检索结果-南通市图书馆

作者：周宇天津大学

学位级别：硕士

本文通过试验对TC21钛合金的锻造工艺及锻后热处理工艺做了系统的研究。研究发现TC21钛合金采用第一火T+15℃准β锻造,第二火采用Tβ加热的准β模锻工艺能获得最佳的综合力学性能及损伤容限性能;锻后热处理采用900℃×1h+(570℃-590℃)... 详细信息

本文通过试验对TC21钛合金的锻造工艺及锻后热处理工艺做了系统的研究。研究发现TC21钛合金采用第一火T+15℃准β锻造,第二火采用Tβ加热的准β模锻工艺能获得最佳的综合力学性能及损伤容限性能;锻后热处理采用900℃×1h+(570℃-590℃)×4h的热处理制度能最大程度的保持原始网篮组织并获得细小致密的二次α相。研究表明,TC21钛合金经近β自由锻造与准β自由锻造后得到的组织分别为双态组织和典型的网篮组织。准β锻造工艺在强度、塑性以及疲劳裂纹扩展速率相差不大的情况下与近β锻造工艺相比能获得较高的断裂韧性。通过对5种不同准β锻造工艺参数的研究发现,合金的强度随第二火锻造温度升高而升高,塑性和强度的变化趋势相反,而断裂韧性和裂纹扩展速率相差不大。另外,第二火70%的大变形量对网篮组织形貌的变化影响不大。在模锻工艺深化研究中,采用第一火锻造温度Tβ+15℃,第二火锻造温度T+15℃及Tβ两种方案,并通过对其力学性能、显微组织及疲劳裂纹扩展速率的分析发现后者的综合力学性能优于前者,在强度、塑性和韧性的搭配上比较合理。第一次退火温度影响着合金最终显微组织中初生α相形态。随第一次退火温度升高,合金中网篮组织中片状α相逐渐有逐渐变成短棒状的趋势。合金在T-50℃第一次退火可最大程度使第二次退火后的组织保持网篮组织,从而获得优异的综合力学性能以及损伤容限性能匹配。次生α相的形态随着第二次退火温度的升高而变长变粗。因此合金的强度随第二次退火温度的升高而降低,拉伸塑性则随着第二次退火温度的升高而增加。在570℃和590℃第二次退火时可以得到比较细小致密的二次α相,因而也应获得最优的力学性能。第二次退火时间也影响着合金中次生α相的数量、尺寸和形态,但效果不如第二次退火温度对其的影响明显。合金在590℃第二次退火4小时次生α相比较致密细小。之后,次生α相开始逐渐增粗变厚,超过16小时后没有明显变化。因此,合金的第二次退火时间应在4小时左右比较适宜。

关键词： TC21钛合金损伤容限准β锻造工艺锻后热处理

基于三维裂纹扩展的高速动车组车轴损伤容限研究

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基于三维裂纹扩展的高速动车组车轴损伤容限研究

作者：于仲平兰州交通大学

学位级别：硕士

随着高速动车组运行速度的不断提升,车辆运行环境逐渐复杂。车轴作为重要部件,它的可靠性直接关系到列车运行安全。车轴运行过程中容易造成刮擦、磕碰等而产生缺陷,为此,本文在轴身中部预制初始裂纹,研究其裂纹尖端的应力强度因子随裂... 详细信息

随着高速动车组运行速度的不断提升,车辆运行环境逐渐复杂。车轴作为重要部件,它的可靠性直接关系到列车运行安全。车轴运行过程中容易造成刮擦、磕碰等而产生缺陷,为此,本文在轴身中部预制初始裂纹,研究其裂纹尖端的应力强度因子随裂纹深度的变化规律,计算车轴疲劳剩余寿命,确定损伤容限。首先,利用ANSYS有限元软件对轮对进行强度分析,在EN13104-2001加载标准和UIC510-5-1993标准规定的载荷工况下,研究了车轴和车轮的承载强度,进行了轮座处施加固定约束与弹性约束对比;完成了轮对压装仿真,分析得到了不同过盈量、不同摩擦系数时对应的轮对压装曲线;并进行了轮对模态分析和谐响应分析。研究结果表明,无缺陷时,车轴静强度和动刚度均满足相关标准要求。然后,考虑到空心车轴中心孔对裂纹尖端应力的影响,在实心圆柱体表面裂纹应力强度因子的计算公式的基础上引入了厚度矫正系数,得到表面裂纹应力强度因子的解析表达式求得解析解。通过FRANC3D软件在车轴有限元模型表面预制不同深度、不同形状比半椭圆裂纹,选择裂纹扩展模型,设置扩展参数,通过仿真求得空心车轴表面裂纹不断扩展时裂纹尖端应力强度因子的有限元解。最后,基于实测数据,通过Miner法则经过推导和运算获得了车轴等效应力大小,通过Paris公式和表面裂纹应力强度因子公式,计算车轴的临界裂纹,估算车轴的剩余寿命,确定车轴损伤容限。建立应力-强度干涉模型,通过分别改变等效应力与断裂韧性变异系数方法对在极限裂纹尺寸与考虑裂纹扩展随机特征两种情况下车轴运行可靠性进行初步评估。

关键词：动车组空心车轴损伤容限表面裂纹可靠性

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飞机中央翼壁板连接结构损伤容限分析

飞机中央翼壁板连接结构损伤容限分析

作者：仲毅强南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来,随着材料科学和飞机设计理念的进步,出现了很多新的飞机构型和新的飞机结构。对于这些新的机型和新的结构进行疲劳寿命分析和损伤容限分析随之成为了一个很重要的课题。损伤容限设计是飞机结构安全性的主要保证,能够通过对于材... 详细信息

近年来,随着材料科学和飞机设计理念的进步,出现了很多新的飞机构型和新的飞机结构。对于这些新的机型和新的结构进行疲劳寿命分析和损伤容限分析随之成为了一个很重要的课题。损伤容限设计是飞机结构安全性的主要保证,能够通过对于材料选择、结构布局、细节设计等方面的优化,来保障飞机结构在使用寿命内不会发生灾难性破坏。本文基于工程实际,结合国内某机型的损伤容限分析工作需求,对于该机型中央翼下壁板与下方小梁的连接区进行了损伤容限分析。具体内容主要包括:(1)利用有限元计算软件对于该部位进行了静力计算,得到了其在多种实际工况下的应力状态,同时利用了等效应力严重系数法来计算钉孔旁边的应力,从而确定了其断裂危险点;(2)利用有限单元法中的位移外推法计算了该部位的应力强度因子,为损伤容限分析提供理论基础;(3)通过编写程序实现了损伤容限用载荷谱的编制,利用循环续循环法计算了该部位的裂纹扩展寿命;(4)对于该部位进行了剩余强度分析;(5)结合计算结果给出了该机型的检修周期建议和结构设计建议。本文对于该结构的损伤容限分析结合了工程实际,为类似结构的损伤容限分析工作提供了方法和技术。

关键词：损伤容限应力强度因子裂纹扩展寿命剩余强度有限元素法

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复合材料加筋板冲击损伤及损伤容限研究

复合材料加筋板冲击损伤及损伤容限研究

作者：赵秀峰西北工业大学

学位级别：硕士

随着复合材料结构在航空航天领域应用的不断发展，其抗冲击性能也越来越受到人们的关注。作为可以提高复合材料层合板抗冲击性能的加筋板结构，也开始在易受冲击的部位逐渐替代层合板结构。本文重点研究了加筋板三个不同位置受冲击后的... 详细信息

随着复合材料结构在航空航天领域应用的不断发展，其抗冲击性能也越来越受到人们的关注。作为可以提高复合材料层合板抗冲击性能的加筋板结构，也开始在易受冲击的部位逐渐替代层合板结构。本文重点研究了加筋板三个不同位置受冲击后的损伤状态，以及在受冲击后的剩余压缩强度。用有限元软件建立计算模型，模拟冲击试验，以此分析加筋板结构受冲击后的损伤机理。本文采用重物下落法在加筋板的三个不同位置进行低速冲击试验，并用智能超声C扫描仪探测损伤图像。通过对比三个不同位置的损伤图像，发现加筋板不同位置受冲击时，其吸收冲击能量和破坏机制是不同的，导致冲击后的损伤状态也有很大的差异。利用LS-DYNA软件中Tie-break技术，并编制相应计算程序，建立加筋板冲击模型。利用LSPREPOSTD软件跟踪模拟中的冲击力历程、结构挠度，绘制结构的损伤状态及层合板的应力。可以发现：加筋条对层合板抗冲击性能的提高有明显的作用;冲击位置离筋条越近，层合板损伤面积越小，但筋板脱粘现象越严重;加筋板受冲击后层合板的最终损伤状态呈不规则椭圆形，其长轴一般指向刚度大的方向。通过与试验得出的损伤图像进行比较，验证了本文的模型可以较准确的反映真实情况。利用液压万能试验机对低速冲击后的加筋板进行压缩试验，以检测加筋板在不同位置受冲击后的损伤容限。试验后发现，如果加筋条和层合板胶接状态良好，那么不仅加筋条可以有效延缓层合板的分层扩展，层合板也会阻碍加筋条的弯曲;如果筋板完全分离，那么在受压缩载荷后，加筋条很容易发生弯曲，层合板也容易发生分层扩展。因此并不是层合板损伤面积越小加筋板结构的损伤容限就越高，加筋板结构的损伤容限与筋板分离状态也有很大的关系。

关键词：复合材料加筋板低速冲击冲击损伤状态损伤容限

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金属面板蜂窝夹层结构损伤容限研究

金属面板蜂窝夹层结构损伤容限研究

作者：胡国平南昌大学

学位级别：硕士

金属面板Nomex蜂窝夹层结构作为一种轻质高强的材料,已经广泛应用于航空航天领域。虽然它具有显著的优越性,但也存在一些弱点:夹层板受到低能量冲击后在面板和夹心层之间产生损伤,降低了结构的力学性能,且这种损伤不容易被马上发现;Nome... 详细信息

金属面板Nomex蜂窝夹层结构作为一种轻质高强的材料,已经广泛应用于航空航天领域。虽然它具有显著的优越性,但也存在一些弱点:夹层板受到低能量冲击后在面板和夹心层之间产生损伤,降低了结构的力学性能,且这种损伤不容易被马上发现;Nomex蜂窝芯在湿热环境中力学性能会明显降低;夹层板在生产制作和使用的过程中可能出现面板和蜂窝芯子的脱胶现象。因此,对含有损伤的金属面板Nomex蜂窝夹层结构在湿热环境条件下进行力学性能的评估具有重要的意义。本文通过试验研究了金属面板Nomex蜂窝夹层板的冲击能量与凹坑深度关系、损伤的疲劳扩展性和损伤剩余强度,为该结构的损伤容限分析提供了必要的试验数据。本文通过落锤冲击试验得到了冲击能量与凹坑深度的关系曲线,结合冲击后的剩余强度确定了不同面板厚度试件的勉强目视可检损伤(BVID)和明显目视可检损伤(CVID)对应的冲击能量。通过四点弯曲疲劳试验验证了试件损伤的无扩展特征。通过四点弯曲强度试验,得到了湿热老化或疲劳加载后的冲击损伤和面芯脱粘试件在高温试验条件下的弯曲剩余强度和破坏模式,与无损伤试件常温下的试验结果进行对比得到其剩余强度降低程度,并且分析了各因素对剩余强度的影响。用有限元软件ANSYS对试件的弯曲强度试验进行了数值计算,得到了试件屈曲失稳的特征值解和试件屈曲变形特征。

关键词：蜂窝夹层结构剩余强度损伤容限四点弯曲

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内置轴箱式铁路车轴疲劳强度及损伤容限评价

内置轴箱式铁路车轴疲劳强度及损伤容限评价

作者：刘宇轩西南交通大学

学位级别：硕士

截至2018年底,我国高速铁路运营里程已达2.9万公里,位列世界第一。随着社会的发展和科学技术的进步,铁路正朝着高速,轻量化,优良运行品质,低噪音和环保等多维度方向发展。与传统的外置轴箱式车轴相比,内置轴箱式车轴已显示出其具有重量... 详细信息

截至2018年底,我国高速铁路运营里程已达2.9万公里,位列世界第一。随着社会的发展和科学技术的进步,铁路正朝着高速,轻量化,优良运行品质,低噪音和环保等多维度方向发展。与传统的外置轴箱式车轴相比,内置轴箱式车轴已显示出其具有重量轻,小半径曲线通过性能优良等诸多优点,在城轨及高速铁路上具有巨大的应用潜力。同时,车轴是铁路车辆结构极其重要的承载部件,其疲劳失效直接危及车辆的运行安全。因此,评估内置轴箱式车轴的疲劳服役性能具有十分重要的理论意义和工程指导价值。本文以内置轴箱式车轴为对象,主要研究内容如下:开展EA4T车轴材料性能试验,全面获得其基本力学性能,低周疲劳性能,高周疲劳性能,裂纹扩展速率及断裂门槛值等。考虑到标准小试样与全尺寸车轴在几何尺寸、表面质量、加载方式等方面的差异,对全尺寸车轴服役性能进行修正,为实物车轴寿命计算提供基础和参考依据。建立了内置轴箱轮对系统的有限元仿真模型,通过合理设置接触参数,模拟出车轮、齿轮及制动盘与车轴间的压装配合效应,并对车轴施加垂向载荷谱和边界约束,得到内置轴箱车轴的临界安全位置位于不受压装配合效应影响的轴身中部,与传统的外置轴箱车轴明显不同。基于修正的线性Miner累积损伤理论,结合车轴材料高周概率疲劳S-N曲线(疲劳P-S-N)和模拟载荷谱对内置轴箱车轴的疲劳强度和服役寿命进行评估。预测得到全尺寸空心车轴疲劳寿命满足现役铁路车轴标准中30年或10加载循环使用寿命的设计要求。然而,引入基于断裂力学的损伤容限设计方法,参考实际车轴断面裂纹形貌,在车轴应力集中部位植入不同深度的半椭圆裂纹,计算载荷谱下裂纹尖端的应力强度因子,结合课题组自主提出的裂纹扩展速率模型LAPS,预测车轴的剩余寿命。结果表明,当车轴表面存在缺陷时,其疲劳寿命下降明显,应合理制定无损探伤周期,以确保车轴服役安全。为了提高伤损车轴的抗疲劳断裂性能,提出对表面进行强化方法。具体地,通过有限元方法重建车轴表面强化层残余压应力,从仿真计算角度说明残余压应力对车轴疲劳裂纹的扩展具有抑制作用。

关键词：铁路车轴内置轴箱损伤容限疲劳累积损伤裂纹扩展速率表面强化

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C80货车摇枕和侧架损伤容限研究

C80货车摇枕和侧架损伤容限研究

作者：王强强北京交通大学

学位级别：硕士

摇枕和侧架是货车转向架的重要组成部分,在动态载荷下服役,疲劳裂纹是其主要失效形式,本论文以C80货车转向架线路实测的载荷谱为基础,采用损伤容限方法对裂纹扩展规律及扩展寿命等有关问题开展研究,对保障铁路运输安全,节约维修成本具... 详细信息

摇枕和侧架是货车转向架的重要组成部分,在动态载荷下服役,疲劳裂纹是其主要失效形式,本论文以C80货车转向架线路实测的载荷谱为基础,采用损伤容限方法对裂纹扩展规律及扩展寿命等有关问题开展研究,对保障铁路运输安全,节约维修成本具有重要意义。本论文的主要研究内容：(1)根据对C80货车转向架进行载荷测试,运用雨流计数法,编制了神木北至黄骅港往返一趟谱长为1640km的心盘载荷、旁承和侧架垂向载荷的十六级载荷谱,并进行了分析,得知各载荷的特性。(2)分别对摇枕、侧架进行了基于实测载荷谱的有限元仿真,依据计算结果进行分析,得到摇枕、侧架的薄弱部位,摇枕大应力区主要集中在排水孔、心盘中心孔、A区下表面和斜楔槽处等部位,侧架的大应力部位为导框内弯角、侧架弹簧承台和侧架检测孔处,同时对摇枕侧架裂纹的主要分布部位进行了调研分析,将仿真与调研结果进行对比,得到仿真结果与实际裂纹部位吻合,选取摇枕排水孔和侧架内弯角作为裂纹分析部位,为裂纹扩展规律及扩展寿命的计算提供了依据。(3)介绍了裂纹扩展的影响因素,主要包括初始裂纹尺寸、断裂韧性、应力强度因子门槛值、临界裂纹尺寸等。在摇枕排水孔部位和侧架导框内弯角部位建立裂纹有限元模型,分别计算裂纹应力强度因子,对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型应力强度因子的特性进行了分析。同时也研究了裂纹形状比与应力强度因子的关系,在摇枕排水孔和侧架内弯角处,在同样的裂纹深度下,裂纹的形状比越大,应力强度因子就越小。(4)本文采用Paris公式建立了疲劳裂纹扩展模型,结合已有裂纹尖端应力强度因子和载荷谱,研究了裂纹应力强度因子和裂纹扩展速率随裂纹尺寸和裂纹形状比的变化规律、裂纹扩展的一般规律da|dN-△K曲线,并计算了摇枕、侧架的裂纹扩展寿命,为C80货车摇枕与侧架检修规程和周期的制定提供科学依据。

关键词：摇枕侧架裂纹扩展有限元载荷谱疲劳强度应力强度因子损伤容限

飞机复合材料结构损伤容限评定及适航审定技术研究

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飞机复合材料结构损伤容限评定及适航审定技术研究

作者：冯康军南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着复合材料技术的进步和发展,性能优异的先进复合材料在民用飞机中得到越来越广泛的应用。由于复合材料各向异性等特点,其损伤机理、失效形式以及修理技术等都与金属材料结构具有显著的不同。因此相关的无损检测、损伤容限以及适航评... 详细信息

随着复合材料技术的进步和发展,性能优异的先进复合材料在民用飞机中得到越来越广泛的应用。由于复合材料各向异性等特点,其损伤机理、失效形式以及修理技术等都与金属材料结构具有显著的不同。因此相关的无损检测、损伤容限以及适航评定等方面的技术面临新的发展与挑战。本文基于对复合材料结构损伤容限理论与适航审定文件的研究,对复合材料结构特性、损伤类型、先进无损检测技术、复合材料结构修理技术,以及适航审定等方面的关键问题进行研究。本文详细研究了复合材料结构损伤容限特性,同时与金属结构损伤容限相比较,还介绍了复合材料结构损伤容限设计和可靠性分析。在复合材料适航咨询通告AC20-107A和B的指导下,从材料,构件,检测方法,范围和频率以及修理等方面考虑,详细研究了该法规有关复合材料结构损伤容限分析和评定的要求和内容。结合波音777水平安定面的损伤容限评定试验数据和结果,归纳总结出了复合材料结构损伤容限评定流程图。首先对复合材料结构进行损伤威胁评估和损伤分类,由试验数据、无损检测方法和检出概率确定剩余强度评定用的损伤大小和初始可检损伤大小,以验证损伤的扩展性,考虑环境影响因子,最终制定复合材料结构结构检查大纲。本文最后将上述研究成果转化为复合材料结构适航审定辅助信息管理系统,该系统可以进行复合材料损伤评估和损伤容限评定,对于复合材料结构制造和检测维修部门进行损伤评估和制定经济合理的检查大纲具有指导作用。

关键词：复合材料损伤容限无损检测适航审定

低速冲击下碳纤维复合材料尾翼梁腹板的损伤容限分析

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低速冲击下碳纤维复合材料尾翼梁腹板的损伤容限分析

作者：徐伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

碳纤维增强复合材料现如今已经广泛应用于飞机结构上，由于在飞机运行使用以及维护过程中，不可避免会遭受到低速冲击，并且发生频率较高，冲击损伤积累下来会对飞机结构的完整性以及承载能力造成安全隐患。因此，研究飞机相关复合材料... 详细信息

碳纤维增强复合材料现如今已经广泛应用于飞机结构上，由于在飞机运行使用以及维护过程中，不可避免会遭受到低速冲击，并且发生频率较高，冲击损伤积累下来会对飞机结构的完整性以及承载能力造成安全隐患。因此，研究飞机相关复合材料结构部件在低速冲击下的响应特点以及损伤特征，并进一步研究部件在冲击损伤以后的剩余强度，对于飞机的损伤容限设计具有重要的意义，同时对于飞机结构的安全性能评估也具有一定的指导意义。本文基于通用有限元软件ABAQUS进行了冲击过程的动态有限元模拟。运用Hashin失效准则和等效线性的损伤演化来模拟材料面内的失效。通过在复合材料铺层之间加入COHESIVE单元，并采用二次名义应力准则来判定损伤起始，用线性软化的损伤演化准则和基于能量的BK模式判断层间分层扩展。将仿真分析得到的主要冲击响应参数和损伤结果与试验进行对比分析，对仿真分析的方法进行了修正，并最终使仿真与试验具有较好的符合性。本文针对复合材料梁腹板，通过落锤冲击试验研究了其低速冲击特性。得到了冲击损伤的相关参数，包括凹坑深度、损伤面积，通过对试验结果的统计，给出了凹坑深度、损伤面积与冲击能量之间的对应关系。并通过剪切载荷试验，分析了梁腹板的剩余剪切强度，给出了梁腹板的损伤容限性能的分析与评估。

关键词：损伤容限低速冲击梁腹板 ABAQUS

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基于损伤容限的疲劳寿命分析网络平台的研发

基于损伤容限的疲劳寿命分析网络平台的研发

作者：徐强大连理工大学

学位级别：硕士

疲劳断裂是机械零件最主要的失效形式之一,研究疲劳裂纹扩展机理,预测疲劳寿命对于零件的设计和安全性评定具有重要的意义。为了解决零件疲劳寿命计算模型复杂、计算量大和效率低的问题,本文结合疲劳裂纹扩展分析理论和计算机网络技术,... 详细信息

疲劳断裂是机械零件最主要的失效形式之一,研究疲劳裂纹扩展机理,预测疲劳寿命对于零件的设计和安全性评定具有重要的意义。为了解决零件疲劳寿命计算模型复杂、计算量大和效率低的问题,本文结合疲劳裂纹扩展分析理论和计算机网络技术,建立了疲劳寿命分析平台。疲劳分析平台通过数据库存储材料参数,通过计算机完成复杂的计算和分析,使得科研人员可以避免重复的劳动,提高了科学研究的效率。首先,本文基于损伤容限分析理论,研究了等幅载荷下零件的疲劳裂纹扩展寿命预测方法,并建立了常规裂纹的应力强度因子计算库。针对变幅条件下裂纹扩展模型,结合计数法、载荷谱理论、累积损伤理论以及超载迟滞效应计算裂纹的扩展寿命。研究了常见焊接接头的疲劳裂纹扩展机制,以及焊趾处的裂纹、焊缝根部的裂纹、局部贯穿型裂纹和贯穿型裂纹的应力强度因子计算方法,结合焊接疲劳裂纹扩展速率模型估算焊接裂纹的扩展寿命。其次,基于现代机械设计面向网络化的理念,选择浏览器/服务器(Browser/Server,B/S)结构为平台的设计模式,确定了Spring、SpringMVC、MyBatis(SSM)为平台的基础运行框架,并基于J2EE平台完成了疲劳寿命分析平台的技术架构。从零部件疲劳寿命计算的功能需求出发,完成了疲劳分析平台的整体设计,该平台主要由用于人机交互的操作界面、存储材料参数的数据库和疲劳寿命估算的程序三部分组成。最后,使用面向对象的程序设计语言Java,将疲劳裂纹扩展寿命计算模型程序化,利用PostgreSQL数据库存储材料参数和计算结果,采用BootStrap框架和JavaScript技术设计了分析平台的操作界面。通过多个疲劳寿命分析算例验证了平台计算疲劳裂纹扩展寿命的准确性和高效性,结果表明本平台可以高效的计算等幅载荷和变幅载荷条件下常见裂纹的扩展寿命,极大的节省了计算成本和时间。

关键词：损伤容限疲劳扩展寿命 Java 焊接缺陷浏览器/服务器