损伤力学方法预估板状构件的疲劳裂纹形成寿命.doc

工学硕士学位论文损伤力学方法预估板状构件的疲劳裂纹形成寿命王银海燕山大学2009年11月万方数据国内图书分类号::530工学硕士学位论文损伤力学方法预估板状构件的疲劳裂纹形成寿命硕士研究生:王银海导师:谭文锋副教授申请学位级别:工学硕士学科、专业:工程力学所在单位:建筑工程与力学学院授予学位单位:燕山大学万方数据ClassifiedIndex:.:530DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREDICTINGFATIGUECRACKINITIATIONLIVESOFPLATE-PENENTSBYUSINGDAMAGEMECHANICSCandidate:WangYinhaiSupervisor::MasterofEngineeringSpeciality:EngineeringMechanicsUniversity:YanshanUniversity万方数据燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文《损伤力学方法预估板状构件的疲劳裂纹形成寿命》,是本人在导师指导下,在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知,论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字日期:年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《损伤力学方法预估板状构件的疲劳裂纹形成寿命》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有,本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,可以公布论文的全部或部分内容。保密□,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日万方数据摘要金属构件疲劳失效是许多工程领域中关系到机械设备与工程结构使用安全性以及成本经济性的一个重要因素,由于工程需要的迫切性与疲劳问题的复杂性,将损伤力学应用于疲劳分析是一个重要的研究方向。疲劳失效主要由两部分组成:裂纹形成和裂纹扩展。对于裂纹形成阶段,传统的分析方法还存在一定的难度;而裂纹扩展阶段,目前大多是采用断裂力学方法进行分析。相对而言,对于裂纹扩展阶段的分析,要比裂纹形成阶段的分析成熟合理,所以,对疲劳裂纹形成寿命问题的研究有一定的意义。本文主要是研究建立大范围损伤条件下板状构件疲劳裂纹形成问题的耦联系统及能量原理,并应用其推导板状构件疲劳裂纹形成寿命预估的封闭解答,得到分析板状构件疲劳裂纹形成寿命的新体系。应用虚功原理推导了平面应力板状构件疲劳裂纹形成寿命的封闭解。对大范围损伤条件下平面应力板状构件的疲劳裂纹形成寿命预估问题,采用变分原理进行了分析。定义了该问题的耦联系统,建立了该耦联系统的零差功原理、耦联势能原理和耦联余能原理。应用耦联势能原理导出了平面应力板状构件在大范围损伤条件下的疲劳裂纹形成寿命预估的封闭解。作为本文方法的应用,对平面应力板状构件疲劳裂纹形成寿命进行了计算,给出了预估其疲劳裂纹形成寿命的方法,并计算了算例。与试验数据进行比较,预测结果较为理想,在大范围损伤的情况下,采用此方法预估板状构件的疲劳裂纹形成寿命是可行的,并预估了不同几何形状的板状构件疲劳裂纹形成寿命。关键词损伤力学;裂纹形成寿命;大范围损伤;板状构件;:,crackpropagation,parativelyspeaking,theanalysisofcrackpropagationstageismorematureandreas