随机载荷作用下疲劳裂纹扩展新理论及试验数据对比研究

摘要

本文在已有的研究理论基础上，将复杂多变的随机载荷问题转化成为简单的等幅载荷问题，通过对试验数据的对比分析，证明了这一方法是有效的、简便的。它为将理论更好地应用到了实际生产当中给出了一条可行的道路。具体研究内容和结果如下： 1．简单论述基于基本力学观点出发得到的等幅载荷作用下疲劳裂纹扩展新理论、新概念和疲劳裂纹扩展速率方程的力学与数学推导过程。 2．提出了利用傅立叶变换把随机载荷谱转化为等幅载荷的叠加的新方法，并将等幅载荷下疲劳裂纹扩展速率方程推广到随机载荷作用下的方法进行详细讨论，将随机载荷时域曲线展开为等幅表示的傅立叶级数，取主要项按等幅载荷裂纹扩展速率公式计算后进行线性叠加，得出随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命的计算公式。通过试验数据和理论计算的比较，证明了这一方法的有效性。 3．通过对针对同一组随机载荷作用下的试验数据的对比研究，分析了现有各种计算方法的在预测随机载荷作用下疲劳裂纹扩展寿命研究结果及与本文研究结果的比较，分析表明本文的结果的准确性在0.93至1.00之间，而现有各种方法准确性在0.31至1.46之间。本文提出的新方法优于已有的各种计算方法。 4．更为重要的是而本文给出的是试验数据逐点比较，逐点比较是一种规律的比较，从这个意义上来说，本文给出的结果与巳有各种方法给出的结果是有着本质意义的区别。造成这种区别的根本原因是现有的各种方法没有一个是从基本的力学观点出发而得出的，而只是一些从个别现象出发得到的经验公式。 5．对疲劳寿命研究中诸如理论值与试验值存在差异的原因从概念上进行了分析，得出了有意义的结论。另文中对今后的研究方向提出了作者的建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1随机载荷作用下疲劳裂纹扩展研究的重要性

1.1.1疲劳破坏及随机载荷的定义

1.1.2随机载荷作用下疲劳裂纹扩展研究的重要性

1.2国内外(随机载荷作用下)疲劳问题研究的历史与现状

1.3本文课题的提出

1.4本文研究的主要内容及重要成果

1.4.1本课题的研究方法

1.4.2本课题主要内容

1.4.3本课题取得的重要成果

1.5本章小结

第二章 随机载荷谱裂纹扩展寿命试验数据及处理

2.1随机载荷作用下疲劳裂纹扩展试验数据来源及说明

2.1.1“疲劳寿命模型研讨活动”的意义和目的

2.1.2“疲劳寿命模型研讨活动”研究范围

2.1.3“疲劳寿命模型研讨活动”的统一命题

2.2疲劳寿命模型研讨活动的试验

2.2.1材料裂纹扩展性能试验

2.2.2随机载荷谱裂纹扩展试验

2.3本章小结

第三章随机载荷作用下疲劳裂纹扩展寿命的新研究

3.1等幅载荷下疲劳裂纹扩展寿命研究成果的回顾

3.1.1等幅对称载荷裂纹扩展理论

3.1.2等幅非对称载荷疲劳裂纹扩展理论

3.2随机载荷作用下疲劳寿命估算方法回顾

3.3随机载荷作用下疲劳裂纹扩展寿命新理论

3.3.1随机载荷作用下疲劳裂纹扩展寿命新理论的提出

3.3.2傅立叶变换的原理

3.3.3随机载荷谱的转换

3.3.4随机载荷作用下疲劳裂纹扩展寿命计算方法

3.4随机载荷作用下疲劳裂纹扩展寿命理论计算结果及与试验结果的比较

3.5本章小结

第四章研究结果的对比分析

4.1“疲劳寿命模型研讨活动”研究结果介绍

4.1.1等损伤应力模型（文[6]P55）

4.1.2 Maarse模型的应用与改进（文[6]P82）

4.1.3用两个寿命计算模型结合均方根应力预计谱载荷下疲劳裂纹扩展寿命（文[6]P97）

4.1.4考虑载荷相互作用的两种疲劳裂纹扩展寿命模型（文[6]P112）

4.1.5对考虑压缩载荷影响的迟滞模型的探讨（文[6]P116）

4.2本文研究结果

4.3研究结果分析

4.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见