速率对奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2力学性能的影响,从微观角度进一步解释其强化机理;研究了应变强化对材料疲劳性能的影响,同时对其循环应力响应行为及裂纹扩展模式进行描述;对常见低周疲劳寿命预测模型进行了分析。(1)随着强化量的增加,强度指标大幅提高,塑性指标相应下降,强化态材料的力学性能对变形速率不敏感(应变速率在10-410-2s-1范围内);参考国内外标准,认为应变强化参数首选变形量4%、8%。(2)对强化态试样微观组织与物相组成的分析,未发现形变马氏体的产生;随着变形量的增加,形变孪晶数目增多。认为应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2强度的提高源于形变孪晶的产生,发生了形变孪晶诱发强度效应(TWIS)。(3)应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2显示了较低的全应变疲劳寿命;应变强化对材料疲劳性能的影响依赖于其自身的性质,拉伸预应变降低了整个应变幅范围内的疲劳寿命;各试样的裂纹扩展模式均为穿晶扩展。(4)除预应变4%试样在应变幅0.25%以及预应变8%试样在应变幅0.25%、0.5%表现了初始的快速软化,所有试样显示了初始循环硬化,随后软化,达到稳定循环及最后断裂的循环应力响应。(5)Manson―Coffin方程能准确地预测4%PSS试样的疲劳寿命,分散带仅为1.5倍;三参数幂函数方法和三参数能量模型可以准确地对应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2的低周疲劳寿命进行预测。
倪向贵,李新亮,王秀喜[8](2006)在《疲劳裂纹扩展规律Paris公式的一般修正及应用》文中提出介绍了疲劳裂纹扩展规律Paris公式及其与传统应力疲劳S-N曲线的关系,分析了计算疲劳裂纹扩展寿命的一般过程。阐述了当前Paris公式在工程中的一般修正,具体描述了不同的修正形式及其主要特征,简要介绍了Paris公式在弹塑性断裂力学和连续损伤力学中的修正及应用。各种应用实践表明,对于不同要求的工程问题要采用相应的修正形式。
徐鹏[9](2006)在《压力容器用钢16MnR高温损伤后应变疲劳特性研究》文中认为工程实际中经常发生压力容器在超温事故工况下短时间运行的情况,这将会造成材料短时高温损伤,研究高温损伤对压力容器的安全运行造成的影响在工程上有着非常重要的意义。本文以我国压力容器行业最为广泛使用的低合金钢16MnR材料为研究对象,在理论分析研究的基础上进行了系统而全面的高温损伤后材料性能实验研究,对高温损伤后力学性能和应变疲劳特性的变化规律有了较为全面的认识,建立了16MnR材料高温损伤后应变疲劳研究方法。主要研究内容如下:系统地考察了短时高温损伤对16MnR材料短时拉伸性能、硬度的影响,并且进行了拉伸断口金相组织分析,得到了高温损伤后材料强度、塑性指标变化规律,并且给出了硬度与屈服强度关系式,进而建立起以硬度作为高温损伤参量的材料性能预测方法。通过对16MnR材料短时高温损伤后抗断裂性能的实验研究,发现了高温损伤对断裂韧性、低周疲劳寿命及应变疲劳裂纹扩展速率的影响。随着损伤温度的升高、加热时间的延长,起裂韧度Ji呈现出增加的趋势,低周疲劳寿命下降明显,应变疲劳扩展速率da/dN则呈现出增加的趋势。提出了基于J积分的与材料损伤温度、时间相关的裂纹扩展表达式。根据实验结果,还找到了所考察的各项力学性能受到相变转变温度的影响的本质特征。考虑了短时高温损伤对塑性应变能及其响应速率的影响,在实验的基础上建立了以塑性变形能作为疲劳扩展参量的疲劳寿命预测模型,分别给出了不同损伤温度、时间下的关系式,并且反映出滞后回线塑性应变能的变化规律。借用损伤机制描述裂纹扩展规律。在对低周疲劳模型进行改进的基础上,提出了借用损伤机制描述裂纹扩展规律的损伤模型,考虑了损伤温度、保温时间对应变疲劳损伤及其演化过程的影响。以累积残余塑性能定义的损伤变量较为正确地反映出疲劳损伤累积的物理特征,在实际测量中也是可行的。得到了不同损伤温度、时间的16MnR材料应变疲劳裂纹扩展损伤演化方程。建立以裂纹扩展塑性变形能为损伤变量的疲劳裂纹寿命表达式,它较好地反映了应变疲劳塑性变形功累积的本质特征,并考虑了高温损伤的影响。采用分形理论研究16MnR材料短时高温损伤后断口表面分形维数与材料性能的相互关系。得到了分形维数与损伤的变化规律。建立用分形维数分析材料力学性能的方法,进而预测材料的宏观力学性能。本文创新点为:①对16MnR材料短时高温损伤进行了系统而全面的实验研究,对高温损伤后力学性能和应变疲劳特性的变化规律有了较为全面的认识,建立了16MnR材料高温损伤后应变疲劳研究方法。②考虑了短时高温损伤对塑性应变能及其响应速率的影响,建立了以塑性变形能作为疲劳扩展参量的疲劳寿命预测模型,分别给出了不同损伤温度、时间下的关系式。③以累积残余塑性能定义损伤变量,得到不同损伤温度、时间的16MnR材料应变疲劳裂纹扩展损伤演化方程。建立以裂纹扩展塑性变形能为损伤变量的疲劳裂纹寿命表达式。④在分形研究中,利用图象处理技术获取三维坐标后,计算出断口的真实分形维数,扫描间距达到金属材料μm级精度的要求。与以前计算断口分形维数的小岛法、垂直剖面法和用图像灰度来代替高度的方法相比,具有无损断口表面且反映的是断口表面实际形貌特征的优点,在材料科学的研究领域有广阔应用价值。初步建立了以硬度为参量的采用分形维数来分析16MnR材料高温损伤后力学性能的方法。
胡宏玖,郭兴明,李培宁,谢禹钧,李洁[10](2006)在《描述低周疲劳裂纹扩展速率的循环J积分新参量》文中提出探讨了低周疲劳加载条件下的应力增量应变增量关系,提出了模拟裂纹疲劳扩展的二维模型以建立新的循环J积分参量,详细阐述了该积分参量的定义、主要特点、物理意义以及数值计算方法,并通过紧凑拉伸试样的疲劳试验检验该积分参量的有效性.结果表明:该积分参量能够较好描述恒幅低周疲劳裂纹的扩展速率.此外,基于积分参量体系,从能量的角度解释了疲劳迟滞现象.
二、压力容器高应变区应变疲劳裂纹扩展试验研究(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、压力容器高应变区应变疲劳裂纹扩展试验研究(论文提纲范文)
(1)304奥氏体不锈钢低周疲劳及疲劳裂纹扩展规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的与意义 |
1.2 低周疲劳行为研究现状 |
1.3 疲劳裂纹扩展行为研究现状 |
1.4 304 奥氏体不锈钢疲劳研究现状 |
1.5 本课题研究的主要内容 |
第2章 304奥氏体不锈钢的低周疲劳及疲劳裂纹扩展试验 |
2.1 试验设备 |
2.2 拉伸试验 |
2.3 低周疲劳试验 |
2.4 疲劳裂纹扩展试验 |
2.5 本章小结 |
第3章 304 奥氏体不锈钢低周疲劳行为 |
3.1 循环应力响应分析 |
3.2 循环应力应变行为 |
3.3 循环应力-应变滞回曲线分析 |
3.4 塑性应变能分析 |
3.5 304 奥氏体不锈钢疲劳寿命预测 |
3.6 本章小结 |
第4章 304 奥氏体不锈钢疲劳裂纹尖端塑性区应变场演化规律 |
4.1 裂纹尖端应变场 |
4.2 裂纹尖端循环塑性区 |
4.3 基于有限元分析对裂纹尖端循环塑性区研究 |
4.4 本章小结 |
第5章 304 奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展预测模型 |
5.1 基于Prais公式的疲劳裂纹扩展速率模型 |
5.2 基于裂纹尖端应力-应变场与低周疲劳性能的疲劳裂纹扩展速率模型 |
5.3 304 奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展寿命预测 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 主要研究结论 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间的学术成果 |
参加的科研项目 |
(2)7050-T6铝合金低周疲劳与单轴棘轮行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 7系铝合金概述 |
1.1.1 7系铝合金的应用 |
1.1.2 7系铝合金的发展 |
1.2 热处理工艺 |
1.2.1 均匀化退火 |
1.2.2 固溶处理 |
1.2.3 时效处理 |
1.2.4 回归再时效 |
1.3 铝合金疲劳研究 |
1.3.1 疲劳概述和低周疲劳 |
1.3.2 棘轮效应的研究 |
1.4 低周疲劳寿命预测方法 |
1.4.1 对称循环寿命预测方法 |
1.4.2 基于平均应力的疲劳寿命预测 |
1.4.3 基于能量和基于应力的疲劳预测模型 |
1.5 本文研究的内容和创新 |
第二章 实验原理和实验方法 |
2.1 实验材料和实验设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 疲劳设备 |
2.1.3 金相组织分析原理及操作 |
2.1.4 SEM显微组织原理和应用 |
2.2 金相组织显微组织 |
2.3 本章小结 |
第三章 低周应变疲劳实验与结果分析 |
3.1 静力拉伸 |
3.2 完全对称低周疲劳实验结果分析 |
3.2.1 循环响应特性 |
3.2.2 典型应力—应变滞后环曲线 |
3.2.3 低周疲劳滞后环曲线分析 |
3.3 循环应变应力关系 |
3.4 疲劳寿命预测模型 |
3.5 塑性应变能密度 |
3.6 低周疲劳寿命预测 |
3.6.1 Manson-Coffin公式 |
3.6.2 三参数幂函数方程 |
3.6.3 拉伸滞后能模型 |
3.7 寿命预测公式的评价 |
3.8 本章小结 |
第四章 7050-T6单轴棘轮行为实验与结果分析 |
4.1 单轴棘轮实验 |
4.2 不同平均应力和应力幅的组合实验及结果分析 |
4.2.1 不同平均应力和应力幅的组合实验 |
4.2.2 实验结果分析 |
4.3 不同应力速率的棘轮实验 |
4.4 不同峰值应力与应力比实验方案 |
4.5 平均应力模型 |
4.6 本章小结 |
第五章 7050-T6低周疲劳试验试件断口分析 |
5.1 疲劳断裂的重要性 |
5.2 疲劳裂纹的萌生及扩展 |
5.3 低周应变疲劳试件断口分析 |
5.4 棘轮试件断裂断口分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文研究内容总结 |
6.2 未来的研究方向和展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读学位期间发表论文 |
(3)基于低周疲劳性能的Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展理论及试验方法(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 概述 |
1.2 低周疲劳 |
1.3 Ⅰ型裂纹疲劳扩展 |
1.3.1 应力强度因子范围门槛值 |
1.3.2 基于塑性区长度的FCPI速率模型 |
1.3.3 基于应力强度因子的FCPI速率模型 |
1.3.4 基于材料LCF特性的FCPI速率模型 |
1.4 Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展 |
1.4.1 试验研究 |
1.4.2 裂纹扩展方向准则 |
1.4.3 FCP_(Ⅰ-Ⅱ)速率模型 |
1.5 Ⅱ型裂纹疲劳扩展 |
1.6 本文主要研究工作 |
第2章 Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展速率理论模型 |
2.1 Ⅰ-Ⅱ型裂纹裂尖区循环应力场 |
2.1.1 裂尖循环应力场 |
2.1.2 考虑裂纹闭合效应的循环应力场 |
2.2 基于裂尖塑性区临界当量塑性应变能密度的FCP速率模型 |
2.3 基于裂尖塑性区等效应变幅与临界损伤的FCP速率模型 |
2.4 基于裂尖塑性区当量能量密度与临界损伤的FCP速率模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 Ⅰ-Ⅱ型裂纹的J_e积分半解析模型 |
3.1 能量中值等效原理 |
3.2 含初始水平裂纹的CTS和Arcan试样有限元分析 |
3.3 含初始水平裂纹CTS试样的J_(e0)积分理论模型 |
3.4 含初始水平裂纹Arcan试样的J_(e0)积分理论模型 |
3.5 本章小结 |
第4章 含平折裂纹CTS试样的Je积分和柔度模型 |
4.1 有限元分析 |
4.2 J积分理论模型 |
4.3 柔度理论模型 |
4.3.1 含初始水平裂纹CTS试样的柔度理论模型 |
4.3.2 含平折裂纹CTS试样的柔度理论模型 |
4.4 本章小结 |
第5章 Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展的柔度试验方法与应用 |
5.1 试验条件 |
5.1.1 材料与基础力学性能 |
5.1.2 FCP试样与夹具 |
5.1.3 试验设备 |
5.2 FCP试验与分析方法 |
5.2.1 Ⅰ型裂纹疲劳扩展 |
5.2.2 Ⅱ型裂纹疲劳扩展 |
5.2.3 Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展 |
5.3 FCP试验结果 |
5.3.1 Ⅰ型裂纹疲劳扩展 |
5.3.2 Ⅱ型裂纹疲劳扩展 |
5.3.3 Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展 |
5.4 本章小结 |
第6章 Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展理论模型的有效性 |
6.1 FCP_(Ⅰ-Ⅱ)速率理论模型预测结果 |
6.2 FCP_Ⅰ速率理论模型预测结果 |
6.3 FCP_Ⅱ速率理论模型预测结果 |
6.4 Ⅰ/Ⅱ/Ⅰ-Ⅱ型裂纹FCP速率对比 |
6.5 本章小结 |
结论与展望 |
致谢 |
符号表 |
中英文缩略词对照 |
参考文献 |
攻读博士论文期间发表的学术论文和成果 |
(4)铁素体/贝氏体双相钢在循环载荷作用下变形行为的模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 管线钢疲劳的研究 |
1.2.1 疲劳的发展及特点 |
1.2.2 高周疲劳研究 |
1.2.3 低周疲劳研究 |
1.3 双相材料微观行为的研究现状 |
1.3.1 理论分析研究 |
1.3.2 有限元建模研究 |
1.4 ANSYS workbench应用 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 单相铁素体、贝氏体的制备及性能测试 |
2.1 实验材料 |
2.2 单相材料的制备 |
2.3 组织观察及性能测试 |
2.3.1 显微组织观察 |
2.3.2 硬度测试 |
2.3.3 拉伸测试 |
2.3.4 纳米压痕测试 |
2.4 本章小结 |
第3章 铁素体/贝氏体双相钢循环塑性本构模型的建立 |
3.1 应变分量 |
3.2 屈服准则 |
3.3 流动准则 |
3.4 强化准则 |
3.5 Chaboche随动强化准则 |
3.5.1 本构方程 |
3.5.2 参数计算 |
3.5.3 参数校核 |
3.5.4 参数的最终值 |
3.6 本章小结 |
第4章 铁素体/贝氏体双相钢有限元模型的建立 |
4.1 双相组织模型的建立 |
4.2 材料属性的定义 |
4.3 网格划分 |
4.3.1 划分网格 |
4.3.2 网格质量 |
4.4 边界条件与载荷施加 |
4.5 拉伸验证 |
4.6 本章小结 |
第5章 铁素体/贝氏体双相钢循环变形行为模拟研究 |
5.1 引言 |
5.2 应变幅对双相钢循环变形行为的影响 |
5.2.1 应变幅对双相钢塑性应变的影响 |
5.2.2 应变幅对双相钢总应变的影响及两相交互作用机制 |
5.2.3 应变幅对两相应力、应变集中因子的影响 |
5.3 应变比对双相钢循环变形行为的影响 |
5.3.1 应变比对双相钢塑性应变的影响 |
5.3.2 应变比对双相钢总应变的影响及两相交互作用机制 |
5.3.3 应变比对两相应力、应变集中因子的影响 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(5)Q345R钢高温损伤后疲劳特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点摘要 |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题的背景、目的及研究意义 |
1.3 高温对 Q345R 压力容器的影响 |
1.4 金属材料疲劳的研究 |
1.4.1 金属材料疲劳问题研究的目的以及意义 |
1.4.2 金属材料疲劳的定义以及分类 |
1.4.3 影响材料疲劳性能的因素 |
1.4.4 疲劳问题的国内外研究现状及趋势 |
1.5 本文研究的主要内容 |
第二章 疲劳理论分析基础 |
2.1 疲劳基础理论 |
2.1.1 疲劳分类 |
2.1.2 疲劳机理 |
2.1.3 疲劳中的尺寸效应 |
2.2 疲劳分析计算的原理和方法 |
2.2.1 疲劳统计用的分布函数 |
2.2.2 疲劳数据的获得与整理 |
2.3 材料的 S-N 曲线 |
2.3.1 材料 S-N 曲线的意义及表达式 |
2.3.2 材料 S-N 曲线的测定方法 |
2.4 小结 |
第三章 高温损伤对 Q345R 钢力学性能的影响 |
3.1 Q345R 钢的高温损伤试验 |
3.1.1 试验目的 |
3.1.2 Q345R 钢的成分、机械性能 |
3.1.3 高温损伤的实验内容 |
3.2 高温损伤后 Q345R 钢的静拉伸试验 |
3.2.1 试样及试验内容 |
3.3 高温损伤后 Q345R 钢力学性能的变化 |
3.3.1 Q345R 钢在中低温条件下的力学性能 |
3.3.2 高温损伤后 Q345R 钢的力学性能 |
3.4 小结 |
第四章 用静特性推测高温损伤后 Q345R 钢的疲劳寿命 |
4.1 Q345R 钢疲劳寿命的研究 |
4.1.1 应力-应变关系 |
4.1.2 应变疲劳性能 |
4.2 材料静特性推测其疲劳特性的原理 |
4.2.1 高温损伤后 Q345R 钢疲劳特性推测 |
4.3 疲劳数据的分析 |
4.4 小结 |
第五章 高温损伤对 Q345R 钢低周疲劳寿命的影响 |
5.1 疲劳试验 |
5.1.1 疲劳试验的目的 |
5.1.2 疲劳试验的方法 |
5.1.3 疲劳试件 |
5.2 高温损伤后 Q345R 钢的低周疲劳寿命试验 |
5.2.1 Q345R 钢低周疲劳寿命试验结果及分析 |
5.3 理论推测结果与试验结果的分析对比 |
5.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
发表文章目录 |
致谢 |
详细摘要 |
(7)应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2低周疲劳性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 应变强化技术 |
1.1.1 应变强化原理 |
1.1.2 应变强化技术的优点 |
1.1.3 应变强化技术在低温容器中的应用 |
1.1.4 常用应变强化-Avesta 模式的国内外现状 |
1.2 奥氏体不锈钢低周疲劳性能研究 |
1.2.1 加载频率和应变比对低周疲劳寿命的影响 |
1.2.2 应变强化奥氏体不锈钢低周疲劳性能 |
1.2.3 低周疲劳寿命预测模型分析 |
1.3 目前存在的问题 |
1.4 本文研究的内容 |
第2章 试样制备与试验方法 |
2.1 试验内容和目标 |
2.2 试验材料 |
2.3 室温拉伸试验方法 |
2.4 金相、维氏硬度(HV10)、X 射线衍射(XRD)测定方法 |
2.5 应变强化奥氏体不锈钢低周疲劳试验 |
2.5.1 试样制备 |
2.5.2 拉-压疲劳试验 |
2.5.3 疲劳断口扫描电镜观察 |
2.5.4 疲劳形变组织的观察 |
第3章 室温拉伸试验结果与应变硬化行为分析 |
3.1 室温拉伸力学性能试验结果 |
3.1.1 力学行为 |
3.1.2 物相组成和显微组织 |
3.2 试验结果分析与讨论 |
3.2.1 变形量对常规力学性能参数的影响 |
3.2.2 变形速率对材料力学性能的影响 |
3.2.3 维氏硬度HV10 |
3.3 应变硬化行为研究 |
3.3.1 真应力-应变曲线 |
3.3.2 材料的塑性流变行为 |
3.4 本章小结 |
第4章 应变强化奥氏体不锈钢室温低周疲劳性能 |
4.1 室温低周疲劳试验结果 |
4.1.1 疲劳断口形貌、显微组织观察 |
4.2 室温低周疲劳试验结果分析与讨论 |
4.2.1 循环应力响应 |
4.2.2 应变强化对疲劳性能的影响 |
4.2.3 应变比对疲劳性能的影响 |
4.3 ST 与PSS 试样疲劳断裂机理分析 |
4.3.1 疲劳裂纹的萌生机理 |
4.3.2 疲劳裂纹的扩展机理 |
4.4 疲劳寿命预测模型分析 |
4.4.1 Manson-coffin 方程 |
4.4.2 三参数幂函数法 |
4.4.3 三参数幂函数能量模型 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间参加的科研项目和成果 |
(8)疲劳裂纹扩展规律Paris公式的一般修正及应用(论文提纲范文)
0 引言 |
1 Paris公式与传统应力疲劳S-N曲线的关系 |
2 利用Paris公式预测疲劳裂纹扩展寿命的一般过程 |
(1) 第Ⅰ阶段 (Ⅰ区) |
(2) 第Ⅱ阶段 (Ⅱ区) : |
(3) 第Ⅲ阶段 (Ⅲ区) : |
2.1 计算临界裂纹扩展尺寸 |
2.2 确定材料常数C、m |
2.3 疲劳裂纹扩展寿命基本方程 |
3 Paris公式在工程中的一般修正及应用 |
3.1 考虑应力比R和断裂韧性Kc的影响 |
3.2 考虑有效应力强度因子幅ΔKeff的影响 |
3.2.1 在裂纹闭合理论中的应用与修正 |
3.2.2 在裂纹高载迟滞效应中的应用与修正 |
3.2.3 在复合型裂纹扩展中的修正及应用 |
3.3 考虑应力比和门槛应力强度因子幅ΔKth的影响 |
3.4 从能量角度分析时的修正与应用 |
4 Paris公式在弹塑性断裂力学和损伤力学中的修正及应用 |
4.1 在弹塑性断裂力学中的修正及应用 |
4.1.1 以ΔJ作为控制参量时的分析 |
4.1.2 以Δδ作为控制参量时的分析 |
4.2 在连续损伤力学中的修正及应用 |
5 结语 |
(9)压力容器用钢16MnR高温损伤后应变疲劳特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 国内外研究概况 |
1.1.1 高温损伤后材料组织与性能变化 |
1.1.2 应变疲劳裂纹特性研究 |
1.1.3 损伤理论与损伤研究方法 |
1.1.4 分形理论与材料组织损伤研究 |
1.2 本文主要研究内容 |
1.2.1 研究内容 |
1.2.2 需要解决的技术关键 |
1.3 实验研究内容 |
1.3.1 16MnR材料的成分、机械性能 |
1.3.2 试样与实验内容 |
参考文献 |
第二章 高温损伤对16MnR材料力学性能和低周疲劳寿命影响 |
2.1 高温损伤后16MnR材料组织与力学性能变化 |
2.1.1 16MnR材料在即时高温条件下的力学性能 |
2.1.2 高温损伤后16MnR材料力学性能实验 |
2.1.3 高温损伤后16MnR材料硬度与温度和强度关系变化规律 |
2.2 高温损伤后16MnR材料试样断口金相分析 |
2.3 高温损伤后16MnR材料断裂韧性 |
2.3.1 实验数据处理 |
2.3.2 16MnR材料断裂韧性 |
2.3.3 去与温度和时间的关系 |
2.4 高温损伤后16MnR材料低周疲劳寿命变化规律 |
2.4.1 过渡疲劳寿命N_T |
2.4.2 16MnR材料高温损伤后低周疲劳寿命 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 16MnR材料高温损伤后应变疲劳裂纹扩展速率研究 |
3.1 即时高温疲劳条件下的裂纹扩展 |
3.2 16MnR材料经受高温损伤后应变疲劳裂纹扩展速率实验 |
3.2.1 基于ΔJ的应变疲劳裂纹寿命计算方法 |
3.2.2 实验结果 |
3.3 高温损伤后应变疲劳裂纹扩展速率规律 |
3.3.1 裂纹扩展速率与损伤温度、时间的关系 |
3.2.2 裂纹扩展速率和裂纹扩展阻力与温度关系比较 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 16MnR材料应变疲劳裂纹扩展塑性应变能 |
4.1 材料的塑性变形 |
4.1.1 16MnR材料塑性变形的金属学特征 |
4.1.2 16MnR材料塑拉伸损伤过程的能量特征 |
4.1.3 16MnR材料疲劳的塑性变形特征与能量分析 |
4.2 16MnR材料应变疲劳裂纹扩展滞后回线塑性能 |
4.2.1 应变疲劳裂纹扩展滞后回线塑性能 |
4.2.2 应变疲劳裂纹扩展滞后回线塑性能与疲劳寿命关系 |
4.3 载荷控制和位移控制裂纹扩展速率比较 |
4.3.1 载荷控制下裂纹疲劳扩展速率 |
4.3.2 载荷控制与位移控制下裂纹疲劳扩展速率比较 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于损伤力学的16MnR材料应变疲劳裂纹扩展研究 |
5.1 损伤力学方法概述 |
5.1.1 损伤力学的概念 |
5.1.2 损伤力学的基本方法 |
5.2 应变疲劳的损伤模型与损伤变量 |
5.2.1 应变疲劳的损伤模型 |
5.2.2 损伤变量及其演化方程 |
5.2.3 实验验证及损伤变化规律 |
5.3 16MnR材料应变疲劳裂纹扩展损伤力学分析 |
5.3.1 含损伤参量的裂纹扩展规律 |
5.3.2 材料常数η~*确定及其变化规律 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 16MnR材料高温损伤后断口分形研究 |
6.1 分形理论的发展及应用 |
6.1.1 分形理论的产生与发展 |
6.1.2 分形学在材料科学上的广泛应用 |
6.1.3 分形的定义 |
6.2 分形维数的测算 |
6.2.1 断面分形维数的测定计算方法 |
6.2.2 分形测量技术及图形处理技术的进展 |
6.2.3 共聚焦激光扫描显微镜 |
6.3 高温损伤后16MnR材料断口分形分析 |
6.3.1 试样断口聚焦扫描显微形貌、三维图像还原及分形维数计算 |
6.3.2 16MnR材料断口分形维数与高温损伤相关性分析 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 主要研究结论与展望 |
7.1 主要研究结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
附录 攻读博士学位期间发表论文及获奖情况 |
四、压力容器高应变区应变疲劳裂纹扩展试验研究(论文参考文献)
- [1]304奥氏体不锈钢低周疲劳及疲劳裂纹扩展规律研究[D]. 张健. 江苏理工学院, 2021(02)
- [2]7050-T6铝合金低周疲劳与单轴棘轮行为研究[D]. 段恒. 昆明理工大学, 2020(04)
- [3]基于低周疲劳性能的Ⅰ-Ⅱ型裂纹疲劳扩展理论及试验方法[D]. 祁爽. 西南交通大学, 2019(06)
- [4]铁素体/贝氏体双相钢在循环载荷作用下变形行为的模拟研究[D]. 王骏思. 燕山大学, 2019(03)
- [5]Q345R钢高温损伤后疲劳特性研究[D]. 孙萍. 东北石油大学, 2014(02)
- [6]我国高参数压力容器的设计、制造与维护[A]. 陈学东,崔军,范志超,章小浒,关卫和,寿比南,谢铁军. 压力容器先进技术——第八届全国压力容器学术会议论文集, 2013
- [7]应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2低周疲劳性能研究[D]. 闫永超. 浙江工业大学, 2012(07)
- [8]疲劳裂纹扩展规律Paris公式的一般修正及应用[J]. 倪向贵,李新亮,王秀喜. 压力容器, 2006(12)
- [9]压力容器用钢16MnR高温损伤后应变疲劳特性研究[D]. 徐鹏. 浙江大学, 2006(02)
- [10]描述低周疲劳裂纹扩展速率的循环J积分新参量[J]. 胡宏玖,郭兴明,李培宁,谢禹钧,李洁. 应用数学和力学, 2006(02)