一、新高强钢潜艇结构疲劳裂纹扩展寿命研究（论文文献综述）
沈言,罗广恩,蒋小伟,李远鹤,郑远昊[1]（2021）在《考虑焊接残余应力释放的结构疲劳寿命分析方法研究》文中研究指明焊接残余应力对于焊接结构的疲劳寿命产生很显着的影响,同时循环载荷作用下焊接残余应力会出现释放现象,因此有必要对焊接件疲劳寿命预测方法进行研究。基于改进的McEvily疲劳裂纹扩展速率模型,同时结合课题组研究得到的AH36钢对接焊平板残余应力释放计算公式,提出考虑焊接残余应力释放的结构物疲劳寿命计算方法。随后,以潜艇锥柱耐压壳的疲劳为例,详细阐述了本文提出的疲劳寿命分析方法的计算流程。考虑耐压壳焊接顺序影响,分析了含半椭圆表面裂纹的锥柱耐压壳疲劳寿命。对比文献的试验结果,表明焊接结构疲劳寿命计算公式有较好的预测效果,可以用于评估带表面裂纹焊接件在拉伸循环载荷作用下的疲劳寿命。
张佳南[2]（2021）在《含裂纹钛合金深水潜器承载能力研究》文中研究指明当今世界自然资源紧张,海洋资源尚未得到全面开发,潜水器是探测海洋资源的核心装备。耐压壳是潜水器的主要组成部分,耐压壳的承载能力直接决定潜水器系统的承载能力和安全性,由于制造耐压壳的材料不可避免地存在缺陷,耐压壳在海洋中交变载荷的作用下容易发生疲劳破坏,为了保障潜水器结构安全,研究其耐压壳结构含裂纹时的承载能力尤为重要。本文基于线弹性断裂力学理论,采用数值仿真的方法,针对钛合金潜器耐压结构局部模型,开展了含裂纹潜器疲劳寿命计算和承载能力研究,对潜器中存在的裂纹进行了分析和简化,采用WORKBENCH软件利用位移外推法计算I型裂纹应力强度因子,为确保应力强度因子计算精度和提高计算效率,在应力强度因子计算中引入了子模型技术,搭建了WORKBENCH的子模型应力强度因子分析模块,讨论了子模型边界划分的有效性,最后基于Paris裂纹扩展模型计算了不同裂纹深度和不同形状比下的潜器疲劳寿命,基于断裂K准则计算了不同裂纹深度和不同形状比下潜器的极限承载力,分析了裂纹深度和形状比对潜器疲劳寿命和极限承载力的影响。本文结合线弹性断裂力学理论和WORKBENCH子模型分析技术,提高了应力强度因子计算精度和计算效率,完成了含裂纹潜器的疲劳寿命预测和极限承载力计算,研究结果对潜器疲劳设计具有参考意义。
车福炎[3]（2020）在《10CrNi5MoV高强度钢耐压结构疲劳裂纹扩展寿命研究》文中进行了进一步梳理基于10CrNi5MoV高强度钢建造的耐压结构,在特定节点位置如锥柱结合壳部位,由于结构刚度和连续性发生突变,引起附加弯矩,形成局部节点位置的压弯组合应力,而高强度钢自身的材料及工艺特性,以及结构节点焊缝焊趾位置的应力集中效应,使得耐压结构上述典型节点位置成为结构断裂及疲劳破坏的热点区域。基于该高强钢建造的耐压结构,其裂纹扩展问题不可忽视。在基于10CrNi5MoV钢的《结构疲劳计算准则》中,采用Newman-Raju公式及Paris公式校核耐压结构的疲劳裂纹扩展寿命。Newman-Raju公式原用于求解拉弯组合应力状态下半椭圆表面裂纹的应力强度因子,而耐压结构特定节点位置处于压弯组合应力状态,在特定压弯比时直接使用Newman-Raju公式难以有效地进行疲劳裂纹扩展分析。本文在该《结构疲劳计算准则》的框架下,通过数值仿真和疲劳试验对理论公式加以分析和修正,寻求既符合物理机制、又适用于工程实践的方法,对10CrNi5MoV钢耐压结构进行疲劳寿命评估。主要包括以下四个方面的内容:1)针对半椭圆表面裂纹应力强度因子的基准计算参数,使用NASGRO软件计算压弯组合应力状态下的应力强度因子,证明采用NASGRO计算应力强度因子不仅能够保证足够的精度而且具有更高的计算效率。综合考虑裂纹深度与板厚比a/t、裂纹形状比a/c及压弯比α对应力强度因子的影响,使用Newman-Raju公式和NASGRO分别计算压弯组合应力状态下系列尺寸半椭圆表面裂纹的应力强度因子,对比分析计算结果,给出了在工程误差范围内Newman-Raju公式计算压弯组合应力状态下的应力强度因子的建议适用范围。2)采用实板厚平板对接焊试件分别开展弯曲载荷疲劳试验和压弯组合载荷疲劳试验。试件断裂位置均发生于焊缝焊趾位置,且试件断口可观察到明显的“半椭圆”裂纹扩展形貌。对比试验数据可知,压应力的存在在一定程度上能够减缓疲劳裂纹的扩展速率。直接采用Newman-Raju公式并结合Paris公式计算试件的疲劳裂纹扩展寿命,与试验结果相比,考虑应力集中将得到偏于安全的结果,若不考虑应力集中,对弯曲载荷疲劳试验试件,结果较为吻合,而对压弯组合载荷疲劳试验试件,所得结果偏于危险。3)考虑应力集中效应对裂纹扩展寿命的影响。采用子模型法分别计算了弯曲载荷单独作用和压力单独作用时耐压结构环焊缝焊趾位置的应力集中系数Ktm和Ktc,以此对结构节点位置的名义应力状态进行修正。考虑因压应力导致平均应力的变化对裂纹扩展寿命的影响,引入相当弯曲应力σmeq,通过与试验数据的对比,确定采用Morrow转换式计算压弯组合应力状态的等效应力。引入弯曲应力修正系数f（σ）,体现相同压弯比时不同外表面最大总应力对裂纹应力强度因子的影响。4)综合考虑应力集中效应、平均应力和压弯比、外表面最大总应力对裂纹扩展速率的影响,对Newman-Raju公式进行一定的修正,给出用于压弯组合应力状态下半椭圆表面裂纹的应力强度因子计算式,并结合Paris裂纹扩展速率计算式,建立10CrNi5MoV钢耐压结构的疲劳裂纹扩展寿命计算模型。该模型计算结果与试验数据相比,基本处于工程允许的误差范围之内,且结果偏于安全。本文建立的10CrNi5MoV钢耐压结构疲劳裂纹扩展寿命计算模型,对基于10CrNi5MoV钢建造的耐压结构实际产品的疲劳寿命评估提供技术支撑,具有较为重大的工程意义。
温学[4]（2020）在《基于等承载原则的力学性能不均匀的对接接头抗疲劳设计研究》文中研究指明疲劳载荷是焊接结构服役过程中最为常见的承载类型,通过焊接结构设计提高焊接结构的疲劳承载能力对于焊接结构服役安全具有重要的理论和工程意义。由于焊材选择和焊接热循环的影响,材料力学性能不均匀现象在焊接接头中普遍存在,且力学性能不均匀性会对焊接接头的力学性能和承载能力产生重要影响。传统的焊接接头抗疲劳设计方法大多将接头简化为与母材强度一致的均质材料进行疲劳评定和抗疲劳设计,忽略力学性能不均匀对焊接接头疲劳承载能力的影响。这种简化的设计方法对于等匹配或高匹配焊接接头而言或许可以保证接头的安全性,但若直接用于低匹配焊接接头抗疲劳设计会导致设计结果不安全。为解决考虑力学性能不均匀性时焊接接头的抗疲劳设计问题,本文基于等承载能力原则开展对接接头抗疲劳设计方法的研究。本文基于三维弹性理论研究了材料力学性能不均匀对界面附近应力分布的影响,为接头抗疲劳设计奠定基础。研究发现,异质材料所构成的界面附近的应力分布受控于界面两侧材料的性能差异,其可以用界面应力系数来表征,并且发现当界面两侧材料的泊松比和杨氏模量的比值相等时界面应力系数为零,说明此时材料性能差异的影响消失。研究通过调整几何参量来改变非均质焊接接头处的应力分布,进而提升接头疲劳承载能力的可行性,并据此提出接头具有与母材相当的疲劳承载能力的焊接接头疲劳等承载设计思想。将疲劳寿命作为接头疲劳承载能力的评定参量,提出对接接头疲劳等承载设计的实现条件为一定疲劳载荷下接头具有与母材相当的疲劳寿命,据此可以获得接头疲劳等承载临界设计曲线。提出接头疲劳等承载临界设计曲线的理想化几何优化方法和非理想化几何优化方法,用有限元计算结果分析了余高高度、余高宽度和过渡圆弧半径对焊趾附近应力集中系数的影响规律,建立了对接接头焊趾附近应力集中系数的关系方程,依据该方程可以求解满足几何优化要求的焊趾过渡圆弧半径。根据接头疲劳等承载设计思想,综合焊接接头疲劳等承载设计实现条件、疲劳等承载设计判据和几何优化方法,分别建立了对接接头理想化疲劳等承载设计准则和非理想化疲劳等承载设计准则。根据对接接头疲劳等承载设计准则,针对平滑对接接头、含初始裂纹或类裂纹缺陷对接接头和需要考虑接头疲劳裂纹萌生寿命的情况,分别基于名义应力法、断裂力学法和全寿命法建立了对接接头材料力学性能参数和几何参数与接头疲劳寿命的定量函数关系,并将其用于对接接头疲劳等承载设计过程中。从而分别建立了基于名义应力法、断裂力学法和全寿命法的对接接头疲劳等承载设计方法。并选取Q550低合金高强钢作为母材,ER70S-6作为焊材进行实验验证。实验结果表明本文通过疲劳等承载设计获得的对接接头可以具有与母材相当的疲劳承载能力,证明本文提出的对接接头疲劳等承载设计准则及方法是可行的,可以作为现行标准的必要补充,具有重要的工程应用价值。
宋威[5]（2019）在《高强钢低匹配十字焊接接头疲劳行为研究》文中进行了进一步梳理高强钢及超高强钢具有优异的力学强度、延展性能及抗断裂性能等,被广泛用于舰船、汽车、桥梁等工程结构制造中。高强钢焊接接头作为常见的工程构件断裂失效位置,成为结构完整性设计及服役性能可靠性评估的重点。由于高强钢等强匹配焊材研发技术的滞后,随着强度级别的提升,其焊接接头常出现韧性不足或氢致裂纹产生等现象,导致焊接结构承载能力下降,而选用强吸氢能力的奥氏体焊材焊接是解决以上问题的有效手段。由于焊材屈服强度与母材相比有所下降形成低匹配焊接接头,接头强度的变化势必会引起接头承载能力的变化。然而,在循环载荷作用下对低匹配焊接接头承载能力的研究仍不成熟,特别是对强循环载荷下的低周疲劳及多轴疲劳的研究仍不完善,因此,低匹配高强钢焊接接头疲劳行为成为焊接结构完整性设计中迫切需要深入研究的工作。此外,在典型焊接接头的疲劳评估中,逐个计算接头疲劳特征参量会极大降低疲劳寿命的评估效率,建立准确的典型接头疲劳特征解析模型是高效定量预测接头寿命的重要手段。本文针对低匹配焊接接头疲劳行为开展理论与试验研究,为快速预测接头疲劳寿命、提高接头疲劳强度提供可行的设计方案及指导原则,为结构完整性评估提供重要的科学依据。主要内容包括如下方面:低匹配高强钢焊接接头材料疲劳性能研究、十字接头高周疲劳行为研究、十字接头低周疲劳行为研究及缺口构件多轴疲劳行为研究。系统研究了强度匹配性对材料低周应变疲劳性能的影响。对船用10CrNi3MoV结构高强钢及其低匹配焊接接头进行不同幅值下低周应变疲劳试验,从不同角度及疲劳寿命预测理论综合评估母材及低匹配焊材的疲劳性能差异性,如应变-寿命曲线、塑性应变能、Coffin-Manson方程、SWT-寿命预测模型及疲劳裂纹扩展速率。结果表明,母材及焊缝均表现出循环软化行为,根据半寿命迟滞回线对比发现母材具有Masing行为而焊材表现为非Masing行为,根据不同塑性应变能计算流程预测疲劳寿命;通过寿命结果对比发现,低匹配焊缝材料相比母材具有更高的低周应变疲劳寿命。从缺口力学及断裂力学角度探讨了高强钢低匹配十字焊接接头高周疲劳行为。研究接头几何特征对不同失效模式下缺口应力强度因子及平均应变能密度值影响规律,建立了普适性的承载十字接头焊根与焊趾失效模式下形状因子预测模型,该模型能够快速获得应变能密度特征参量并准确预测十字接头高周疲劳寿命。并基于断裂力学理论定义不同缺陷类型及尺寸,研究了不同断裂参数、失效模式、几何特征、缺陷大小与接头疲劳强度关系,确定了断裂力学法评估十字接头高周疲劳失效的评价条件。进一步采用缺口力学理论,揭示了弹塑性力学范畴内材料强度匹配比、几何特征与循环载荷对有效缺口能量的影响规律,并结合弹性阶段解析模型,完整的建立了非承载及承载十字焊接接头的低周疲劳萌生点预测模型,为低周疲劳下不同接头失效模式判断提供一种新的分析手段。重点分析了焊脚尺寸、焊缝熔透率与强度匹配比对焊根与焊趾失效模式下转变关系,定量得出失效转变判断依据。另一方面,在应变控制循环载荷下完成了10CrNi3MoV高强钢低匹配承载十字接头低周疲劳性能试验,结果表明,低强焊接接头在焊根失效模式下的低周疲劳寿命相比等强焊接接头低周疲劳寿命更短。同时,基于有效缺口能量值统一表征了十字接头高周和低周疲劳寿命,为接头高低周疲劳寿命统一表征提供可靠的指导原则。试验研究了多轴循环载荷下母材及低匹配焊缝缺口试件疲劳行为,根据缺口尖端应力应变及能量梯度的演化过程,考虑几何缺口特性、材料弹塑性性能、载荷非比例特征多因素交互作用,将缺口应力集中程度、材料非比例硬化行为与SWT能量损伤参量结合,提出了基于能量的缺口多轴疲劳预测模型,克服了以单一特征参量表达多轴疲劳的局限性。并选取具有代表性的缺口多轴预测模型定量分析疲劳寿命预测结果的优劣性,结果表明,本文提出的缺口多轴模型对低周疲劳实验数据具有更高的预测精度,同时也具有更加简便的计算程序及重要的工程应用价值。
魏周豆[6]（2019）在《潜器锥柱结构断裂疲劳特性数值仿真研究》文中指出锥柱结构作为大型潜器圆柱形耐压壳的重要组成部分,由于其自身结构的特殊性,容易发生疲劳破坏,是潜器耐压壳疲劳研究的热点。随着潜器作业范围的扩大、安全性能要求的提高,普通高强钢很难满足潜器耐压壳的安全、布置等要求。钛合金由于其具有比强度高、耐腐蚀性能好等优点,可以有效解决潜器重量、腐蚀控制等问题,是未来潜器耐压壳材料的研究方向。因此,采用线弹性断裂力学方法对钛合金材质锥柱结构断裂疲劳特性开展研究具有一定的工程意义。本文以线弹性断裂力学为基础,采用数值分析方法,以TA31材质锥柱结构局部模型为研究对象,开展锥柱结构表面裂纹扩展以及疲劳寿命计算研究。采用Ansys-Franc3D应力强度因子计算软件,分别分析了锥柱结构表面裂纹Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型应力强度因子的分布规律,初步验证了只考虑Ⅰ型裂纹扩展模式研究结构断裂疲劳特性的合理性。研究了裂纹形状比对于表面裂纹前缘Ⅰ型应力强度因子值分布的影响,计算得到不同形状比下的结构临界裂纹尺寸。对裂纹扩展数值模拟的准静态法开展了研究,给出了采用dN与da准静态法研究裂纹扩展形状变化以及结构寿命计算的参数建议值。采用复合型裂纹脆性断裂判据,验证了锥柱结构采用Ⅰ型裂纹平面扩展模式的合理性。最后基于该扩展模式,应用两自由度裂纹前缘曲线拟合方法,对初始裂纹尺寸为5mm的锥柱结构表面裂纹进行裂纹扩展数值模拟及疲劳寿命计算。本文结合弹性断裂力学理论和Ansys-Franc3D仿真方法,对疲劳数值仿真相关参数开展了研究,完成了锥柱结构临界裂纹尺寸计算和疲劳寿命预测工作。研究结果对同类结构的断裂疲劳特性研究具有一定的参考意义。
王顺清[7]（2019）在《复杂应力场下对接接头疲劳裂纹扩展行为研究》文中认为工程焊接结构失效乃至断裂的主要原因之一就是焊趾附近疲劳裂纹的萌生和扩展。而裂纹尖端的应力强度因子K是判断裂纹扩展和结构断裂的重要参数,因此准确描述对接接头焊趾附近裂纹尖端的应力强度因子,在研究焊接接头裂纹扩展速率中显得尤为重要。本文以对接接头为研究对象,探讨适用于双向应力场下裂纹尖端的应力强度因子计算方法,并通过疲劳裂纹扩展试验对该方法进行验证。结果表明,修正的应力强度因子计算公式更能准确预测疲劳裂纹扩展速率,为对接接头以及与其类似的工程结构的疲劳寿命评估提供参考。首先,通过现有的应力强度因子计算方法以及疲劳裂纹扩展理论,对不同应力组合形式下,焊缝附近的应力场进行分析,同时考虑焊接残余应力、压弯双向应力、焊趾应力集中等因素对应力强度因子的影响,提出了适用于双向压弯载荷作用下裂纹尖端的等效应力强度因子计算方法。并通过双轴疲劳试验数据对该方法进行适用性论证。结果表明,改进的等效应力强度因子计算方法能合理、有效的描述焊缝附近裂纹扩展速率。然后,对压弯复杂应力场下对接接头进行疲劳裂纹扩展规律的研究。通过裂纹扩展增量计算方法对裂纹扩展路径进行描绘发现:焊趾处的疲劳裂纹以椭圆或半椭圆形式扩展,但是不同的长宽比对裂纹扩展速率的影响程度不一样。在裂纹深度相同的情况下,随着裂纹长宽比的增加,裂纹尖端对应的应力强度因子幅值会逐渐下降。对接接头受纵向压应力和弯曲应力共同作用时,比单独受弯曲应力作用,其裂纹扩展速率会变慢;而垂向压应力和弯曲应力共同作用时,其中的垂向压应力会加速裂纹扩展,在裂纹扩展分析时不可忽略。最后将该双向压弯载荷作用下裂纹尖端的等效应力强度因子计算方法应用于工程实际结构——耐压壳体锥柱结合壳当中。通过统计方法和工程方法确定焊接结构中的焊接缺陷尺寸,并将耐压壳体焊缝附近的缺陷视为初始裂纹,对锥柱结合壳处进行疲劳裂纹扩展寿命计算。结果表明,在初始缺陷尺寸选取合适的情况下,该方法就可以对锥柱结合壳处的疲劳裂纹扩展寿命进行有效的预测。
沈言[8]（2019）在《考虑焊接残余应力释放的锥柱耐压壳疲劳寿命预报方法研究》文中进行了进一步梳理船用高强钢焊接过程中会产生很高的焊接残余应力,同时焊接过程会产生焊接缺陷,加速焊接结构产生疲劳破坏。深海耐压结构,比如潜艇锥柱结合壳属于典型的耐高压壳体结构,高的焊接残余应力在锥柱结合处位置很容易产生疲劳裂纹,对于潜艇安全性产生很大的威胁。然而,一般的焊接件疲劳寿命分析没有考虑焊接残余应力随着循环载荷产生的释放的影响,对于疲劳寿命预测存在误差。因此,掌握考虑焊接残余应力释放的深海结构物在拉伸循环载荷作用下的疲劳寿命预报方法,对研究深海结构物的疲劳特性具有非常重要意义。本文采用有限元仿真和试验相结合的分析方法。首先,开展高强钢平板对接焊的焊接试验和残余应力释放测试试验;其次,开展焊接残余应力和释放的有限元数值计算,并用试验结果进行验证,在此基础上提出焊接残余应力释放的计算公式;再次开展疲劳裂纹扩展试验,确定裂纹扩展速率曲线模型的相关参数,提出考虑焊接残余应力释放的疲劳裂纹扩展预报方法,最后以潜艇锥柱耐压壳缩尺比模型为例,阐述了考虑焊接残余应力释放疲劳裂纹扩展的计算方法和步骤。论文主要研究内容如下:（1）归纳整理了疲劳和焊接残余应力研究领域的国内外研究现状和主要研究内容及方法。主要包括总结了焊接热源的形式、模型以及基本方程,对于焊接残余应力释放过程应力场理论进行了介绍;同时,开展了疲劳理论分析方法的发展历程及主要分支的归纳工作,讨论各种方法适用对象及其优势劣势,寻找适合研究拉伸循环载荷下疲劳问题的理论分析方法;确定改进的McEvily理论分析模型为本文主要理论分析方法,为后续理论模型建立和弹塑性有限元方法预报奠定基础。（2）设计开展AH36船用高强钢平板对接焊焊接试验,根据船厂现场施工工艺技术进行焊接工作;开展数值仿真模拟焊接残余应力,对比试验数据,验证有限元数值仿真准确性;同时,研究焊接过程中影响初始焊接残余应力的因素。（3）设计开展AH36船用高强钢焊接残余应力释放试验,对焊接试件进行循环拉伸试验,记录焊接残余应力释放情况;通过试验过程开展仿真计算,验证仿真计算正确性,同时开展三种循环载荷作用下焊接残余应力释放仿真计算,提出试件内部和表面横向和纵向焊接残余应力释放计算方法,并通过试验数据验证模型的适应性;最后,研究影响焊接残余应力释放的因素。（4）开展AH36船用高强钢在不同应力比以及载荷次序作用的拉伸载荷下的疲劳裂纹扩展速率试验,计算不同应力比下的改进的McEvily模型中的相关参数,得到适应此材料的疲劳裂纹扩展速率模型;同时对模型参数进行优化,提出适应该材料在不同载荷次序作用下的疲劳裂纹扩展速率模型;提出考虑焊接残余应力释放的疲劳寿命预报方法,以对接焊作为研究对象,进行疲劳寿命研究。（5）选取潜艇锥柱结合处缩尺比模型作为研究对象,开展焊接残余应力分布情况研究,并讨论焊接顺序对于椎柱结合壳焊接残余应力影响;在此基础上基于第五章提出的考虑焊接残余应力的焊接件疲劳寿命分析方法,对锥柱结合处凸锥进行疲劳寿命分析研究,详细介绍了方法的计算过程,并对比相关文献试验结果,验证方法的准确性。
许斐然[9]（2018）在《压缩循环载荷下深海耐压结构疲劳裂纹扩展特性研究》文中指出探索深海资源、发展海洋经济已经被提高到了国家战略高度,深潜器作为海洋开发过程中必不可少的重要装备之一,在上浮与下沉过程中,其耐压结构受到海水压力的循环作用,将有可能引起结构发生疲劳破坏。然而,压-压循环载荷下的疲劳问题与传统的拉-拉、拉-压循环载荷下的疲劳问题有着显着的区别。因此,开展循环压缩载荷下裂纹疲劳扩展特性研究,揭示其扩展驱动力和扩展规律,提出深海结构压-压循环载荷下的疲劳裂纹扩展寿命预报方法,对深海结构物的设计和安全评估具有重要的意义。本文采用有限元和试验相结合的方法,首先计算了压缩载荷下裂纹尖端的应力场和塑性残余应力,提出应力强度因子的计算方法,同时设计并开展了压-压疲劳裂纹扩展试验,在此基础上建立了压-压循环载荷下的疲劳裂纹扩展寿命预报方法,并以一载人耐压球壳缩尺比模型为例,阐述了压-压疲劳寿命预报的具体流程和步骤。论文主要研究内容如下:（1）归纳总结了疲劳研究领域的国内外研究现状和主要分析方法,讨论了各种方法的优劣和适用范围,最终确定以基于改进的McEvily扩展速率模型的断裂力学方法作为本文的理论基础,并为后续弹塑性有限元分析、试验研究和疲劳裂纹扩展寿命预报方法的建立奠定基础。（2）开展了压缩载荷下裂纹尖端的应力场和塑性残余应力分析,提出应力强度因子的计算方法。采用多载荷步结合节点释放分析技术,计算得到了裂纹尖端附近的塑性残余应力,研究了裂纹尖端区域不同单元尺寸的影响,确定了最佳裂尖单元尺寸为裂尖塑性区尺寸的140。与文献中的试验结果对比,验证了有限元分析方法的有效性和正确性。（3）开展AH36钢准静态拉伸试验和拉-拉疲劳裂纹扩展速率试验,测得力学性能参数和疲劳裂纹扩展数据。运用最小二乘法拟合得到了AH36钢在改进McEvily模型中的模型参数。（4）设计开展了AH36船用高强钢压-压疲劳裂纹扩展试验,并进一步研究了恒幅、单峰过载和单峰低载三种压-压载荷下的疲劳裂纹扩展特性。基于改进的McEvily模型对该压-压疲劳试验进行理论分析计算,通过与试验结果的对比验证本文压-压疲劳裂纹扩展寿命预报方法的有效性和正确性。（5）设计了缩尺比潜水器耐压球壳,基于规范校核了球壳尺寸,分析了在海水压力作用下载人耐压球壳的强度及高应力区域,并且在高应力区域考虑一初始裂纹缺陷,以此为研究对象运用本文提出的疲劳评估方法对其进行疲劳裂纹扩展寿命计算,详细阐述了本方法的分析流程和步骤。
张佳敏[10]（2014）在《高强钢焊接接头双轴疲劳裂纹扩展研究》文中研究表明将高强度钢耐压壳结构运用于潜艇中时,由于其不断的下潜和上浮,会受到循环的压缩疲劳载荷作用。高强度钢耐压壳结构是大型的板壳焊接结构,焊接结构由于各种原因,在循环载荷下容易在焊趾处产生疲劳裂纹。在早期结构的疲劳寿命研究中,一般在估算结构疲劳寿命时,将循环载荷中的压缩部分忽略不计。但是一些研究者发现,在循环压缩载荷下会使结构产生疲劳破坏和疲劳裂纹。因此,研究高强度钢耐压壳焊接结构在循环压缩载荷下的疲劳裂纹扩展,具有重要的现实意义。本文主要运用ABAQUS的二次开发语言Python,编制了双轴疲劳裂纹扩展软件,分析研究了高强度钢耐压壳结构常见的两种焊接接头试件---T型焊接试件和对接接头试件---的双轴疲劳裂纹扩展。通过对这两种焊接试件疲劳实验结果及受力特点进行分析后,并利用有限元计算分析预测了焊接试件的疲劳裂纹萌生方位。同时,我们还对T型焊接试件和对接接头试件进行了双轴和单轴压缩疲劳裂纹扩展分析。通过本论文分析可以得出,焊接试件在双轴压缩疲劳载荷下,其初始裂纹一般在焊缝的焊趾处生成,初始裂纹方向沿着最大切应力方向。含有初始裂纹的焊接试样,在双轴压缩疲劳载荷下,会在裂纹尖端存在残余拉应力,此残余拉应力会驱使裂纹扩展,裂纹扩展速率开始时比较快,随着疲劳周次的增加,裂纹尖端残余拉应力逐渐减小,裂纹扩展速率就逐渐下降并趋于水平,裂纹最终停止扩展。
二、新高强钢潜艇结构疲劳裂纹扩展寿命研究（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、新高强钢潜艇结构疲劳裂纹扩展寿命研究（论文提纲范文）
（1）考虑焊接残余应力释放的结构疲劳寿命分析方法研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 焊接残余应力有限元计算方法 |
| 1.1 焊接残余应力数值计算 |
| 1.1.1 温度场计算 |
| 1.1.2 应力场计算 |
| 1.2 焊接残余应力释放数值计算 |
| 2 焊接残余应力场中疲劳裂纹扩展分析方法 |
| 2.1 疲劳裂纹扩展速率模型 |
| 2.2 考虑焊接残余应力释放的裂纹扩展分析方法 |
| 3 算例与讨论 |
| 3.1 焊接件疲劳寿命计算方法 |
| 3.2 锥柱耐压壳疲劳寿命计算分析 |
| 3.2.1 锥柱结合处模型 |
| 3.2.2 焊接顺序影响 |
| 3.2.3 锥柱结合处疲劳寿命计算说明 |
| 3.2.4 锥柱结合处疲劳寿命对比 |
| 4 结论 |
（2）含裂纹钛合金深水潜器承载能力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 2 线弹性断裂力学的基础理论 |
| 2.1 裂纹的分类 |
| 2.2 裂纹的简化 |
| 2.3 应力强度因子 |
| 2.4 疲劳裂纹扩展理论 |
| 2.4.1 疲劳破坏过程 |
| 2.4.2 疲劳裂纹扩展速率模型 |
| 2.5 断裂判据 |
| 2.6 疲劳寿命预测方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 基于子模型技术的应力强度因子计算方法研究 |
| 3.1 应力强度因子理论计算方法 |
| 3.1.1 Newman-Raju公式 |
| 3.1.2 Kobayshi公式 |
| 3.1.3 《潜水器结构设计计算方法》推荐公式 |
| 3.1.4 工程Newman-Raju公式 |
| 3.2 应力强度因子数值计算方法 |
| 3.3 子模型技术在应力强度因子计算中的应用 |
| 3.4 潜器锥柱结构有限元计算模型 |
| 3.4.1 潜器锥柱结构几何模型 |
| 3.4.2 材料属性 |
| 3.4.3 有限元网格划分 |
| 3.4.4 载荷与边界条件 |
| 3.5 基于子模型技术的应力强度因子计算WORKBENCH实现 |
| 3.5.1 应力强度因子计算模块搭建 |
| 3.5.2 子模型有效性验证 |
| 3.5.3 子模型裂纹有限元网格参数定义 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 含裂纹钛合金潜器疲劳寿命计算 |
| 4.1 疲劳裂纹扩展数值模拟 |
| 4.2 裂纹短轴尺寸对疲劳寿命的影响 |
| 4.3 裂纹形状比对疲劳寿命的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 含裂纹钛合金潜器极限承载能力分析 |
| 5.1 含裂纹潜器锥柱结构极限承载能力计算方法 |
| 5.2 无裂纹钛合金潜器极限承载力计算 |
| 5.2.1 有限元应力分析 |
| 5.2.2 有限元计算结果分析 |
| 5.3 含裂纹钛合金潜器极限承载力计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）10CrNi5MoV高强度钢耐压结构疲劳裂纹扩展寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题目的和意义 |
| 1.2 耐压结构疲劳问题研究现状 |
| 1.2.1 模型试验方法 |
| 1.2.2 数值仿真方法 |
| 1.3 疲劳裂纹扩展问题研究现状 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 表面裂纹扩展寿命研究理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 疲劳裂纹扩展的三个阶段 |
| 2.3 疲劳裂纹扩展速率计算公式 |
| 2.3.1 Paris公式 |
| 2.3.2 Forman公式 |
| 2.3.3 Walker公式 |
| 2.3.4 NASGRO公式 |
| 2.4 表面裂纹SIF的计算方法 |
| 2.4.1 经验公式 |
| 2.4.2 有限元法 |
| 2.4.3 权函数法 |
| 2.5 疲劳裂纹扩展寿命计算流程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 N-R公式求解压弯组合应力的SIF适用性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 耐压结构典型节点应力状态分析 |
| 3.2.1 理论公式 |
| 3.2.2 有限元计算 |
| 3.2.3 计算结果对比分析 |
| 3.3 N-R公式求解压弯组合应力的SIF适用性分析 |
| 3.3.1 半椭圆表面裂纹模型 |
| 3.3.2 压弯组合应力状态下的N-R公式 |
| 3.3.3 NASGRO损伤容限分析软件 |
| 3.3.4 应力强度因子计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 10CrNi5MoV高强度钢疲劳试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 平板试件形式 |
| 4.3 平板试件弯曲载荷疲劳试验 |
| 4.3.1 试验加载 |
| 4.3.2 试验过程 |
| 4.3.3 试验结果及分析 |
| 4.4 平板试件压弯组合载荷疲劳试验 |
| 4.4.1 试验加载 |
| 4.4.2 试验过程 |
| 4.4.3 试验结果及分析 |
| 4.5 疲劳裂纹扩展寿命对比分析 |
| 4.5.1 焊趾位置应力集中对应力强度因子的影响 |
| 4.5.2 断裂力学法计算疲劳裂纹扩展寿命 |
| 4.5.3 裂纹扩展寿命对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 压弯组合应力的应力强度因子研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 应力集中效应 |
| 5.2.1 应力集中系数 |
| 5.2.2 对接接头焊趾位置应力集中有限元分析 |
| 5.2.3 试件焊趾位置应力集中有限元分析 |
| 5.3 平均应力的影响 |
| 5.3.1 应力循环 |
| 5.3.2 平均应力的影响 |
| 5.4 修正N-R公式 |
| 5.4.1 引入应力集中系数 |
| 5.4.2 确定相当弯曲应力 |
| 5.4.3 修正的N-R公式 |
| 5.4.4 疲劳裂纹扩展寿命对比分析 |
| 5.5 10CrNi5MoV钢耐压结构疲劳裂纹扩展寿命计算模型 |
| 5.6 耐压结构疲劳裂纹扩展寿命计算 |
| 5.6.1 典型节点模型A |
| 5.6.2 典型节点模型B |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论及展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 详细摘要 |
（4）基于等承载原则的力学性能不均匀的对接接头抗疲劳设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 焊接接头的疲劳性能 |
| 1.2.1 金属材料的疲劳概述 |
| 1.2.2 焊接接头抗疲劳设计基本方法 |
| 1.2.3 焊接接头疲劳性能改善技术概述 |
| 1.3 高强钢焊接结构特点及应用概述 |
| 1.3.1 高强钢及其焊接性概述 |
| 1.3.2 强度失配对高强钢焊接结构承载能力的影响 |
| 1.4 焊接接头等承载设计研究现状 |
| 1.4.1 焊接接头静载等承载设计 |
| 1.4.2 焊接接头弯曲等承载设计 |
| 1.4.3 焊接接头冲击等承载设计 |
| 1.4.4 低应力脆断情况下的焊接接头等承载设计 |
| 1.4.5 工程构件形状优化设计方法 |
| 1.5 材料力学性能不均匀性对接头界面应力影响研究现状 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 对接接头疲劳等承载设计思想与设计准则 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 对接接头疲劳等承载设计思想 |
| 2.3 对接接头疲劳等承载设计可行性研究 |
| 2.3.1 对接接头疲劳等承载设计可行性理论分析 |
| 2.3.2 对接接头疲劳等承载设计可行性实验论证 |
| 2.4 对接接头疲劳等承载设计实现条件和判据 |
| 2.4.1 对接接头疲劳等承载设计实现条件 |
| 2.4.2 对接接头疲劳等承载设计判据 |
| 2.5 对接接头疲劳等承载临界设计曲线几何优化 |
| 2.5.1 接头理想化几何优化 |
| 2.5.2 接头非理想化几何优化 |
| 2.6 对接接头疲劳等承载设计准则 |
| 2.6.1 理想化的对接接头疲劳等承载设计准则 |
| 2.6.2 非理想化的对接接头疲劳等承载设计准则 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 平滑对接接头疲劳等承载设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料力学性能不均匀对界面附近应力分布的影响 |
| 3.2.1 传统方法评定材料非均质导致的界面应力奇异性 |
| 3.2.2 三维有限元法分析材料非均质对接头界面应力的影响 |
| 3.2.3 基于三维弹性理论的对接接头界面应力评定方法 |
| 3.3 基于名义应力法的平滑对接接头疲劳等承载设计理论分析 |
| 3.3.1 基于名义应力法的均质材料疲劳评定 |
| 3.3.2 基于名义应力法的非均质材料疲劳评定 |
| 3.3.3 基于名义应力法的平滑对接接头疲劳等承载设计方法 |
| 3.4 基于名义应力法的平滑对接接头疲劳等承载设计实验验证 |
| 3.4.1 基于名义应力法的Q550D(ER70S-6)接头疲劳等承载设计 |
| 3.4.2 基于名义应力法的Q550D(ER70S-6)疲劳等承载设计接头实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 含初始裂纹或类裂纹缺陷对接接头疲劳等承载设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于断裂力学的含初始裂纹或类裂纹缺陷对接接头疲劳等承载设计理论分析 |
| 4.2.1 基于断裂力学的均质材料疲劳评定 |
| 4.2.2 基于断裂力学的非均质材料疲劳评定 |
| 4.2.3 基于断裂力学的含初始裂纹或类裂纹缺陷对接接头疲劳等承载设计方法 |
| 4.3 基于断裂力学法的含初始裂纹或类裂纹缺陷对接接头疲劳等承载设计实验验证 |
| 4.3.1 基于断裂力学法的Q550D(ER70S-6)接头疲劳等承载设计 |
| 4.3.2 基于断裂力学法的Q550D(ER70S-6)疲劳等承载设计接头实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 考虑疲劳裂纹萌生寿命时的对接接头疲劳等承载设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于全寿命法的均质材料疲劳评定 |
| 5.2.1 疲劳裂纹萌生寿命估算方法的确定 |
| 5.2.2 疲劳裂纹萌生阶段和扩展阶段的划分方法 |
| 5.2.3 疲劳裂纹扩展寿命估算方法的确定 |
| 5.3 基于全寿命法的非均质材料疲劳评定 |
| 5.3.1 非均质材料疲劳失效过程分析 |
| 5.3.2 基于全寿命的非均质材料疲劳寿命估算 |
| 5.4 基于全寿命法的对接接头疲劳等承载设计方法 |
| 5.5 基于全寿命法的对接接头疲劳等承载设计实验验证 |
| 5.5.1 基于全寿命法的Q550D(ER70S-6)接头疲劳等承载设计 |
| 5.5.2 基于全寿命法的Q550D(ER70S-6)疲劳等承载设计接头实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）高强钢低匹配十字焊接接头疲劳行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 焊接接头疲劳寿命评估方法 |
| 1.2.1 基于应力-寿命的疲劳评估方法 |
| 1.2.2 基于断裂力学的疲劳评估方法 |
| 1.2.3 基于损伤力学的疲劳评估方法 |
| 1.3 焊接接头疲劳强度影响因素 |
| 1.3.1 焊后处理工艺影响 |
| 1.3.2 平均应力影响 |
| 1.3.3 焊接残余应力影响 |
| 1.3.4 焊缝几何设计影响 |
| 1.4 缺口构件多轴疲劳评估理论 |
| 1.4.1 多轴疲劳损伤模型 |
| 1.4.2 缺口疲劳评估理论 |
| 1.5 现有研究的不足 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 高强钢及低匹配接头力学性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料及焊接工艺 |
| 2.2.1 化学成分组成 |
| 2.2.2 焊接工艺 |
| 2.2.3 基本力学性能 |
| 2.2.4 微观组织 |
| 2.3 10CRNI3MOV钢及焊材低周疲劳实验 |
| 2.3.1 材料低周疲劳实验 |
| 2.3.2 材料疲劳数据分析 |
| 2.3.3 低周疲劳寿命预测 |
| 2.3.4 低周疲劳断口分析 |
| 2.4 10CRNI3MOV钢及焊缝疲劳裂纹扩展速率试验 |
| 2.4.1疲劳裂纹扩展实验 |
| 2.4.2 疲劳裂纹扩展实验结果 |
| 2.4.3 疲劳裂纹断口分析 |
| 2.5 本章小节 |
| 第3章 高强钢低匹配十字接头高周疲劳行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弹性缺口力学理论 |
| 3.2.1 缺口应力强度因子法(NSIF) |
| 3.2.2 缺口平均应变能密度法(SED) |
| 3.2.3 缺口峰值应力法(PSM) |
| 3.3 十字焊接接头高周疲劳实验及局部力学特征分析 |
| 3.3.1 低匹配承载十字接头高周疲劳实验 |
| 3.3.2 承载十字接头局部力学特征分析 |
| 3.3.3 承载十字接头失效转变关系 |
| 3.4 基于缺口理论的十字焊接接头计算模型疲劳寿命评估 |
| 3.4.1 承载十字接头焊根与焊趾疲劳特征值计算模型 |
| 3.4.2 基于计算模型的承载十字接头失效模式转变 |
| 3.4.3 十字焊接接头高周疲劳寿命预测 |
| 3.5 基于断裂力学理论低匹配十字接头高周疲劳寿命评估 |
| 3.5.1 疲劳裂纹扩展计算方法 |
| 3.5.2 不同缺陷下裂纹扩展分析 |
| 3.5.3 十字接头疲劳寿命及疲劳强度评估 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高强钢低匹配十字接头低周疲劳行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 弹塑性缺口力学理论 |
| 4.2.1 钝化缺口弹性力学分析 |
| 4.2.2 弹塑性缺口力学理论 |
| 4.3 十字接头疲劳“等承载”理论 |
| 4.4 非承载十字焊接接头低周疲劳参数研究 |
| 4.4.1 非承载十字焊接接头模型建立及疲劳特征值确定 |
| 4.4.2 材料性能对缺口能量集中系数的影响 |
| 4.4.3 几何形状对缺口能量集中系数的影响 |
| 4.4.4 非承载十字焊接接头缺口能量预测模型及验证 |
| 4.5 承载十字焊接接头低周疲劳参数研究 |
| 4.5.1 承载十字焊接接头模型建立 |
| 4.5.2 几何形状对缺口能量集中程度的影响 |
| 4.5.3 材料性能对缺口能量集中系数的影响 |
| 4.5.4 承载十字焊接接头有效缺口能量预测模型 |
| 4.5.5 焊趾与焊根失效模式转变关系 |
| 4.6 承载十字焊接接头低周疲劳寿命评估 |
| 4.6.1 承载十字接头低周疲劳实验 |
| 4.6.2 十字接头力学循环响应特征 |
| 4.6.3 十字接头疲劳裂纹萌生及扩展断口分析 |
| 4.6.4 不同疲劳特征参量下寿命预测 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 高强钢低匹配接头缺口多轴疲劳寿命评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 母材及低匹配接头缺口多轴低周疲劳试验 |
| 5.2.1 材料缺口多轴低周疲劳实验 |
| 5.2.2 缺口多轴低周疲劳试验断口分析 |
| 5.3 缺口试样多轴疲劳评估损伤参数计算 |
| 5.3.1 缺口多轴评估计算流程 |
| 5.3.2 缺口应力及能量梯度分析 |
| 5.4 低匹配接头缺口多轴低周疲劳寿命评估 |
| 5.4.1 不同缺口多轴疲劳模型 |
| 5.4.2 缺口多轴疲劳评估结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）潜器锥柱结构断裂疲劳特性数值仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 断裂力学数值仿真研究现状 |
| 1.2.2 锥柱结构断裂疲劳特性研究现状 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 2 结构断裂力学疲劳寿命计算基本理论 |
| 2.1 断裂力学基础知识及船用钛合金材料特性 |
| 2.1.1 断裂力学基础知识 |
| 2.1.2 实际缺陷简化方法 |
| 2.1.3 船用钛合金材料特性 |
| 2.2 线弹性断裂力学与应力强度因子理论 |
| 2.2.1 应力强度因子理论 |
| 2.2.2 应力强度因子数值计算原理 |
| 2.2.3 应力强度因子Ansys-Franc3D数值计算方法 |
| 2.3 小结 |
| 3 锥柱结构表面裂纹应力强度因子数值计算及临界尺寸分析 |
| 3.1 典型锥柱结构力学分析 |
| 3.1.1 锥柱结构数值分析模型 |
| 3.1.2 锥柱结构力学分析 |
| 3.2 锥柱结构表面裂纹应力强度因子计算 |
| 3.2.1 锥柱结构裂纹应力强度因子计算流程 |
| 3.2.2 裂纹应力强度因子计算结果分析 |
| 3.3 锥柱结构表面裂纹临界裂纹尺寸数值计算 |
| 3.3.1 临界裂纹尺寸计算准则 |
| 3.3.2 临界裂纹尺寸计算载荷 |
| 3.3.3 临界裂纹尺寸计算方法 |
| 3.3.4 锥柱结构临界裂纹计算 |
| 3.4 小结 |
| 4 锥柱结构表面裂纹扩展仿真技术及疲劳寿命计算 |
| 4.1 裂纹扩展数值仿真原理 |
| 4.1.1 疲劳裂纹的形成与扩展 |
| 4.1.2 裂纹扩展数值模拟原理 |
| 4.1.3 三维裂纹扩展数值仿真参数 |
| 4.2 锥柱结构表面裂纹扩展模式研究 |
| 4.2.1 锥柱结构表面裂纹应力强度因子分布规律分析 |
| 4.2.2 锥柱结构表面裂纹扩展模式分析 |
| 4.3 单一型裂纹扩展数值仿真方法研究 |
| 4.3.1 裂纹扩展速率公式 |
| 4.3.2 表面裂纹前缘曲线拟合方法 |
| 4.3.3 裂纹扩展数值模拟方法研究 |
| 4.3.4 锥柱结构表面裂纹扩展模拟及疲劳寿命计算 |
| 4.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）复杂应力场下对接接头疲劳裂纹扩展行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 平板结构裂纹扩展行为 |
| 1.2.2 焊接结构疲劳性能 |
| 1.2.3 双轴压载荷疲劳裂纹扩展 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 疲劳裂纹扩展基础理论 |
| 2.1 线弹性断裂力学 |
| 2.1.1 裂纹类型 |
| 2.1.2 线弹性裂纹尖端场 |
| 2.2 应力强度因子计算方法 |
| 2.2.1 数学分析法 |
| 2.2.2 近似计算法 |
| 2.2.3 经验公式 |
| 2.3 塑性修正的应力强度因子幅 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 对接接头裂纹尖端应力强度因子(SIF)分析 |
| 3.1 复杂应力场下对接接头疲劳试验 |
| 3.2 加载形式对裂纹尖端应力场的影响 |
| 3.2.1 含初始缺陷对接接头的有限元建模 |
| 3.2.2 对接接头裂端应力状态分析 |
| 3.3 应力强度因子计算公式选取 |
| 3.4 焊缝对裂纹尖端应力强度因子的影响 |
| 3.4.1 对接接头焊趾处网格划分方法 |
| 3.4.2 焊趾应力集中修正因子有限元分析结果 |
| 3.4.3 焊接残余应力对SIF的影响 |
| 3.5 垂向压载荷对应力强度因子的影响 |
| 3.6 双向压弯载荷下等效SIF表达式 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 压弯复杂应力场下疲劳裂纹扩展规律 |
| 4.1 疲劳裂纹扩展速率模型选取 |
| 4.2 改进的等效应力强度因子模型适用性论证 |
| 4.3 复杂应力场下表面裂纹扩展形貌研究 |
| 4.3.1 裂纹扩展增量计算方法 |
| 4.3.2 复杂应力场下表面裂纹扩展轨迹 |
| 4.3.3 裂纹长度与深度对应力强度因子幅值的影响 |
| 4.4 压应力对裂纹扩展的影响分析 |
| 4.4.1 纵向压应力对裂纹扩展的影响 |
| 4.4.2 垂向压应力对裂纹扩展的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 压弯双向应力场下耐压壳体的疲劳性能研究 |
| 5.1 压弯双向应力的特征及研究意义 |
| 5.2 锥柱结合壳焊趾处裂纹扩展速率研究 |
| 5.2.1 试验模型几何尺寸及参数 |
| 5.2.2 焊接结构初始缺陷尺寸的确定 |
| 5.3 耐压壳体疲劳寿命计算 |
| 5.3.1 裂纹尖端应力强度因子 |
| 5.3.2 表面裂纹扩展模型及计算结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要学术成果 |
（8）考虑焊接残余应力释放的锥柱耐压壳疲劳寿命预报方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与方法 |
| 1.2.1 焊接理论研究方法 |
| 1.2.2 焊接数值仿真方法 |
| 1.2.3 焊接试验研究方法 |
| 1.2.4 疲劳理论研究方法 |
| 1.2.5 疲劳数值仿真方法 |
| 1.2.6 疲劳试验研究方法 |
| 1.3 本文主要工作和创新点 |
| 1.3.1 本文主要工作 |
| 1.3.2 本文的创新点 |
| 第二章 焊接以及疲劳理论分析方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 焊接温度场的分析理论 |
| 2.2.1 焊接传热的基本形式 |
| 2.2.2 焊接热源模型 |
| 2.2.3 焊接温度场的基本方程 |
| 2.2.4 非线性瞬态温度场热传导的有限元求解 |
| 2.3 焊接应力场的分析理论 |
| 2.3.1 屈服准则 |
| 2.3.2 流动准则 |
| 2.3.3 强化准则 |
| 2.4 疲劳分析方法 |
| 2.4.1 应力疲劳 |
| 2.4.2 应变疲劳 |
| 2.4.3 断裂力学法 |
| 2.5 基于裂纹扩展的寿命分析方法 |
| 2.5.1 单参数模型 |
| 2.5.2 双参数统一法 |
| 2.6 改进的McEvily方法 |
| 2.6.1 McEvily模型的基本关系式 |
| 2.6.2 改进的McEvily模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 AH36 船用高强钢焊接残余应力研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料焊接试验 |
| 3.2.1 试验目的 |
| 3.2.2 试件尺寸 |
| 3.2.3 试验装置以及试验过程 |
| 3.2.4 试验结果 |
| 3.3 焊接残余应力有限元仿真 |
| 3.3.1 残余应力有限元分析流程 |
| 3.3.2 热分析材料相关参数 |
| 3.3.3 热分析有限元模型 |
| 3.3.4 温度场数值模拟结果 |
| 3.3.5 应力场数值模拟结果 |
| 3.4 焊接残余应力影响因素分析 |
| 3.4.1 边界约束影响 |
| 3.4.2 焊道数目影响 |
| 3.4.3 焊接速度影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 AH36船用高强钢焊接残余应力释放研究 |
| 4.1 拉伸循环载荷作用下的焊接残余应力释放试验 |
| 4.1.1 试验目的 |
| 4.1.2 加载与观测设备 |
| 4.1.3 试验方案 |
| 4.1.4 试验结果 |
| 4.2 焊接残余应力释放有限元对比试验分析 |
| 4.2.1 焊接残余应力释放机理研究 |
| 4.2.2 焊接残余应力释放数值计算参数 |
| 4.2.3 仿真与试验对比 |
| 4.3 焊接残余应力释放计算公式 |
| 4.3.1 加载载荷影响 |
| 4.3.2 焊接残余应力释放计算公式 |
| 4.3.3 预测模型验证 |
| 4.4 焊接残余应力释放影响因素研究 |
| 4.4.1 边界约束影响 |
| 4.4.2 加载载荷影响 |
| 4.4.3 焊接速度影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 考虑焊接残余应力的疲劳寿命计算方法 |
| 5.1 分析方法介绍 |
| 5.1.1 焊接件疲劳寿命分析方法流程图 |
| 5.1.2 改进的McEvily模型 |
| 5.1.3 焊接件疲劳寿命模型 |
| 5.2 拉伸载荷下的疲劳裂纹扩展速率试验 |
| 5.2.1 试验目的 |
| 5.2.2 试件设计 |
| 5.2.3 加载与观测设备 |
| 5.2.4 试验设计 |
| 5.2.5 试验结果 |
| 5.3 拉伸载荷作用下不同应力比的模型参数数值估算 |
| 5.3.1 形状因子及相关参数计算 |
| 5.3.2 有效应力强度因子门槛值的估算 |
| 5.3.3 方程拟合 |
| 5.3.4 理论与试验对比 |
| 5.3.5 应力比影响分析总结 |
| 5.4 拉伸载荷作用下载荷次序变化模型参数研究 |
| 5.4.1 单一低载对比单一过载 |
| 5.4.2 过载+低载对比低载+过载 |
| 5.4.3 加载历史对比总结 |
| 5.4.4 载荷次序模型预测 |
| 5.4.5 模型验证分析 |
| 5.5 节点模型焊接疲劳研究 |
| 5.5.1 节点焊接疲劳模型分析过程 |
| 5.5.2 焊接残余应力分布 |
| 5.5.3 疲劳寿命对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 锥柱耐压壳疲劳寿命计算 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 锥柱结合处焊接残余应力研究 |
| 6.2.1 锥柱结合处模型 |
| 6.2.2 锥柱结合处温度场模拟 |
| 6.2.3 锥柱结合处应力场模拟 |
| 6.2.4 焊接顺序影响 |
| 6.3 疲劳寿命计算 |
| 6.3.1 计算过程描述 |
| 6.3.2 疲劳寿命对比 |
| 6.4 本章小节 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文研究工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
| 致谢 |
（9）压缩循环载荷下深海耐压结构疲劳裂纹扩展特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与方法 |
| 1.2.1 理论研究方法 |
| 1.2.2 数值仿真方法 |
| 1.2.3 试验研究方法 |
| 1.3 本文主要工作和创新点 |
| 1.3.1 本文主要工作 |
| 1.3.2 本文的创新点 |
| 第2章 疲劳理论分析方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 传统疲劳分析方法 |
| 2.2.1 S-N曲线法 |
| 2.2.2 疲劳累积损伤理论 |
| 2.3 断裂力学方法 |
| 2.3.1 断裂力学方法的起源 |
| 2.3.2 线弹性断裂力学 |
| 2.3.3 弹塑性断裂力学 |
| 2.4 基于裂纹扩展的寿命分析方法 |
| 2.4.1 Paris公式 |
| 2.4.2 Elber公式 |
| 2.4.3 双参数统一法 |
| 2.5 改进的McEvily模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 压-压裂纹尖端塑性区分析与疲劳裂纹扩展数值计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 疲劳寿命预测方法 |
| 3.2.1 改进的McEvily疲劳裂纹扩展模型 |
| 3.2.2 应力强度因子计算 |
| 3.2.3 裂纹扩展速率模型 |
| 3.3 压-压疲劳试验与裂纹扩展计算 |
| 3.3.1 试验介绍 |
| 3.3.2 有限元模型建立 |
| 3.3.3 单元尺寸影响 |
| 3.3.4 载荷步结合节点释放分析方法 |
| 3.4 结果对比分析 |
| 3.4.1 残余应力分布 |
| 3.4.2 应力强度因子计算 |
| 3.4.3 结果对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 疲劳裂纹扩展试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料准静态拉伸试验 |
| 4.2.1 试验目的 |
| 4.2.2 试验装置及试件设计 |
| 4.2.3 试验结果 |
| 4.3 拉伸载荷下的疲劳裂纹扩展速率试验 |
| 4.3.1 试验目的 |
| 4.3.2 试件设计 |
| 4.3.3 加载与观测设备 |
| 4.3.4 拉伸载荷下的疲劳裂纹扩展速率试验 |
| 4.3.5 试验结果 |
| 4.4 McEvily模型参数数值估算 |
| 4.4.1 形状因子及相关参数计算 |
| 4.4.2 材料断裂韧性试验 |
| 4.4.3 有效应力强度因子门槛值的估算 |
| 4.4.4 参数拟合 |
| 4.5 压-压载荷下的疲劳裂纹扩展试验 |
| 4.5.1 试验目的 |
| 4.5.2 试件及夹具设计 |
| 4.5.3 加载与观测设备 |
| 4.5.4 压-压载荷下的疲劳裂纹扩展速率试验 |
| 4.5.5 试验结果 |
| 4.6 残余应力计算及裂纹扩展预报 |
| 4.6.1 有限元模型建立 |
| 4.6.2 裂纹面残余应力分布 |
| 4.6.3 应力强度因子计算 |
| 4.6.4 结果对比分析 |
| 4.7 过载-低载试验研究 |
| 4.7.1 试验目的 |
| 4.7.2 试验研究 |
| 4.7.3 残余应力分布 |
| 4.7.4 结果对比分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 耐压球壳疲劳裂纹扩展特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结构设计 |
| 5.2.1 耐压壳体设计原则 |
| 5.2.2 结构形式设计 |
| 5.2.3 安全系数K的确定 |
| 5.2.4 耐压壳尺寸确定 |
| 5.2.5 开孔设计 |
| 5.3 极限强度校核及高应力区域确定 |
| 5.3.1 有限元模型 |
| 5.3.2 耐压壳体强度分析 |
| 5.4 裂纹扩展特性研究 |
| 5.4.1 有限元模型 |
| 5.4.2 裂纹面残余应力分布 |
| 5.4.3 应力强度因子计算 |
| 5.4.4 疲劳裂纹扩展预报 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
| 致谢 |
（10）高强钢焊接接头双轴疲劳裂纹扩展研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 多轴疲劳研究发展简况 |
| 1.2.1 多轴疲劳寿命预测方法 |
| 1.2.2 多轴疲劳裂纹萌生和扩展 |
| 1.2.2.1 多轴疲劳裂纹萌生 |
| 1.2.2.2 多轴疲劳裂纹扩展 |
| 1.3 压缩疲劳裂纹扩展研究 |
| 1.4 疲劳裂纹扩展分析方法 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2 双轴疲劳裂纹扩展分析基本理论 |
| 2.1 焊接接头的疲劳试验结果及受力特点 |
| 2.2 裂纹萌生方位的预测 |
| 2.2.1 T型焊接接头裂纹萌生方位 |
| 2.2.2 对接接头裂纹萌生方位 |
| 2.3 裂纹扩展方向预测 |
| 2.4 裂纹疲劳扩展速率 |
| 2.5 疲劳裂纹扩展演化模拟计算方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 疲劳裂纹扩展软件编制 |
| 3.1 疲劳裂纹扩展有限元软件流程 |
| 3.1.1 焊接接头试件疲劳裂纹扩展仿真软件 |
| 3.1.2 一般结构疲劳裂纹扩展仿真软件 |
| 3.2 疲劳裂纹扩展分析软件说明 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 T型焊接接头试件压缩疲劳裂纹扩展分析 |
| 4.1 裂纹体模型及载荷工况 |
| 4.2 裂纹前沿应力及J积分分析 |
| 4.3 T型焊接试件疲劳裂纹扩展分析 |
| 4.3.1 双轴和单轴疲劳裂纹扩展比较 |
| 4.3.2 横向力对疲劳裂纹扩展的影响分析 |
| 4.3.3 不同初始裂纹角的影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 对接接头试件疲劳裂纹扩展分析 |
| 5.1 裂纹体模型及载荷工况 |
| 5.2 弹性和弹塑性计算对比 |
| 5.3 双轴和单轴疲劳裂纹扩展比较 |
| 5.4 纵向载荷对疲劳裂纹扩展的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
四、新高强钢潜艇结构疲劳裂纹扩展寿命研究（论文参考文献）
- [1]考虑焊接残余应力释放的结构疲劳寿命分析方法研究[J]. 沈言,罗广恩,蒋小伟,李远鹤,郑远昊. 船舶力学, 2021(07)
- [2]含裂纹钛合金深水潜器承载能力研究[D]. 张佳南. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]10CrNi5MoV高强度钢耐压结构疲劳裂纹扩展寿命研究[D]. 车福炎. 中国舰船研究院, 2020(02)
- [4]基于等承载原则的力学性能不均匀的对接接头抗疲劳设计研究[D]. 温学. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]高强钢低匹配十字焊接接头疲劳行为研究[D]. 宋威. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [6]潜器锥柱结构断裂疲劳特性数值仿真研究[D]. 魏周豆. 大连理工大学, 2019(02)
- [7]复杂应力场下对接接头疲劳裂纹扩展行为研究[D]. 王顺清. 武汉理工大学, 2019(07)
- [8]考虑焊接残余应力释放的锥柱耐压壳疲劳寿命预报方法研究[D]. 沈言. 江苏科技大学, 2019(03)
- [9]压缩循环载荷下深海耐压结构疲劳裂纹扩展特性研究[D]. 许斐然. 江苏科技大学, 2018(03)
- [10]高强钢焊接接头双轴疲劳裂纹扩展研究[D]. 张佳敏. 浙江大学, 2014(06)