鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件拉-壓疲勞損傷有限元數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、分類號(hào)TU391學(xué)號(hào)1311240902而姿逢故科妓?營(yíng)學(xué)位論文鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件拉壓疲勞損傷有限元數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究作者?李蒙___________指導(dǎo)教師姓名一劉俊卿_教授_申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士專業(yè)名稱力學(xué)論文提交日期切1?10論女答辯日期jMjJ^學(xué)位授予單位而要造疫斜技太%答辯委員會(huì)主席門玉明教授評(píng)閱?門玉明教授_起冬教授西安建筑科技?學(xué)碩士學(xué)位論文鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件拉壓疲勞損傷有限元數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究專業(yè):力學(xué)項(xiàng)士生:李蒙指導(dǎo)教師:劉俊卿教授摘要

2、鋼結(jié)構(gòu)疲勞損傷問(wèn)題往往發(fā)生在低應(yīng)力、低變形的情況下，因而破壞出現(xiàn)的征兆更隱蔽，造成的損失也更加巨?。據(jù)工程破壞事例統(tǒng)計(jì)，?約50%到90%的破壞斷裂問(wèn)題均是由疲勞損傷引起，由此可見(jiàn)疲勞損傷問(wèn)題的分析具有重要意義。本文以彈塑性損傷力學(xué)、有限元理論為基礎(chǔ)，結(jié)合前?的研究結(jié)果，對(duì)Lemaitre損傷本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行相關(guān)修正，并應(yīng)用到疲勞破壞分析中，提出了高低周疲勞損傷本構(gòu)方程。在ANSYSUSERMAT子程序接口下編寫開(kāi)發(fā)了基于疲勞損傷本構(gòu)方程的

3、用戶子程序，對(duì)疲勞破壞問(wèn)題進(jìn)行程序化設(shè)計(jì)。在理論分析的基礎(chǔ)上，采用圓臺(tái)肩形試件和圓孔槽形試件模擬鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件易發(fā)生疲勞破壞的應(yīng)力分布形式，進(jìn)行拉壓疲勞實(shí)驗(yàn)。并結(jié)合文中提出的疲勞損傷本構(gòu)方程子程序計(jì)算試件的應(yīng)力響應(yīng)和疲勞壽命，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較驗(yàn)證本文提出的有限元分析方法的合理性與適用性。從分析結(jié)果得到，提出的有限元分析方法計(jì)算結(jié)果?致是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的下限0同時(shí)分析結(jié)果還反映出疲勞破壞問(wèn)題的破壞部位高度集中:在整個(gè)循環(huán)壽命過(guò)程中，損傷僅在材料局部出

4、現(xiàn)，且不同部位損傷起始不同。隨著材料應(yīng)力分布集中程度的降低，損傷導(dǎo)致材料承載能力顯著下降時(shí)的循環(huán)壽命也相應(yīng)增?，因而應(yīng)力集中程度的降低也顯著提高了材料的疲勞極限。本文建立的有限元分析方法采用增量型本構(gòu)方程，適用于比例加載和非比例加載的情況0且子程序本身包含基于疲勞損傷的USERMAT子程序和基于APDL語(yǔ)言的?38宏文件，適合于工程問(wèn)題程序化設(shè)計(jì)，可對(duì)工程設(shè)計(jì)提供?定的參考。關(guān)鍵詞:高低周疲勞，疲勞損傷本構(gòu)方程，USERMAT，有限元模