基于概率斷裂力學(xué)的結(jié)構(gòu)疲勞失效分析.pdf

1、疲勞失效是結(jié)構(gòu)的主要失效方式之一。自1871年W(o)hler論述疲勞壽命與交變載荷關(guān)系的論文發(fā)表以來，人們充分地認識了不同材料在不同載荷和環(huán)境條件下的疲勞壽命。在科學(xué)技術(shù)進步的今天，現(xiàn)代機械向高端精密的方向發(fā)展，實際工程結(jié)構(gòu)的安全性受到外部作用力和環(huán)境等因素的影響。此外，疲勞壽命也因為材質(zhì)晶粒構(gòu)造的不均勻性、夾雜等瑕疵的不確定性、生產(chǎn)制造中的人為影響和運轉(zhuǎn)過程中的偶然因素而形成較大的離散性。因此，從概率論和數(shù)理統(tǒng)計的方向出發(fā)，分析結(jié)構(gòu)

2、的疲勞壽命，對增強工程結(jié)構(gòu)的機械性能和使用壽命、減少經(jīng)濟成本具有相當重要的意義。本文各章節(jié)安排如下:
　　第一章綜述了疲勞失效的重要性與研究意義以及疲勞的研究進展，并概述了本文工作的主要內(nèi)容。
　　第二章詳細闡述了斷裂力學(xué)的基本理論，包括裂紋的分類、擴展模式、求解應(yīng)力強度因子的方法和疲勞裂紋擴展速率，然后介紹了關(guān)于疲勞壽命預(yù)測的各種方法，最后簡述了疲勞應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)的基礎(chǔ)知識，為后續(xù)的分析提供理論依據(jù)。
　　第三章建立了斷

3、裂力學(xué)模型，裂紋尖端采用退化單元，模擬裂紋尖端應(yīng)力在線彈性材料中的奇異性。運用蒙特卡洛方法對管道的疲勞裂紋擴展壽命進行預(yù)測，將所得結(jié)果與確定性斷裂力學(xué)的預(yù)測值進行比較。結(jié)果表明，程序計算的壽命比理論壽命值小，更接近構(gòu)件的真實壽命。隨后討論了初始裂紋長度、斷裂韌度、隨機變量的數(shù)字特征等因素對管道疲勞裂紋擴展壽命的影響，提高了分析的準確性和安全性，具有較好的工程應(yīng)用價值。
　　第四章研究了葉輪的疲勞裂紋擴展壽命，其中包括腐蝕條件下葉輪