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钛合金电子束焊接接头高周疲劳损伤及寿命研究

作　者: 汪邦中
导　师: 郭海丁
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 焊接接头 高周疲劳 断口分析 分形损伤 寿命预测
分类号: O346.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 84次
引　用: 2次
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内容摘要


本文针对TC11钛合金焊接接头的高周疲劳损伤特性展开研究。论文作者借助扫描电镜对断口的分析并依据分形理论对TC11钛合金焊接接头断口进行了定性和定量分析,并对其进行疲劳损伤分析和寿命预估。论文通过TC11钛合金焊接接头的疲劳试验,得到了焊接接头的S-N曲线以及焊接接头宏观损伤和焊缝区区域损伤历程,比较了二者之间的差异。论文借助扫描电子显微镜,对不同载荷下TC11钛合金焊接接头疲劳断口宏观和微观形貌进行分析,发现TC11钛合金焊接接头疲劳源分表面源和内部源两类,其中与表面疲劳源相对应的TC11钛合金焊接接头疲劳寿命约为内部源接头疲劳寿命的35-66%。论文根据分形理论对疲劳断口进行了定量分析,结合二次电子图像和计盒维数法,得到了焊接接头断口的分形维数,并建立了基于分形维数的宏细观损伤变量Df,建立了Df与载荷及疲劳寿命间的关系。论文还分析了扫描电镜电子束入射角角度的改变对TC11电子束焊接接头分形维数的影响。论文根据TC11钛合金电子束焊接接头疲劳试验和断口分维数测量结果建立了相应的高周疲劳宏、细观损伤演化方程,分析了分形初始损伤以及临界损伤与载荷之间的关系,并最终确定了不同载荷下分形损伤演化方程的参数。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 绪论  13-19
  1.1 工程背景  13-14
  1.2 焊接接头疲劳问题  14-15
  1.3 损伤力学的研究和发展  15-16
  1.4 分形在疲劳断裂方面应用  16-17
  1.5 疲劳断口分析技术  17-18
  1.6 本文工作的主要内容  18-19
第二章 TC11 钛合金焊接接头高周疲劳试验研究  19-33
  2.1 TC11 钛合金概述  19
  2.2 TC11 电子束焊接接头的疲劳试验  19-27
    2.2.1 试验试样制备  19-20
    2.2.2 TC11 焊接接头试样常规力学性能试验  20-21
    2.2.3 疲劳所使用试验设备  21-24
    2.2.4 试验载荷的确定  24-25
    2.2.5 疲劳试验装置  25
    2.2.6 疲劳失效判据  25
    2.2.7 试验结果无效判据  25-26
    2.2.8 本次试验的步骤  26-27
  2.3 疲劳试验结果分析  27-32
  2.4 试验现象总结  32
  2.5 小结  32-33
第三章 TC11 钛合金焊接接头断口电镜试验  33-41
  3.1 TC11 钛合金焊接接头断口扫描电镜试验  33-34
    3.1.1 试样制备  33
    3.1.2 试件断口扫描的设备  33-34
    3.1.3 试验参数的确定  34
  3.2 电镜试验过程  34-35
  3.3 TC11 焊接接头断口形貌分析  35-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章 钛合金焊接断口定量分析  41-51
  4.1 分形理论的基础  41
  4.2 分形维数计算  41-42
  4.3 不规则面分形维数的测量方法  42-44
    4.3.1 二次电子图像扫描方法（SEM）  42-43
    4.3.2 计盒维数法  43-44
  4.4 焊接接头的分形维数与载荷及寿命之间的关系  44-50
  4.5 小结  50-51
第五章 TC11 钛合金电子束焊接接头分形损伤演化模型  51-65
  5.1 宏观损伤变量的定义  51
  5.2 分形空间下的损伤变量的定义  51-52
  5.3 高周疲劳分形损伤演化方程  52-54
  5.4 宏观损伤量的测量  54-56
  5.5 断口分形损伤量计算  56-60
  5.6 不同载荷下的分形损伤演变方程  60-63
  5.7 TC11 钛合金焊接接头损伤演化方程参数分析  63-64
  5.8 本章小结  64-65
第六章 宏观与局部应变历程比较  65-69
  6.1 试验数据处理  65
  6.2 引伸计与应变片应变幅值比较  65-67
  6.3 引伸计与应变片峰值应变历程比较  67-68
  6.4 试验结果分析  68-69
第七章 总结  69-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
在学期间的研究成果及发表的学术论文  75-76
附录  76-77

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 固体力学 > 强度理论 > 损伤理论
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