功能梯度材料疲劳寿命预测

《功能梯度材料疲劳寿命预测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文功能梯度材料疲劳寿命预测FATIGUELIFEPREDICTIONOFFUNCTIONALLYGRADEDMATERIAL贺蓉辉哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：O346.2学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文功能梯度材料疲劳寿命预测硕士研究生：贺蓉辉导师：孟庆元教授&果立成教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：航天学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：O346.2U.D.C.：621Dissert

2、ationfortheMasterDegreeinEngineeringFATIGUELIFEPREDICTIONOFFUNCTIONALLYGRADEDMATERIALCandidate:HeRongHuiProf.MengQingYuan&Prof.Supervisor:GuoLiChengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:SolidMechanicsAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDe

3、fence:July2013Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着功能梯度材料在工程中的应用越来越广泛，其使用安全性引起了人们的高度重视。目前，有关功能梯度材料疲劳失效问题的研究主要是针对疲劳裂纹的扩展行为，而对于裂纹萌生寿命预测方面的研究还很罕见，因此针对功能梯度材料裂纹萌生寿命预测方法的研究具有重要意义。本文从对疲劳载荷作用下SiC颗粒增强Al基梯度材料的本构描述出发，将损伤力学的累积理论引入

4、疲劳寿命预测问题的研究中。利用有限元分析软件ABAQUS来模拟疲劳试验，依据模拟的结果分析了不同疲劳载荷作用下的疲劳损伤累积规律。基于疲劳损伤累积规律，修正损伤参量，从而预测出材料的疲劳寿命。通过对疲劳寿命预测方法的研究发现，裂纹的萌生位置以及裂纹的扩展方向不会随着循环周次或应力比的变化而改变。对比四种不同应力比下的最大疲劳累积损伤参量值可以发现，最大疲劳累积损伤参量值随着应力比的增加而增大,这说明受到较大的疲劳载荷作用时，更容易引起材料性质的劣化，符合实际情况。此外，六种损伤参量的疲劳累积损伤最大值随着循环

5、次数的增加以线性递增的方式逐渐增加，这意味着疲劳损伤的累积规律是线性的。将这六种损伤参量经过修正后发现，修正后六种损伤参量的累积值随循环次数的变化规律仍然是线性的，且随着应力比的逐渐增加，疲劳损伤的累积速度也逐渐增大。将本文预测出的在不同疲劳载荷作用下的疲劳寿命与文献中的试验结果进行比较，发现两者吻合得较好。关键词：功能梯度材料；疲劳损伤；裂纹萌生寿命-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSecurityanalysisoffunctionallygradientmaterials(FGMs)h

6、asattractedlargeattention,astheyarefindingtheirwayinengineeringapplicationmoreandmoreoften.Currently,researchesontheproblemoffatiguefailureofFGMsmainlyfocusonfatiguecrackpropagationbehaviors,butspecificstudyonthecrackinitiationisrarelycarriedout.Therefore,t

7、hecomprehensivestudyonthepredictionmethodforfatiguecrack-initiationlifeisofgreatsignificance.ThepaperembarksontheconstitutivedescriptionofthegradedSICparticulatesreinforcedAlmatrixcompositesunderfatigueloading.Thecumulativedamagetheoryisintroducedintheresea

8、rchonthefatiguelifeprediction.ThefiniteelementsoftwareABAQUSisusedtosimulatethefatiguetest.Thedamageaccumulationrulesunderdifferentfatigueloadingsareanalyzedwiththesimulationresults.Basedonthedamageacc