基于最弱环理论的缺口疲劳寿命预测方法研究

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsCollegeofEngineandPowerEngineeringResearchonNotchFatigueLifePredictionMethodBasedonTheWeakest-LinkTheoryAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyXinPengpengAdvisedbyProf.SongYingdongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsf

2、ortheDegreeofMasterofEngineeringJune,2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要缺口疲劳是航空发动机结构设计

3、关注的重要问题之一。提高缺口疲劳寿命预测的准确性是疲劳研究的热点问题之一，也是航空发动机结构技术发展的重要需求之一。本文针对这一问题，对基于最弱环理论的缺口疲劳寿命预测方法进行了理论研究和试验评估，主要工作与结论如下：（1）开展了TC11合金的室温单向拉伸和循环变形试验研究，测试获得了TC11合金的拉伸应力－应变曲线和稳态循环应力－应变曲线，分别基于非线性各向同性硬化模型和Chaboche非线性运动硬化模型建立了相应的弹塑性本构模型。研究结果表明：所建立的弹塑性本构模型能够较好地描述TC11合金的单向拉伸变形行为和稳态循环变形行为。采用Chaboche非线性运

4、动硬化模型来描述材料的稳态循环应力－应变曲线是可行的。（2）开展了TC11合金的室温应变控制疲劳试验研究，获得了对称和非对称循环条件下的TC11应变疲劳寿命数据，建立了TC11合金的Walker应变寿命模型，拟合获得了TC11合金光滑疲劳寿命的Weibull分布。研究结果表明：Walker应变寿命模型可以较好地描述TC11合金不同循环载荷条件下的光滑疲劳行为。（3）开展了TC11合金的室温缺口疲劳试验，对基于最弱环理论的缺口疲劳寿命预测方法进行了研究，推导建立了基于最弱环理论的缺口疲劳寿命预测公式，给出了应用该方法进行寿命预测的步骤，研究了相关参数的确定和计算

5、方法。采用该方法对TC11合金缺口试样的疲劳寿命进行了预测，并与传统局部应力应变法预测结果进行了比较和分析，研究结果表明：最弱环理论预测结果明显好于局部应力应变法，对不同尺寸和应力集中的缺口，均可以得到一致的、精度较高的寿命预测结果。关键词：缺口疲劳，寿命预测方法，最弱环理论，局部应力应变法，循环应力应变曲线，本构模型，威布尔分布I基于最弱环理论的缺口疲劳寿命预测方法研究ABSTRACTNotchfatigueisoneoftheimportantproblemsduringthestructuraldesignoftheaircraftengine.Impr

6、ovetheaccuracyofthenotchfatiguelifepredictionisoneofthehotissuesinthefatigueresearchandalsooneoftheimportantneedsofthetechnologicaldevelopmentofaeroenginestructure.Inthispaper,Theoreticalstudyandtestassessmentonnotchedfatiguelifepredictionbasedontheweakestlinktheorywasconducted;them

7、ainworkandconclusionswereasfollows:(1)UniaxialTensileexperimentsandcyclicdeformationexperimentsofthesmoothroundbarofTC11alloyatroomtemperaturewerecarried,tensilestress-strainandsteady-statecyclicstress-straincurvewasobtained.ThetensileandcyclicconstitutivemodeloftheTC11alloywerefoun

8、dedbasedonthenon-li