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基于应力梯度和附加强化的多轴疲劳寿命建模
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作者 刘俭辉 王杰 +1 位作者 华飞龙 赵贺 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期43-49,共7页
鉴于Manson-Coffin方程未考虑应力梯度和附加强化的影响,以及缺口附近非均匀应力场和非比例附加强化对疲劳损伤演化过程的影响,建立了适用于多轴缺口件的疲劳寿命预测模型.首先,考虑裂纹萌生和扩展的物理机制,借助坐标变换原理和临界面... 鉴于Manson-Coffin方程未考虑应力梯度和附加强化的影响,以及缺口附近非均匀应力场和非比例附加强化对疲劳损伤演化过程的影响,建立了适用于多轴缺口件的疲劳寿命预测模型.首先,考虑裂纹萌生和扩展的物理机制,借助坐标变换原理和临界面理论,以最大剪切应变幅为损伤参量确定临界面位置;其次,分别对临界面的正应力和剪应力进行归一化处理,提出了考虑多轴应力集中系数和应力梯度影响指数的等效应力梯度因子;同时,考虑相位差、路径非比例和材料非比例对疲劳寿命的影响,提出了新的非比例附加强化因子;最后,结合Manson-Coffin方程建立了考虑应力梯度和非比例附加强化的多轴疲劳寿命预测模型,并将该模型、Manson-Coffin方程、LV模型和FS模型的预测寿命与实验寿命进行对比,结果表明该模型的预测精度优于其它3种模型的. 展开更多
关键词 多轴缺口件 应力梯度效应 非比例附加强化效应 寿命预测 临界面法
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考虑附加强化效应的金属材料多轴低周疲劳寿命预测模型
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作者 程琴 高建雄 +3 位作者 袁逸萍 刘媛媛 杨浩进 衡飞 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1200-1206,共7页
针对等效应变模型在多轴非比例加载时不能考虑到材料的附加强化作用,而造成疲劳寿命预测误差较大的缺陷,基于临界面理论,将最大剪切应变幅作为主要的疲劳损伤参量。同时,将相位差、最大法向应力和剪切应力组成一个附加损伤系数作为次要... 针对等效应变模型在多轴非比例加载时不能考虑到材料的附加强化作用,而造成疲劳寿命预测误差较大的缺陷,基于临界面理论,将最大剪切应变幅作为主要的疲劳损伤参量。同时,将相位差、最大法向应力和剪切应力组成一个附加损伤系数作为次要损伤参量,来反映金属材料在多轴非比例加载下产生的附加强化效应;损伤系数中最大剪切面上的剪切应力对最大法向应力进行归一化处理来反映两个应力相互作用对疲劳寿命的影响。提出的模型在不引入额外的经验拟合常数的情形下,不仅保留了等效应变模型参数的所有优点,还有助于发现裂纹产生的机制和反映裂纹延伸方向。采用6种均为薄壁圆管的金属材料数据对提出的模型和3种经典模型进行数据验证,对比分析后的结果显示,提出的模型相对另外3种模型,得到的预测结果精确度更高且数据分布更稳定。 展开更多
关键词 多轴疲劳 等效应变 非比例附加强化 剪切力 相位差
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考虑附加强化效应的多轴稳态循环塑性本构模型
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作者 李静 李春旺 张忠平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期143-150,共8页
已有试验结果表明,非比例循环加载下应变主轴连续旋转,导致多滑移系开动,阻碍材料内部形成稳定的位错结构,使非比例加载下的应力-应变曲线高于比例加载下的应力-应变曲线,从而产生非比例附加强化现象.由此,从应力空间表述的塑性增量本... 已有试验结果表明,非比例循环加载下应变主轴连续旋转,导致多滑移系开动,阻碍材料内部形成稳定的位错结构,使非比例加载下的应力-应变曲线高于比例加载下的应力-应变曲线,从而产生非比例附加强化现象.由此,从应力空间表述的塑性增量本构模型一般形式出发,建立一个能够反映非比例附加强化效应的稳态循环塑性本构模型.在Armstrong-Frederick模型背应力演化方程的基础上,新模型通过引入非比例度因子和附加强化系数,构建了一个新的背应力演化方程.然后,通过一致性条件建立塑性模量方程与背应力之间的关系.同时,利用最小法向应变范围,提出一种计算非比例度因子的新方法,并针对一般的多轴加载情形,明确最小法向应变范围的计算步骤.新模型从加载路径和材料本身两个方面来考虑非比例附加强化效应的影响,克服Armstrong-Frederick模型中材料常数确定方法繁琐,且通过单轴疲劳试验数据确定的材料常数不能很好地反映材料非比例附加强化现象的不足.应用新模型时,仅仅需要3个独立的常规力学参量和2个疲劳参数,便于工程应用.利用多种多轴加载路径下S460N钢和304不锈钢的试验结果对模型进行验证,预测结果与试验结果吻合良好. 展开更多
关键词 非比例附加强化 稳态循环应力应变响应 塑性本构模型 比例度因子 附加强化系数
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基于临界距离理论的缺口件多轴疲劳寿命预测
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作者 刘俭辉 吴生磊 《西安理工大学学报》 北大核心 2024年第4期538-544,共7页
临界距离法(TCD)考虑了缺口有效应力对疲劳损伤的影响,但忽略了缺口根部附近非均匀应力场对有效应力应变的影响权重。本文以多轴载荷下缺口件为研究对象,基于临界距离理论,考虑缺口根部附近非均匀应力场和非比例附加强化效应对疲劳寿命... 临界距离法(TCD)考虑了缺口有效应力对疲劳损伤的影响,但忽略了缺口根部附近非均匀应力场对有效应力应变的影响权重。本文以多轴载荷下缺口件为研究对象,基于临界距离理论,考虑缺口根部附近非均匀应力场和非比例附加强化效应对疲劳寿命的影响,建立一种适用于多轴载荷下缺口件的疲劳寿命预估模型。首先,考虑加载路径对非比例附加强化的影响,提出考虑相位差的非比例附加强化系数;其次,基于权函数理论,通过归一化处理的方式消除距离量纲对有效应力应变的影响,建立考虑缺口根部附近非均匀应力场和非比例附加强化效应的权函数,对临界距离法进行修正;最后结合Manson-Coffin方程,提出基于临界距离线法的缺口件多轴疲劳寿命预测模型。借助En8和Al7050-T7451两种材料的试验数据进行验证,结果表明,预测结果较好,均位于三倍误差分散带以内。 展开更多
关键词 多轴疲劳 临界距离法 非比例附加强化 相位差 疲劳寿命预测
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基于临界面理论的多轴等效应变疲劳寿命预估模型 被引量:9
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作者 刘俭辉 赵贺 +1 位作者 冉勇 李斌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期1821-1827,共7页
针对等效应变模型未考虑非比例附加强化影响这一不足,将最大剪切应变幅所在平面定义为临界面,引入剪切平面上的最大正应力、正应变变程以及相位差作为损伤参量来反映非比例加载条件下的附加强化效应,该损伤参量还考虑了临界面上的最大... 针对等效应变模型未考虑非比例附加强化影响这一不足,将最大剪切应变幅所在平面定义为临界面,引入剪切平面上的最大正应力、正应变变程以及相位差作为损伤参量来反映非比例加载条件下的附加强化效应,该损伤参量还考虑了临界面上的最大正应力和正应变变程对材料裂纹萌生和扩展的影响。采用16MnR、GH4169、S460N、45钢和Pure Ti五种薄壁圆管试件来验证模型的正确性和有效性,并与三种经典模型进行对比分析,结果表明,新模型的预估能力要优于其他三种模型,且寿命预测结果较为精确。 展开更多
关键词 多轴疲劳 等效应变 临界面法 相位差 非比例附加强化
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