重型机械疲劳损伤断裂的近代理论与识别技术

• 作 者: 陈世昌
• 机 构: 西安科技大学
• 出 处: 西安科技大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 损伤效应 损伤模型 焊接接头 寿命预测 疲劳损伤 识别技术 疲劳裂纹扩展

本文针对疲劳损伤理论中的几个基本问题，采用微观和宏观相结合的方法，把疲劳损伤微观机制与宏观疲劳特性的实验结果结合起来，分析了金属材料的疲劳损伤特性，并总结了衡量金属疲劳损伤的特性参数；建立了新的累积损伤模型。同时研究了金属焊接构件在温度、交变载荷综合效应下的疲劳损伤断裂机制，并根据金属焊接构件的损伤机理对其寿命作了理论预测，并建立了金属焊接构件低周疲劳寿命模型。
首先，根据著名的Miner理论对金属构件的疲劳损伤特性作了理论分析，但由于疲劳问题的复杂性，实际工程中出现的问题有时与理论预测的结果不符，本文依据传统的疲劳累积损伤理论，分析了循环载荷对金属构件造成损伤与构件实际所受损伤之间的关系，并引入新的概念—损伤效应，建立了新的模型—金字塔模型，得到新的系数—损伤系数。通过分析得出真实损伤与理论损伤之间的差异，并为金属构件的疲劳寿命分析、预估提供了一种理论参考。
其次，将金属疲劳损伤分析的结果结合焊接接头的力学行为特征，分析了金属焊接接头的疲劳损伤行为。本文以16MnR低碳钢为分析背景，通过大量的实验获得其力学性能参数，并与本文提出的模型相结合，建立了损伤变量的测量关系式、新的低周疲劳损伤模型，同时通过金相分析，得出了焊接接头微观疲劳损伤断裂机理。
最后，对金属强度、疲劳损伤寿命作了理论分析，并建立了金属材料疲劳裂纹萌生尺寸计算公式，焊接接头疲劳裂纹扩展寿命计算公式，同时分析了新模型在疲劳裂纹扩展阶段的应用等问题。