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《基于斷裂力學理論的連桿微動疲勞壽命研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、天津大學碩士學位論文基于斷裂力學理論的連桿微動疲勞壽命研究Con-rodFrettingFatigueLifeStudyBasedOnFractureMechanicsTheory學科專業(yè)：機械工程研究生：汪玲玲指導教師：何柏巖教授企業(yè)導師：楊建坤高工天津大學機械工程學院2017年12月摘要本文針對發(fā)動機連桿齒形面部位的微動疲勞損傷導致連桿被反復維修或提前報廢的問題，提出兩種壽命計算模型，即基于累積最大主應(yīng)力準則的壽命計算模型和基于斷裂力學理論的壽命計算模型。最后以連桿為工程算例，對一批失效連桿齒形配合面的損傷狀態(tài)進行分析統(tǒng)計，結(jié)合三維準靜
2、態(tài)有限元子模型分析，利用最大主應(yīng)力準則對單工況和累計工況下連桿齒形配合面損傷狀態(tài)進行預測分析。基于分析結(jié)果，利用以上兩種壽命計算方法進行連桿的微動壽命計算。最終分析討論一系列有關(guān)連桿設(shè)計、工藝的參數(shù)對其齒形配合面微動疲勞損傷程度的影響并依此提出有效的損傷減緩建議。本文的主要工作內(nèi)容及研究成果具體包括如下幾個方面：1.基于剩余強度理論和最大主應(yīng)力準則，提出累積最大主應(yīng)力準則。該準則考慮了循環(huán)交變應(yīng)力下材料的累積損傷，并且引入載荷塊周期循環(huán)次數(shù)的時間概念，使其既可以用于結(jié)構(gòu)表面損傷程度、裂紋萌生位置、角度的預測，也可以進行壽命計算。2.基于Pa
3、ris公式，提出一種適用于多軸變幅疲勞應(yīng)力狀態(tài)下疲勞裂紋從萌生到擴展整個過程的全壽命計算模型。闡述全壽命模型中涉及的重要材料參數(shù)的推導方法?；贛atlab開發(fā)設(shè)計一種程序化、操作簡便、計算效率高的GUI計算界面。3.以連桿為工程算例，對一批連桿失效部位進行損傷分析和統(tǒng)計，進行連桿三維準靜態(tài)有限元子模型分析。基于數(shù)值分析結(jié)果，利用累積最大主應(yīng)力準則預測裂紋萌生行為，判斷裂紋萌生的最危險節(jié)點。分別運用兩種壽命計算方法計算最危險節(jié)點的壽命，結(jié)果均與損傷統(tǒng)計結(jié)果相吻合。4.從改變工藝參數(shù)、改善表面質(zhì)量、應(yīng)用表面工程技術(shù)和優(yōu)化齒形、螺栓結(jié)構(gòu)等角度出
4、發(fā)，提出能夠有效降低連桿配合面結(jié)構(gòu)微動疲勞損傷程度的措施，為提高連桿在實際工程應(yīng)用中的安全可靠性提供理論指導。關(guān)鍵詞：齒形配合面，微動疲勞，斷裂力學，裂紋萌生，壽命計算IABSTRACTConnectingrodsusedtoberepeatedlyrepairedorscrappedinadvanceduetofrettingfatigueontoothedmatingsurfaces,sotwolifemethodsincludingonethatbasedontheaccumulatedmaximumprincipalstress(A
5、MPS)criterionandanotherthatbasedonfracturemechanicsareproposedinthispaper.Finally,connectingrodistakenasanexample,damageanalysisandstatisticsareperformed.Combinedwiththethree-dimensionalquasi-staticfiniteelementanalysis,themaximumprincipalstress(MPS)criterionisusedtopredic
6、tthedamagestateonthecon-rodtoothedmatingsurfacesundereveryloadcaseandoverallloadcases.Thenthecalculationofthecon-rodfrettinglifeusingtheabovetwolifecalculationmethodsareperformed.Somepracticalmeasuresrelatedtocon-roddesignandprocess,arediscussedandsuggestedtomitigatefretti
7、ngfatiguedamage.Followingsarethemainresearchcontentsandresults:1.BasedontheResidualStrengththeoryandtheMPScriterion,theAMPScriterionisproposedtoconsiderthematerialdamageaccumulationundercyclicalternatingloads.Thetimeconceptoftheloadblockcycleisintroducedsothatitcanbeusedto
8、predictthesurfacedamagedegree,crackinitiationpositionandangleandtocalculatethelifeexpecta
