一、随机超载下疲劳裂纹扩展的模拟计算（论文文献综述）
邱斌[1]（2021）在《设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究》文中研究指明平板网架结构广泛应用于设置悬挂吊车的工业建筑中,随着我国建筑业和工业的迅速发展,悬挂吊车的数量、吨位及运行频率在不断地增加,由此引发的网架结构疲劳问题日益凸显。本文依托国家自然科学基金面上项目（51578357）“基于健康监测的平板网架结构疲劳动态可靠性分析与疲劳寿命评估”,针对设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命进行了深入的研究。论文的主要研究工作及结论如下:（1）针对在役网架结构在悬挂吊车作用下的应力状态进行现场实测,分析了网架结构的应力变化规律以及悬挂吊车的载荷效应特点。结果表明,在吊车荷载作用下,网架结构的应力呈现出明显的周期性变化规律,悬挂吊车荷载效应具有很强的区域性。利用有限元软件对网架结构在吊车荷载作用下的应力状况进行模拟,分析结果与实测值吻合较好。（2）基于网架结构的实测载荷数据,结合数据信号处理、雨流计数及数理统计等方法,编制了设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱。在此基础上,探讨了网架结构疲劳应力频值谱的理论编制方法,并得到了网架结构在不同荷重分布参数下的疲劳应力频值谱,为设置悬挂吊车的网架结构疲劳寿命分析提供依据。（3）针对网架结构中螺栓球节点用M30高强度螺栓连接的常幅和变幅疲劳性能开展了试验研究,发现疲劳破坏均发生在螺栓与球啮合处的第一圈螺纹位置,并建立了常幅和变幅疲劳S-N曲线。通过疲劳断口形貌分析及螺栓应力的数值模拟,分析了螺栓球节点中高强螺栓的疲劳失效机理。此外,开展了M30高强螺栓在欠拧情况下的常幅疲劳试验,得到了相应的S-N曲线。通过对比发现M30高强螺栓在仅拧入3个螺栓深度的情况下,其疲劳强度大幅降低。（4）对螺栓球节点中高强螺栓的应力集中问题进行了数值分析,探讨了两种不同的建模方式以及不同网格划分尺寸对高强螺栓应力计算结果的影响,并选取合适的有限元模型计算了高强螺栓的应力集中系数和疲劳缺口系数。同时对螺栓球节点中高强螺栓连接的应力集中系数进行了参数化分析,进一步揭示了螺栓球节点中高强螺栓的疲劳破坏机理。（5）采用S-N曲线法、局部应变法及损伤容限设计法对螺栓球节点中M30高强螺栓的疲劳寿命进行评估。结合已有的疲劳试验数据及理论分析,针对三种疲劳寿命评估方法在其计算参数方面提出了修正建议。结果表明,参数修正后的方法具有较高的评估精度,适用于高强螺栓的疲劳寿命分析。（6）基于Palmgren-Miner线性损伤累积理论及疲劳强度S-N曲线,对网架中所测关键构件的两类节点构造细节的疲劳寿命进行评估。随后,建立了基于线性损伤累积理论的网架结构疲劳失效极限状态方程,探讨了方程中各参量的概率分布特征及参数取值,采用Monte-Carlo模拟法计算了所测关键构件的可靠度指标,并讨论了疲劳载荷效应增长率及吊车荷载增大对疲劳可靠度指标的影响规律。结果表明,是否考虑低应力幅损伤程度减弱,对疲劳可靠度指标计算结果影响很大,作低应力幅损伤弱化处理后,可靠度指标明显提高。随着服役时间的延长,疲劳载荷效应增长率越大,疲劳可靠度指标越低。随着吊车荷载的增大,疲劳可靠度指标降低显着。
李业媛[2]（2021）在《含表面裂纹有机玻璃的疲劳与断裂研究》文中研究说明有机玻璃是一种透明高分子材料,具有耐腐蚀、耐老化、重量轻以及良好的机械强度等优良特性,常被应用于工程建筑、生物医学、航空等各个领域。由于有机玻璃在加工过程中产生的缺陷或夹杂物等会引发表面裂纹的萌生,且在交变服役载荷作用下裂纹扩展会导致疲劳断裂,因此研究材料的表面疲劳裂纹扩展规律对结构的安全寿命评估至关重要。当前主要基于二维框架下的疲劳断裂理论研究含裂纹结构的疲劳扩展行为,然而,运用二维理论进行评估材料的疲劳寿命存在一定的局限性,如厚度效应对疲劳扩展速率的影响以及复杂曲线裂纹的疲劳扩展行为等无法基于二维理论准确预测。因此,本文选取工程中广泛采用的典型DX 001三菱有机玻璃作为研究对象,对表面疲劳裂纹扩展速率及含曲线裂纹试件的断裂韧度进行了实验研究,并基于三维疲劳断裂理论对实验数据进行了系统分析,确定了适用于含曲线裂纹结构的扩展模型和断裂韧度参数,主要研究内容以及研究成果如下:1.采用标准试验方法对含中心穿透裂纹的有机玻璃进行不同应力比下的疲劳扩展试验,基于三维疲劳断裂理论对试验数据进行修正,可以解决不同应力比下的有机玻璃的疲劳扩展速率较分散的问题。通过对疲劳扩展曲线lg（da/d N）–lg(ΔKeff)进行拟合,得到Paris公式中的材料参数。此外,本文还利用Matlab编程的方法对比了七点递增多项式与割线法得到的疲劳裂纹扩展速率曲线。2.针对有机玻璃表面裂纹疲劳扩展行为进行了试验研究,基于三维疲劳断裂理论对不同厚度以及应力比下的疲劳裂纹扩展速率曲线进行修正,经过修正的疲劳裂纹扩展速率曲线图趋于一致,即可得到与应力比以及厚度无关的疲劳裂纹扩展速率曲线,避免了使用多个疲劳扩展速率公式表示不同应力比以及厚度作用下的疲劳扩展规律。此外,我们发现不同厚度以及应力比下有机玻璃的疲劳扩展行为存在一定的规律,并分析了表面裂纹长度与内部裂纹长度的关系。3.利用疲劳断裂分析软件Zencrack对含表面裂纹有机玻璃的疲劳扩展行为进行了仿真研究,得到了有机玻璃表面裂纹的疲劳扩展速率以及剩余寿命,我们得到了形状比、总循环次数、以及da/d N–ΔK和da/d N–ΔKeff曲线并与试验结果进行了对比,证明了基于三维疲劳断裂理论的有限元方法能够很好地模拟有机玻璃表面裂纹的疲劳扩展行为。4.对含表面裂纹有机玻璃试件进行了断裂韧度的试验,得到有机玻璃断裂韧度值,并借助光学显微镜和扫描电子显微镜对有机玻璃疲劳断口和断裂韧度断口进行了观察与分析,对有机玻璃的疲劳裂纹扩展和断裂行为的微观机制进行了讨论。本文基于三维疲劳断裂理论对含表面裂纹有机玻璃的疲劳扩展与断裂行为展开了系统的试验与仿真研究,实现了基于裂纹尖端应力场分析软件将穿透直裂纹测定的材料参数准确应用到表面裂纹的寿命预测上,得到了有机玻璃的三维断裂韧度值。本研究为有机玻璃结构的损伤容限设计提供了一定的参考。
韩金锁[3]（2021）在《飞轮储能转子寿命与疲劳断裂分析》文中研究说明我国能源进入高质量发展新阶段,风电、光伏等可再生能源逐渐从补充能源成为主力能源,直接导致电网稳定性问题日益突出。另一方面,随着碳达峰,碳中和达到窗口期,降低碳排放量成为急需解决的问题。飞轮储能作为物理储能中的典型形式,具备改善电网灵活性能力的同时,还可以极大程度降低化学电池消耗,对推动我国能源体制改革具有重要意义。本文针以大功率重载钢制储能飞轮转子为对象,通过理论分析、有限元模拟、解析计算等方法,对理想转子和缺陷状态下的转子做了寿命与疲劳断裂分析,为深入了解储能系统在运行时转子的受力与疲劳断裂特性,合理延长飞轮服役寿命和安全可靠运行提供技术支持,论文的主要研究工作如下:（1）研究了飞轮转子在高速旋转状态下的应力特征,讨论飞轮在进行充放电时的应力分布和变化规律,将有限元分析应力结果与解析计算结果进行对比验证。分析结果表明:飞轮在运行时最大应力出现在飞轮轴颈连接处,飞轮在出厂时需要考虑消除飞轮轴颈位置处的应力集中。（2）以理想状态下的飞轮转子为对象,根据设定工况构建载荷谱,计算得到了飞轮在满载工况下的疲劳寿命,推导计算得到了飞轮转子的应力强度因子标准化模型,为转子类结构件的疲劳寿命计算与疲劳断裂分析提供了参考依据。（3）在转子上的五个关键点建立虚拟裂纹模型,结合Paris公式与裂纹迟滞效应对飞轮进行了疲劳裂纹萌生、残余强度与疲劳裂纹拓展分析。结果表明:裂纹处的周向应力对转子FCG（疲劳裂纹扩展）寿命影响很大,轴颈连接处与转子心部产生裂纹后,其FCG寿命远小于其他位置,并且在飞轮运行过程中,加入适量的单峰过载,可以使裂纹尖端钝化,延长转子服役寿命。
杨文猛[4]（2021）在《风电齿轮疲劳断裂数值模拟及寿命评估》文中认为风力发电作为新能源产业受到全球各国的青睐,风电机组是发电系统的重要组成部分,其性能问题严重影响发电效率。作为风电机组的核心部件,齿轮箱经常发生故障并导致机组停机,影响发电机的正常运行。齿轮箱各零部件失效引发故障是影响机组可靠性的主要原因,其中由疲劳裂纹扩展引发的齿轮轮齿断裂是最严重的失效形式。因此,风电齿轮损伤容限设计对于保证机组高效运行具有重要的理论意义和指导价值。本文从风力发电机的实际工况出发,以1.5 MW风力发电机传动系统行星-太阳轮齿轮副为研究对象,建立了齿根裂纹扩展数值模型,准确预测疲劳裂纹扩展路径及剩余疲劳寿命,为制定合理的检修周期提供理论支持,保证风电机组在整个生命周期内可靠运行。首先,联合使用MATLAB和ABAQUS软件编程实现齿轮副不同啮合位置有限元模型的参数化设计。通过开展齿轮副静力分析确定裂纹的起始位置以预制初始裂纹。利用Python语言编写ABAQUS脚本文件,数值模拟风电齿轮疲劳裂纹扩展过程,采用NASGRO方程预测齿轮疲劳裂纹扩展寿命。然后,考虑到齿轮啮合的动态过程,提出一种准静态数值模拟方法,即将轮齿啮合过程分解为多个啮合位置进行分析,由此建立风电齿轮多啮合位置模型。将分析结果与单齿接触最高点（HPSTC）加载模型的模拟结果对比,研究齿轮啮合过程对裂纹扩展特性的影响。为了验证多啮合位置模型的有效性,将数值模拟结果与相同工况下的疲劳裂纹扩展实验结果进行对比。结果表明,多啮合位置模型所计算的裂纹扩展寿命要大于HPSTC加载模型计算结果;相对于HPSTC加载模型,本文模型获得的裂纹扩展路径曲率较大,更加偏向于轮齿方向,并且与实验结果吻合良好,具有较好的计算精度。同时,利用该模型研究初始裂纹长度及载荷大小对裂纹扩展特性的影响,发现裂纹初始长度对裂纹扩展路径影响较小;载荷幅值会改变不同啮合状态下的裂纹扩展规律,裂纹长度和扩展寿命会随着载荷的增加明显降低。最后,根据随机风速下齿轮副输入转矩的分布规律,研究随机载荷下风电齿轮疲劳裂纹扩展特性,评估实际风场下风电齿轮的疲劳裂纹扩展寿命。考虑到变幅载荷下载荷历程对裂纹扩展行为的干涉,讨论载荷次序对裂纹扩展特性的影响。结果发现,裂纹扩展速率随瞬时载荷波动呈无规则变化。风场风速平均水平及载荷的作用次序影响疲劳裂纹的扩展寿命;且从高幅载荷过渡到低幅载荷,裂纹扩展速率出现明显的延缓现象;从低幅载荷过渡到高幅载荷,裂纹扩展速率随着载荷的变化逐步提升。
金大帅[5]（2021）在《考虑结构性能退化的钢-混组合梁桥疲劳性能研究》文中指出钢-混组合梁桥结合了钢材抗拉强度高,混凝土抗压性能好的特点,具有广泛的应用前景。桥梁运营过程中受到车辆荷载的长期作用,由此引起的疲劳问题可能为桥梁的安全使用埋下隐患。除了车辆荷载的直接作用外,混凝土开裂、环境腐蚀效应等对结构产生的退化作用也会增加桥梁构件的疲劳损伤。因此,论文开展随机车流荷载作用下考虑结构性能退化的钢-混组合梁桥疲劳性能研究,主要研究内容与成果如下:1.以一座高速公路钢-混组合梁桥为例,通过模型仿真计算和桥梁现场试验结合,获得桥梁的动力响应。利用雨流计数法处理应力时程数据,得到疲劳应力谱。2.分析了路面不平整度等级和车辆行驶速度变化对疲劳冲击系数的影响,对比了中美规范中的冲击系数取值,最后根据路面不平整度退化模型,提出了考虑路面不平整度退化的钢-混组合梁桥疲劳冲击系数修正值。3.根据疲劳应力谱,结合S-N曲线,对比了依据中英美三国规范计算的桥梁累积疲劳损伤。基于Miner线性疲劳累积损伤准则,在考虑路面不平整度等级退化的条件下,对钢-混组合梁桥钢主梁进行寿命估计,最后研究了车辆行驶速度、路面不平整度等级及车辆超载等因素对钢主梁疲劳损伤的影响。4.根据动态称重系统采集的实际交通量数据,分析了交通量参数分布特征,通过编写程序生成了实际运营状态下钢-混组合梁桥随机车流模型。最后在考虑路面不平整度退化和随机车流分布特征的条件下,对钢-混组合梁桥钢主梁疲劳寿命进行预测。5.引入裂缝密度来反应混凝土板的刚度折减情况,根据桥梁现场实际调查,对三组不同的钢-混组合梁桥分别进行裂缝密度统计,在此基础上进行考虑混凝土板开裂的钢-混组合梁桥疲劳寿命预测,结果表明,混凝土板开裂程度为“一般”和“较严重”时,疲劳寿命分别降低了37.31%和56.61%。分析了钢主梁腐蚀退化的过程,引入疲劳强度折减系数来表征钢主梁在环境腐蚀作用下疲劳性能的退化情况,研究了钢-混组合梁桥在不同腐蚀程度下的疲劳寿命,结果表明,在低度腐蚀、中度腐蚀、高度腐蚀环境下桥梁寿命分别降低了38.58%、42.02%、和65.86%。
费建文[6]（2021）在《上承式钢管混凝土桁式拱桥K型节点疲劳寿命研究》文中认为钢管混凝土拱桥在我国的基础建设应用中越来越广泛,其中上承式钢管混凝土桁式拱桥的拱肋是由钢管直接焊接形成,如此一来,其节点的疲劳问题就较为突出,钢管混凝土拱桥管节点的疲劳寿命就必须引起重视。对于空管和空管连接接头,在海洋工程中已进行了大量有效的试验和理论研究,然而对于钢管混凝土连接接头的疲劳研究国内外均甚少。本文结合一座上承式钢管混凝土桁式拱桥,对K型钢管混凝土和空管接头的应力集中系数进行了数值分析,并预测了拱桥在汽车荷载作用和地震作用下的疲劳寿命以及疲劳损伤。首先,介绍了公路桥梁结构疲劳寿命研究的基本理论;大概的阐述了国内外公路桥梁结构疲劳的目前研究现状。由此,肯定了圆管节点疲劳研究的两种方法:S-N曲线法及断裂力学法。利用S-N曲线法研究钢管混凝土节点的裂纹萌生寿命,断裂力学用于分析钢管混凝土节点疲劳裂纹的扩展寿命。其次,基于大型有限元软件建立上承式钢管混凝土桁式拱桥全桥有限元模型,文中计算分析了全桥静力模型的受力状态,选取了拱肋上不同位置最不利受力的三个K型钢管混凝土节点。然后利用局部分析软件FEA建立选取的K型空管-钢管混凝土节点三维实体模型,其施加荷载和边界条件均符合实际工程工况,分别计算出了三个K型钢管混凝土节点在轴向荷载、平面内弯矩作用下的热点应力集中系数大小。接着,在上承式钢管混凝土桁式拱桥三维有限元模型及其在疲劳车辆荷载作用下的动力响应的基础上进一步进行选取疲劳节点位置的局部热点应力分析。根据计算所得的热点应力集中系数,结合S-N曲线热点应力法和断裂力学分别计算节点的疲劳裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命,将其两者结合即为节点的疲劳寿命。最后,重点分析了在不同程度下的汽车超载,不同地震加速度峰值对钢管混凝土节点疲劳寿命的影响。提出将地震作用产生的损伤等效换算为疲劳车通行量的方式,评估地震对钢管混凝土拱桥的影响。以协助人们在桥梁运营期间震后对钢管混凝土拱肋这一关键结构疲劳强度的估计,为管理和维护提供参考价值。通过对上承式钢管混凝土桁式拱桥K型节点疲劳寿命分析,为以后此类桥梁疲劳寿命预测研究提供了一定的借鉴方案。
金和卯[7]（2020）在《再生块体混凝土的疲劳性能研究》文中研究指明再生块体混凝土具有破碎能耗相对较小、水泥用量明显降低、水化开裂问题显着缓解等优点,是废旧混凝土循环利用的一条有效途径,已在10余个实际工程中成功试点应用（应用部位包括钢筋混凝土梁、板、柱,以及钢管混凝土柱、U形外包钢混凝土梁、压型钢板混凝土组合楼板、桩基平台等）,但目前该类混凝土的疲劳性能尚属空白。为促进疲劳荷载环境下再生块体混凝土的推广应用（如混凝土路面、混凝土桥梁、工业建筑等）,本文对该类混凝土的疲劳性能开展了初步试验和分析。主要工作如下:1.开展了60个再生块体混凝土圆柱体试件的常幅受压疲劳试验,考察了废旧混凝土块体取代率和最大应力水平对该类混凝土受压疲劳性能的影响。研究表明:1)在显着性水平0.05条件下,块体取代率对再生块体混凝土的受压疲劳寿命没有显着影响;2)相同应力水平下,随着块体取代率的增加,再生块体混凝土的横向膨胀增大,但单圈滞回耗能大体相当;3)再生块体混凝土的第二应变速率与块体取代率几乎无关,所建立的表达式可较好地描述最大或最小应力水平所对应的第二应变速率与该类混凝土受压疲劳寿命之间的定量关系。2.利用DIC技术,开展了再生块体混凝土10个静力受压平板试件、15个疲劳受压平板试件和3个疲劳受压圆柱体试件的表面裂纹萌生和扩展全程观测,考察了废旧混凝土块体取代率和新、旧混凝土强度差对该类混凝土受压疲劳裂纹发展的影响。研究表明:1)与常规混凝土相比,疲劳荷载作用下再生块体混凝土的裂纹数量相对更多,形态相对更细更短;2)新、旧混凝土强度差在±10.0MPa以内且块体取代率为33%时,新、旧混凝土界面并不是再生块体混凝土受压疲劳的明显薄弱部位,阐释了该类混凝土受压疲劳寿命无明显降低的原因;3)块体取代率不大于33%时,无论静力还是疲劳荷载作用下,随着新、旧混凝土强度差减小（44.4MPa→8.9MPa→-9.2MPa→-21.1MPa）,再生块体混凝土的主要破坏部位逐渐从废旧混凝土块体,演变为既有废旧混凝土块体也有新混凝土,最后则侧重于新、旧混凝土界面。3.开展了77个再生块体混凝土梁式试件的常幅弯折疲劳试验,考察了最大应力水平和废旧混凝土块体取代率对该类混凝土弯折疲劳性能的影响。研究表明:1)随着块体取代率增加,再生块体混凝土弯折疲劳寿命的对数均值逐渐降低,但降低幅度随块体取代率增加有所趋缓;2)块体取代率不超过33%时,在工程常见最大应力水平范围内,再生块体混凝土的弯折疲劳行为与常规混凝土基本相当;3)所建立的梁式试件第二阶段上表面受压应变速率与其疲劳寿命之间的定量关系,可较好地预测再生块体混凝土的弯折疲劳寿命。4.利用DIC技术,开展了再生块体混凝土梁式试件在静力弯折荷载和弯折疲劳荷载作用下表面裂纹的萌生和扩展全程观测,考察了废旧混凝土块体取代率对该类混凝土弯折疲劳裂纹发展的影响。研究表明:1)静力荷载作用下,平均起裂应力水平与块体取代率之间无单调趋势性关系,再生块体混凝土弯折强度所对应的最大裂纹宽度平均值和裂纹长度平均值分别与常规混凝土的相应平均值大体相当;2)疲劳荷载作用下,所建立的裂纹长度和最大裂纹宽度的第二阶段增长速率与再生块体混凝土弯折疲劳寿命之间的双对数线性关系均未发现其与块体取代率之间存在明确关系;3)无论静力荷载还是疲劳荷载作用下,所建立的裂纹长度与其对应的最大裂纹宽度之间的定量关系,都同时适用于再生块体混凝土和常规混凝土;4)疲劳荷载作用下,再生块体混凝土的循环次数特征值与其疲劳寿命之比的均值与常规混凝土的相应均值基本相同（约0.49）,与此同时从平均意义上看,疲劳加载试件的裂纹长度特征值约等于相同类型混凝土试件静力加载时峰值荷载所对应的裂纹长度值。5.开展了5根钢筋常规混凝土梁和8根钢筋再生块体混凝土梁的受弯疲劳试验,考察了废旧混凝土块体取代率对梁的开裂弯矩、疲劳寿命、裂缝宽度和跨中挠度的影响。研究表明:1)新、旧混凝土强度接近时,再生块体混凝土梁的开裂弯矩并未随块体取代率增加而呈现单调趋势性变化,其开裂弯矩与常规混凝土梁基本相当;2)相同荷载水平下,再生块体混凝土梁的疲劳寿命与常规混凝土梁相比总体并不偏低;3)相同疲劳加载次数下,块体取代率对梁的最大（残余）裂缝宽度和平均（残余）裂缝宽度的影响不明显;4)新、旧混凝土强度接近时,块体取代率对静力和疲劳荷载作用下梁的跨中挠度及其增长速率无单调趋势性影响。
李晓泉[8]（2020）在《变幅载荷下疲劳裂纹扩展分析及监测研究》文中研究指明飞行器结构由于受载情况复杂,通常情况下认为其承受的疲劳载荷是变幅载荷,为保障飞行器结构的安全性,对变幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展进行可靠监测具有重要意义。针对典型航空结构-耳片结构在变幅载荷下的疲劳裂纹扩展过程,本文提出了一种疲劳裂纹扩展的卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）监测方法,主要研究内容和创新如下:（1）研究了典型变幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展过程,分析载荷次序对疲劳裂纹扩展的影响,以Huang模型模拟结构在变幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展过程,对四种典型变幅载荷及其对疲劳裂纹扩展的影响进行分析;（2）开展了变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展的仿真和试验研究,选取合适变幅载荷谱,对耳片结构进行疲劳裂纹扩展仿真和试验研究,采用导波健康监测方法对疲劳裂纹扩展进行监测;（3）开展了变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展的监测研究,设计用于疲劳裂纹扩展监测的卷积神经网络结构,通过对比常规多项式拟合方法,验证了所提出的CNN方法对疲劳裂纹扩展监测的准确性。
李航宇[9]（2020）在《Q235B钢材锈蚀疲劳寿命及疲劳机理的试验研究及理论剖析》文中认为在城市工业大气环境下,钢材腐蚀问题是钢结构最普遍的损伤形式之一,即使采用涂层技术进行防腐保护,钢材腐蚀问题也未能得到解决。钢材腐蚀会导致钢构件有效受力面积减少与蚀坑的产生,由此所导致的钢构件应力集中现象是现存钢结构破坏失效的重要因素。尤其是在动载荷作用下,锈蚀后钢材的疲劳性能急剧下降将带来巨大的经济损失与社会危害。在国家自然科学基金项目（51578357）的资助下,本文以Q235B钢材为对象,进行了疲劳试验研究和相关理论分析,主要工作内容和结论如下:（1）首先制备完好试件和10%质量锈蚀率的Q235B钢材,采用常幅加载方式在MTS疲劳试验机上进行拉伸疲劳试验,对常幅疲劳试验所得数据进行统计分析可知,锈蚀试件的疲劳寿命较完好试件有显着的减小。（2）建立Q235B钢材完好试件的三维有限元模型,结合有限元软件Abaqus与疲劳设计软件FE-safe进行疲劳寿命模拟,改变应力幅的大小,将16个点拟合得到其疲劳寿命曲线。同时探讨得到以初始裂纹0.7mm×0.7mm建立质量锈蚀率为10%的钢材疲劳模型更为合理,改变应力幅的大小,得到锈蚀试件的疲劳寿命曲线。（3）其次基于XFEM模块求解裂纹尖端应力强度因子并与解析解做对比,验证了有限元法计算应力强度因子的准确性。同时利用log（da/d N）～log（△K）曲线,得到了常数c和m的数值大小,基于Paris公式建立了符合Q235B钢材实际疲劳寿命的疲劳模型,为Q235B钢材的高周疲劳断裂分析提供一种有效分析方法。（4）并通过在电镜扫描下观察疲劳失效断口表面夹杂及其结构形式,结果表明每个疲劳失效断口均包含了疲劳源区、扩展区和瞬断区,同时锈蚀试件的疲劳裂纹条带间距大于完好试件,这反映了锈蚀试件的疲劳寿命要小于完好试件。
郭华泾[10]（2020）在《既有工业建筑钢结构疲劳性能预后分析及完整性评估》文中研究表明钢结构的疲劳性能衰退问题一直是困扰工程师和学者们的热点问题,美国土木工程师协会关于钢结构失效的调查统计数据表明,80%-90%钢结构的失效与疲劳损伤及断裂相关。工业建筑钢结构具有十分繁重的生产任务,长期且频繁地承受吊车来回运行引起的循环荷载,较之普通钢结构,它们的疲劳失效问题更为严重。多数工业钢结构服役于高温环境,高温不仅会降低金属材料的力学性能,而且会使金属内部产生与时间相关的应变（即蠕变）,从而加速结构的性能衰退。因此,本文发展了面向服役一定年限的既有工业建筑钢结构的疲劳性能预后分析和结构完整性评估方法,本方法不仅适用于高温环境下的工业建筑钢结构疲劳预后分析,亦可适用于常温下的钢结构疲劳预后分析（只需要令金属材料的蠕变为零）,主要研究工作和结论如下:系统地描述了既有工业建筑钢结构的当前损伤状态,发展了分阶段预后分析方法体系。既有工业建筑钢结构的服役荷载具有明显的动态效应,在数值模拟过程中需要采用动态显式方法来模拟吊车往复运行引起的荷载。在既有工业建筑钢结构的服役期内,结构的损伤由分布式微观裂纹主导的损伤逐渐过渡到宏观裂纹主导的损伤,结构的宏观疲劳裂纹通常可以合理简化为I型椭圆表面裂纹。根据结构疲劳性能衰退机理的不同,将结构的整个服役过程分成了服役初期、服役中期和服役末期。分别提出了既有工业建筑钢结构在服役初期和中期阶段的疲劳损伤预后分析模型。在这两个阶段,结构的疲劳损伤是分布式微观裂纹的群体行为引起的,即萌生、扩展以及裂纹之间的相互作用,微观裂纹之间的相互作用是它们之间的应力屏蔽作用和应力放大作用相互抵消后的结果,是影响结构疲劳性能衰退速率的重要因素之一。新发展的既有工业建筑钢结构服役初期阶段的预后多尺度模型中不仅建立了微观裂纹的群体行为与结构宏观疲劳损伤变量之间的联系,尤其是考虑了微观裂纹之间的相互作用,而且考虑了蠕变损伤和疲劳损伤的耦合作用。新发展的既有工业建筑钢结构服役中期阶段的预后多尺度模型中采用了Weibull分布描述微观裂纹复杂群体行为引起的裂纹长度的离散性,也考虑了微观裂纹群体行为（包括裂纹之间的相互作用）与结构宏观性能衰退的关系以及蠕变损伤和疲劳损伤的耦合作用,本模型还可以用于确定结构进入服役中期的临界状态。建立了工业建筑钢结构的多尺度有限元模型,在新建的结构疲劳损伤预后分析模型的基础上,分阶段地分析了结构疲劳性能衰退过程。既有工业建筑钢结构的钢吊车梁上、下翼缘和腹板之间的连接焊缝附近、靠近熔炉的高温操作平台附近、钢吊车梁的支撑构件连接区域等位置应力集中现象比较明显,容易萌生宏观疲劳裂纹。在结构服役初期阶段,服役环境温度为500℃,当应力幅值（35）?=115.5MPa时,钢吊车梁的疲劳寿命为15年左右,论证了工业建筑钢结构的服役初期阶段是一个漫长的过程,占据了结构服役全寿命的绝大部分。在结构服役中期阶段,服役环境温度为450℃,当（35）?=202.5MPa时,结构疲劳寿命为40天左右,论证了工程实际中定期更换易损关键构件的合理性和必要性。在工业建筑钢结构的服役末期阶段,发展了结构疲劳寿命的预测方法,并利用数值模拟方法分析了在循环荷载和蠕变共同作用下的既有工业建筑钢结构的疲劳裂纹扩展过程。轨道偏心距对钢吊车梁下翼缘与腹板之间的连接焊缝处的疲劳裂纹的扩展影响非常小。随着吊车轮压值的增大,工业建筑钢结构的疲劳寿命显着降低。在吊车满载运行的工况下,裂纹增长0.9mm,吊车只需要来回运行约400次（约4天）,需要重点监控结构在吊车满载运行下的响应。在工业建筑钢结构的服役末期阶段,首次引入了考虑裂纹尖端约束效应的R6准则评估带裂纹的工业建筑钢结构的完整性,为解决实际工程中的带裂纹工业建筑钢结构的安全运行问题提供了理论依据。在结构的服役荷载作用下,钢吊车梁上翼缘与腹板之间连接焊缝处的裂纹前沿形成高水平的约束效应,即说明此工况下的钢吊车梁制材的断裂韧性会降低。本次研究的三组带裂纹等截面钢吊车梁在不同轨道偏心距工况下的结构完整性评估结果均为安全,说明此时的带裂纹结构仍可以安全服役。
二、随机超载下疲劳裂纹扩展的模拟计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、随机超载下疲劳裂纹扩展的模拟计算（论文提纲范文）
（1）设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外疲劳问题的研究进展 |
| 1.2.1 疲劳问题研究回顾与现状 |
| 1.2.2 疲劳寿命评估研究 |
| 1.2.3 疲劳载荷谱研究 |
| 1.2.4 疲劳可靠性研究 |
| 1.3 网架结构疲劳问题的研究进展 |
| 1.3.1 网架结构疲劳性能的研究进展 |
| 1.3.2 网架结构疲劳研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 设置悬挂吊车网架结构的应力实测与有限元分析 |
| 2.1 网架结构的基本概况 |
| 2.2 网架结构受力分析 |
| 2.2.1 基本设计参数 |
| 2.2.2 有限元模型建立 |
| 2.2.3 计算结果分析 |
| 2.3 网架结构的应力实测方案 |
| 2.3.1 应力测点布置 |
| 2.3.2 数据采集系统 |
| 2.3.3 应变传感器安装 |
| 2.3.4 现场测试与数据采集 |
| 2.4 网架结构的应力实测数据分析 |
| 2.4.1 吊车空载运行工况 |
| 2.4.2 吊车负重运行工况 |
| 2.4.3 吊车组合作业工况 |
| 2.4.4 吊车起吊和卸载工况 |
| 2.4.5 吊车刹车制动工况 |
| 2.4.6 邻跨吊车作业工况 |
| 2.5 吊车荷载作用下网架结构的有限元分析 |
| 2.5.1 网架结构的悬挂吊车荷载效应 |
| 2.5.2 吊车荷载的计算与模拟 |
| 2.5.3 有限元分析及验证 |
| 2.5.4 吊重增大后网架结构的应力分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱编制与理论分析 |
| 3.1 疲劳载荷数据的测取 |
| 3.2 载荷谱编制对象的确定 |
| 3.3 载荷数据处理与统计分析 |
| 3.3.1 载荷时间历程的压缩处理 |
| 3.3.2 载荷时间历程的平稳性检验 |
| 3.3.3 基于雨流计数法的统计计数 |
| 3.3.4 载荷幅均值的概率分布及检验 |
| 3.4 疲劳载荷谱的编制 |
| 3.4.1 极值荷载的确定 |
| 3.4.2 二维载荷谱编制 |
| 3.4.3 程序载荷谱编制 |
| 3.5 网架结构疲劳应力频值谱的理论分析 |
| 3.5.1 吊车载荷现场调查与统计分析 |
| 3.5.2 疲劳应力的数值计算与分析 |
| 3.5.3 网架结构的疲劳应力频值谱 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 螺栓球节点中M30 高强螺栓的疲劳性能试验研究 |
| 4.1 M30 高强螺栓的常幅疲劳性能试验 |
| 4.1.1 疲劳试件设计 |
| 4.1.2 高强螺栓的材料性能 |
| 4.1.3 试验设备及方法 |
| 4.1.4 试验结果与分析 |
| 4.1.5 疲劳失效机理分析 |
| 4.1.6 高周疲劳损伤模型 |
| 4.1.7 试验结果与规范值对比 |
| 4.2 M30 高强螺栓的变幅疲劳性能试验 |
| 4.2.1 疲劳试件 |
| 4.2.2 试验加载方案 |
| 4.2.3 变幅疲劳试验结果 |
| 4.2.4 变幅疲劳损伤 |
| 4.2.5 变幅疲劳S-N曲线 |
| 4.3 M30 高强螺栓欠拧的常幅疲劳性能试验 |
| 4.3.1 试验设计 |
| 4.3.2 试验加载方案 |
| 4.3.3 疲劳破坏形式 |
| 4.3.4 试验结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 螺栓球节点中高强度螺栓连接的疲劳寿命评估 |
| 5.1 高强螺栓的应力集中系数 |
| 5.1.1 V型切口的应力集中系数 |
| 5.1.2 高强螺栓应力集中的有限元分析 |
| 5.1.3 高强螺栓的应力集中系数 |
| 5.1.4 高强螺栓应力集中系数的参数分析 |
| 5.1.5 高强螺栓的疲劳缺口系数 |
| 5.2 S-N曲线法 |
| 5.2.1 光滑试件的S-N曲线估算 |
| 5.2.2 平均应力对疲劳寿命的影响 |
| 5.2.3 缺口效应对疲劳强度的影响 |
| 5.2.4 基于S-N曲线法的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.2.5 修正的S-N曲线法 |
| 5.3 局部应力应变法(LSA) |
| 5.3.1 概述 |
| 5.3.2 基于LSA的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.3.3 修正的局部应力应变法 |
| 5.4 损伤容限设计法(DTDM) |
| 5.4.1 应力强度因子和断裂韧性 |
| 5.4.2 疲劳裂纹扩展速率模型 |
| 5.4.3 高强螺栓裂纹扩展参数确定 |
| 5.4.4 基于DTDM的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.5 三种疲劳寿命评估方法对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 设置悬挂吊车网架结构的疲劳寿命及可靠性分析 |
| 6.1 基于累积损伤理论的网架结构疲劳寿命评估 |
| 6.1.1 焊接空心球节点连接的疲劳寿命评估 |
| 6.1.2 螺栓球节点高强螺栓连接的疲劳寿命评估 |
| 6.1.3 考虑吊车荷载增大后网架结构的疲劳寿命评估 |
| 6.2 基于累积损伤理论的网架结构疲劳可靠性分析 |
| 6.2.1 网架结构的疲劳极限状态方程 |
| 6.2.2 随机变量的概率分布特性 |
| 6.2.3 疲劳可靠度指标的计算方法 |
| 6.2.4 设置悬挂吊车的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.2.5 考虑吊车运行频率增长的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.2.6 考虑吊车荷载增大的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）含表面裂纹有机玻璃的疲劳与断裂研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 断裂力学研究现状 |
| 1.2.2 疲劳裂纹扩展研究现况 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 含中心穿透裂纹结构的疲劳裂纹扩展试验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 DX001 三菱有机玻璃基本力学性能参数 |
| 2.3 三维疲劳裂纹闭合理论 |
| 2.4 影响疲劳扩展速率的因素 |
| 2.5 疲劳裂纹扩展试验 |
| 2.5.1 试验试样与疲劳预裂方法 |
| 2.5.2 实验步骤 |
| 2.5.3 疲劳裂纹扩展数据处理方法 |
| 2.5.4 实验结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 含表面裂纹结构的疲劳扩展试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 表面裂纹应力强度因子 |
| 3.3 半椭圆表面裂纹三维条带屈服模型 |
| 3.4 半椭圆表面裂纹疲劳扩展试验 |
| 3.4.1 试验试样与制备 |
| 3.4.2 确定试验载荷及载荷勾线法介绍 |
| 3.4.3 试样分组与试验过程 |
| 3.5 半椭圆表面裂纹疲劳扩展试验结果 |
| 3.5.1 应力比对疲劳裂纹扩展寿命的影响 |
| 3.5.2 厚度对疲劳裂纹扩展的影响 |
| 3.5.3 表面裂纹长度与内部裂纹长度的关系 |
| 3.5.4 疲劳裂纹扩展速率曲线 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 含表面裂纹结构的疲劳扩展仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Zencrack软件介绍 |
| 4.3 裂纹前沿应力场仿真结果验证 |
| 4.4 有限元仿真模型 |
| 4.4.1 疲劳裂纹扩展模型 |
| 4.4.2 应力云图结果分析 |
| 4.4.3 裂纹尖端应力强度因子分布 |
| 4.5 模型预测值与试验结果的对比 |
| 4.5.1 表面裂纹形状比的对比 |
| 4.5.2 疲劳扩展寿命的对比 |
| 4.5.3 疲劳扩展速率的对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 断裂韧度与断口分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 断裂韧度测试原理 |
| 5.2.1 应力强度因子 |
| 5.2.2 断裂准则 |
| 5.3 断裂韧度试验 |
| 5.3.1 试验内容及试验方法 |
| 5.3.2 实验结果 |
| 5.4 断裂韧度断口分析 |
| 5.4.1 试验过程以及方法 |
| 5.4.2 断裂韧度断口形貌分析 |
| 5.5 疲劳断口 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 主要结论与展望 |
| 6.1 主要工作与总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 后续研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文及申请专利 |
（3）飞轮储能转子寿命与疲劳断裂分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 飞轮转子的材料和结构形式 |
| 1.2.2 飞轮转子结构强度分析 |
| 1.2.3 钢制飞轮寿命与疲劳断裂分析研究进展 |
| 1.3 论文研究内容及章节结构 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文章节安排 |
| 第二章 飞轮储能转子结构及应力分析 |
| 2.1 飞轮储能单元 |
| 2.1.1 单元结构及充放电运行方式 |
| 2.1.2 飞轮转子的能量 |
| 2.2 飞轮转子应力解析计算 |
| 2.3 飞轮转子应力场有限元分析 |
| 2.3.1 有限元模型的建立 |
| 2.3.2 材料特性及边界条件设定 |
| 2.3.3 分析结果讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 飞轮转子疲劳寿命计算 |
| 3.1 疲劳基本知识 |
| 3.1.1 疲劳破坏特点 |
| 3.1.2 疲劳的分类 |
| 3.1.3 疲劳累积损伤理论 |
| 3.1.4 应力与载荷 |
| 3.2 疲劳寿命分析方法 |
| 3.2.1 名义应力(S-N)法 |
| 3.2.2 局部应力应变法 |
| 3.2.3 损伤容限法 |
| 3.3 S-N曲线及载荷谱构建 |
| 3.3.1 材料S-N曲线 |
| 3.3.2 载荷谱及其构建 |
| 3.4 飞轮转子疲劳寿命分析 |
| 3.4.1 基于有限元的转子疲劳寿命计算 |
| 3.4.2 S-N曲线寿命估算法与疲劳累积损伤法的寿命评估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 飞轮转子疲劳断裂分析 |
| 4.1 疲劳破坏机理 |
| 4.1.1 疲劳裂纹的萌生 |
| 4.1.2 疲劳裂纹扩展 |
| 4.2 断裂力学基本理论 |
| 4.2.1 裂纹分类 |
| 4.2.2 应力强度因子与断裂韧度 |
| 4.3 不同裂纹处的应力强度因子解 |
| 4.3.1 CP1-轴颈过渡处的半椭圆表面裂纹 |
| 4.3.2 CP2-半椭圆表面裂纹 |
| 4.3.3 CP3-四分之一椭圆角裂纹 |
| 4.3.4 CP4-平衡孔处椭圆角裂纹 |
| 4.3.5 CP5-旋转轴心线上的椭圆裂纹 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 飞轮裂纹扩展与寿命评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 疲劳裂纹萌生机理分析 |
| 5.2.1 玛辛特性 |
| 5.2.2 材料的记忆特性 |
| 5.2.3 诺伯法循环加载 |
| 5.2.4 裂纹扩展迟滞效应与迟滞模型 |
| 5.3 残余强度和裂纹扩展分析 |
| 5.3.1 CP1-轴颈过渡处的半椭圆表面裂纹 |
| 5.3.2 CP2-半椭圆表面裂纹 |
| 5.3.3 CP3-四分之一椭圆角裂纹 |
| 5.3.4 CP4-平衡孔的椭圆角裂纹 |
| 5.3.5 CP5-旋转轴上椭圆裂纹 |
| 5.4 分析讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（4）风电齿轮疲劳断裂数值模拟及寿命评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究意义 |
| 1.2 课题研究现状及发展 |
| 1.2.1 疲劳裂纹研究现状及发展趋势 |
| 1.2.2 风力发电机齿轮载荷的研究现状 |
| 1.2.3 风电齿轮裂纹扩展数值模拟及寿命预测研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 裂纹扩展及疲劳寿命基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 裂纹的基本类型 |
| 2.3 裂纹尖端应力状态及应力强度因子 |
| 2.4 复合型裂纹断裂理论 |
| 2.5 疲劳裂纹扩展 |
| 2.5.1 疲劳裂纹扩展的过程 |
| 2.5.2 疲劳裂纹扩展速率 |
| 2.6 裂纹扩展寿命预测 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 风力发电机传动系统及齿轮副的参数化建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 风电齿轮传动系统结构 |
| 3.3 齿轮几何模型的确定 |
| 3.4 齿轮有限元模型的参数化设计 |
| 3.4.1 参数化建模流程 |
| 3.4.2 齿轮轮廓计算 |
| 3.4.3 齿轮几何模型建立 |
| 3.4.4 接触属性设定 |
| 3.4.5 载荷及边界条件施加 |
| 3.4.6 齿轮副网格生成 |
| 3.5 含裂纹齿轮模型的建立 |
| 3.5.1 初始裂纹位置确定 |
| 3.5.2 含裂纹齿轮有限元模型建立 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 风电齿轮疲劳裂纹扩展特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 风电齿轮疲劳裂纹扩展模型 |
| 4.2.1 疲劳裂纹扩展理论模型 |
| 4.2.2 疲劳裂纹扩展数值分析流程 |
| 4.3 风电齿轮疲劳裂纹扩展数值模拟 |
| 4.3.1 HPSTC加载模型 |
| 4.3.2 多啮合位置加载模型 |
| 4.3.3 模型的对比与验证 |
| 4.4 风电齿轮疲劳裂纹扩展特性的影响因素 |
| 4.4.1 初始裂纹长度的影响 |
| 4.4.2 载荷大小的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 随机载荷下风电齿轮裂纹扩展特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 风电齿轮随机载荷计算 |
| 5.2.1 随机风速的威布尔描述 |
| 5.2.2 齿轮传动系统输入功率计算 |
| 5.3 随机载荷下风电齿轮疲劳裂纹扩展模拟 |
| 5.4 实际风场下风电齿轮的疲劳裂纹扩展特性 |
| 5.5 载荷次序对裂纹扩展特性的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）考虑结构性能退化的钢-混组合梁桥疲劳性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 钢-混组合梁桥发展前景 |
| 1.1.2 桥梁疲劳性能研究的意义 |
| 1.2 车桥耦合振动研究概况 |
| 1.3 桥梁疲劳问题研究概况 |
| 1.3.1 疲劳问题研究现状 |
| 1.3.2 疲劳性能评估方法 |
| 1.4 考虑结构性能退化的桥梁疲劳研究现状 |
| 1.5 论文研究内容 |
| 第二章 基于车桥耦合振动的疲劳应力谱计算 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 车桥耦合系统基本模型 |
| 2.2.1 桥梁模型 |
| 2.2.2 车辆荷载模型 |
| 2.2.3 路面不平整度模型 |
| 2.3 车桥耦合振动系统 |
| 2.4 桥梁现场试验 |
| 2.4.1 试验介绍 |
| 2.4.2 钢-混组合梁桥动力特性识别 |
| 2.4.3 钢-混组合梁桥实测振动响应 |
| 2.5 疲劳应力谱计算 |
| 2.5.1 车辆荷载作用下桥梁应力 |
| 2.5.2 应力循环计数:雨流计数法 |
| 2.5.3 疲劳应力谱 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 考虑路面不平整度退化的疲劳冲击系数 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 路面不平整度的生成 |
| 3.3 路面不平整度的退化模型 |
| 3.4 考虑路面不平整度退化的疲劳冲击系数 |
| 3.4.1 中美规范中的冲击系数 |
| 3.4.2 疲劳冲击系数修正值 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于车桥耦合振动的疲劳性能研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 基于S-N曲线的疲劳损伤理论 |
| 4.2.1 S-N曲线法 |
| 4.2.2 疲劳累积损伤理论 |
| 4.3 钢-混组合梁桥疲劳评估流程 |
| 4.4 基于车桥耦合振动的钢-混组合梁桥疲劳性能研究 |
| 4.4.1 根据中国规范计算疲劳损伤 |
| 4.4.2 根据英国规范计算疲劳损伤 |
| 4.4.3 根据美国规范计算疲劳损伤 |
| 4.4.4 考虑路面不平整度退化的疲劳损伤计算 |
| 4.5 不同因素对钢-混组合梁桥疲劳性能的影响 |
| 4.4.1 车辆速度的影响 |
| 4.4.2 路面不平整度的影响 |
| 4.4.3 车辆超重的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 随机车流荷载作用下疲劳寿命预测 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 随机车流调查及分析理论 |
| 5.2.1 随机车流调查 |
| 5.2.2 随机车流参数统计理论 |
| 5.3 随机车流参数分析 |
| 5.3.1 车型分布特征 |
| 5.3.2 车速分布特征 |
| 5.3.3 车间距分布特征 |
| 5.3.4 车重分布特征 |
| 5.4 随机车流模拟 |
| 5.4.1 Monte-Carlo数值模拟方法 |
| 5.4.2 随机车流模拟 |
| 5.5 随机车流作用下钢-混组合梁桥寿命预测 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 考虑结构性能退化的疲劳寿命分析 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 混凝土板开裂对钢-混组合梁桥疲劳性能的影响 |
| 6.2.1 混凝土板刚度退化模型 |
| 6.2.2 桥梁现场裂缝密度调查 |
| 6.2.3 考虑混凝土板开裂的疲劳寿命预测 |
| 6.3 钢主梁锈蚀对钢-混组合梁桥疲劳性能的影响 |
| 6.3.1 钢主梁腐蚀模型 |
| 6.3.2 疲劳强度折减系数 |
| 6.3.3 钢主梁腐蚀退化对桥梁寿命的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 论文主要工作及结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果清单 |
（6）上承式钢管混凝土桁式拱桥K型节点疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 钢管混凝土拱桥发展概述 |
| 1.2 钢管混凝土拱桥节点形式及受力特点 |
| 1.3 钢管混凝土拱桥疲劳性能研究现状 |
| 1.4 本文研究方法与主要工作 |
| 第二章 公路桥梁疲劳寿命分析理论 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 S-N曲线法 |
| 2.2.1 名义应力法 |
| 2.2.2 热点应力法 |
| 2.2.3 缺口应力法 |
| 2.2.4 局部应力应变法 |
| 2.3 疲劳累积损伤理论 |
| 2.3.1 线性疲劳累积损伤理论 |
| 2.3.2 非线性疲劳累积损伤理论 |
| 2.3.3 概率疲劳累积损伤理论 |
| 2.4 断裂力学理论在非恒幅载荷下的疲劳裂纹扩展 |
| 2.4.1 管道节点的应力强度因子 |
| 2.4.2 基于Paris公式的等效载荷方法 |
| 2.4.3 疲劳裂纹扩展时限 |
| 2.4.4 疲劳断裂准则 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 有限元模型建立及局部热点SCF应力系数计算 |
| 3.1 依托工程简介 |
| 3.2 上承式钢管混凝土桁式拱桥三维有限元模型 |
| 3.3 桁架拱肋计算节点的选取及其参数 |
| 3.4 节点FEA局部模型的建立 |
| 3.5 节点局部应力集中系数 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 汽车荷载作用下拱肋K型节点疲劳分析 |
| 4.1 公路桥梁疲劳荷载谱与应力谱 |
| 4.1.1 疲劳荷载谱的制定 |
| 4.1.2 我国疲劳荷载谱研究现状 |
| 4.2 钢管混凝土拱桥节点在疲劳车辆荷载作用下的动力响应 |
| 4.3 桁架节点热点应力幅及其循环周期数 |
| 4.4 钢管混凝土节点疲劳寿命 |
| 4.4.1 S-N曲线的选取 |
| 4.4.2 节点裂纹形成寿命 |
| 4.4.3 节点裂纹扩展寿命 |
| 4.5 汽车超载对钢管混凝土节点疲劳寿命的影响 |
| 4.5.1 汽车超载对节点内力的动力响应影响 |
| 4.5.2 汽车超载对节点热点应力幅的影响 |
| 4.5.3 汽车超载作用下节点裂纹形成寿命 |
| 4.5.4 汽车超载作用下节点裂纹扩展寿命 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 地震作用下拱肋K型节点疲劳损伤 |
| 5.1 全桥一致激励分析 |
| 5.1.1 全桥一致激励下钢管混凝土节点的加速度时程 |
| 5.2 一致分析下钢管混凝土节细节点内应力分析结果 |
| 5.2.1 节点内力时程分析结果 |
| 5.2.2 节点应力时程分析结果 |
| 5.3 节点疲劳损伤计算 |
| 5.4 不同地震加速度对钢管混凝土细节点疲劳损伤的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附件A 雨流法MATLAB代码 |
| 附录B 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（7）再生块体混凝土的疲劳性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 再生块体混凝土的研究现状 |
| 1.2.1 受压性能 |
| 1.2.2 受拉性能 |
| 1.2.3 受剪性能 |
| 1.2.4 徐变性能 |
| 1.2.5 冻融性能 |
| 1.2.6 抗渗性能 |
| 1.2.7 高温后性能 |
| 1.3 再生块体混凝土构件的研究现状 |
| 1.3.1 钢筋再生块体混凝土构件 |
| 1.3.2 再生块体混凝土组合构件 |
| 1.3.3 施工工艺 |
| 1.4 混凝土疲劳性能的研究现状 |
| 1.4.1 受压疲劳性能 |
| 1.4.2 弯折疲劳性能 |
| 1.4.3 梁的受弯疲劳性能 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 再生块体混凝土的受压疲劳性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验概况 |
| 2.2.1 试件设计 |
| 2.2.2 材料特性与试件制作 |
| 2.2.3 试验装置与量测 |
| 2.3 试验结果与分析 |
| 2.3.1 破坏模式 |
| 2.3.2 静力性能 |
| 2.3.3 疲劳寿命 |
| 2.3.4 应力-应变曲线 |
| 2.3.5 第二应变速率与疲劳寿命的关系 |
| 2.3.6 经历150万次循环后的剩余性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 再生块体混凝土的受压疲劳裂纹扩展 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数字图像相关(DIC)技术 |
| 3.2.1 基本原理 |
| 3.2.2 三维DIC技术 |
| 3.3 试验概况 |
| 3.3.1 试件设计 |
| 3.3.2 材料特性与试件制作 |
| 3.3.3 试验装置与测量系统 |
| 3.4 试验结果与分析 |
| 3.4.1 再生块体混凝土圆柱体的疲劳裂纹扩展 |
| 3.4.2 新、旧混凝土界面的静力裂纹扩展 |
| 3.4.3 新、旧混凝土界面的疲劳裂纹扩展 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 再生块体混凝土的弯折疲劳性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验概况 |
| 4.2.1 试件设计 |
| 4.2.2 材料特性与试件制作 |
| 4.2.3 试验装置与量测 |
| 4.3 试验结果与分析 |
| 4.3.1 破坏模式 |
| 4.3.2 静力性能 |
| 4.3.3 疲劳寿命 |
| 4.3.4 疲劳应变演化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 再生块体混凝土的弯折疲劳裂纹扩展 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于DIC技术的裂纹测定方法 |
| 5.2.1 基于DIC技术所测位移和应变的验证 |
| 5.2.2 混凝土裂纹宽度的测定方法 |
| 5.2.3 混凝土裂纹长度的测定方法 |
| 5.3 再生块体混凝土的静力弯折裂纹扩展 |
| 5.3.1 最大裂纹宽度wmax |
| 5.3.2 裂纹长度a |
| 5.4 再生块体混凝土的弯折疲劳裂纹扩展 |
| 5.4.1 疲劳裂纹扩展形态 |
| 5.4.2 最大裂纹宽度wmax~N曲线 |
| 5.4.3 裂纹长度a~N曲线 |
| 5.4.4 疲劳裂纹扩展曲线 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 钢筋再生块体混凝土梁的受弯疲劳性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验概况 |
| 6.2.1 试件设计 |
| 6.2.2 材料特性与试件制作 |
| 6.2.3 试验装置与量测 |
| 6.3 试验结果与分析 |
| 6.3.1 破坏模式 |
| 6.3.2 开裂弯矩 |
| 6.3.3 疲劳寿命 |
| 6.3.4 裂缝分析 |
| 6.3.5 应变分析 |
| 6.3.6 跨中挠度 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 答辩委员签名的答辩决议书 |
（8）变幅载荷下疲劳裂纹扩展分析及监测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 疲劳裂纹扩展的监测和辨识研究现状 |
| 1.2.2 卷积神经网络研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 变幅载荷下疲劳裂纹扩展过程分析 |
| 2.1 疲劳裂纹扩展基本理论 |
| 2.1.1 疲劳裂纹扩展概念 |
| 2.1.2 载荷次序影响分析 |
| 2.2 变幅载荷疲劳裂纹扩展模型 |
| 2.2.1 Wheeler模型原理 |
| 2.2.2 Huang模型原理与建立 |
| 2.3 变幅载荷下疲劳裂纹扩展过程分析 |
| 2.3.1 单峰超载变幅载荷谱 |
| 2.3.2 多常幅载荷组成变幅载荷谱 |
| 2.3.3 分段加载常幅载荷谱 |
| 2.3.4 飞行载荷谱 |
| 2.3.5 分析小结 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 变幅载荷下疲劳裂纹扩展的导波健康监测研究 |
| 3.1 导波SHM基本理论 |
| 3.1.1 导波概述 |
| 3.1.2 基于导波SHM的疲劳裂纹扩展监测方法 |
| 3.2 变幅载荷下疲劳裂纹扩展仿真研究 |
| 3.2.1 仿真设置 |
| 3.2.2 疲劳裂纹扩展结果 |
| 3.2.3 导波SHM结果 |
| 3.3 变幅载荷下疲劳裂纹扩展试验研究 |
| 3.3.1 试验设置 |
| 3.3.2 疲劳裂纹扩展结果 |
| 3.3.3 导波SHM结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 疲劳裂纹扩展的卷积神经网络监测方法研究 |
| 4.1 卷积神经网络基本理论 |
| 4.1.1 卷积神经网络的结构 |
| 4.1.2 卷积神经网络的训练 |
| 4.2 卷积神经网络疲劳裂纹扩展监测方法 |
| 4.2.1 二维损伤特征模式提取 |
| 4.2.2 用于疲劳裂纹扩展监测的卷积神经网络 |
| 4.2.3 基于CNN疲劳裂纹扩展监测的实现流程 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 变幅载荷下疲劳裂纹扩展的监测研究 |
| 5.1 数据预处理和对比方法说明 |
| 5.1.1 数据预处理分析 |
| 5.1.2 常规多项式拟合监测方法 |
| 5.2 仿真模拟中疲劳裂纹扩展监测研究 |
| 5.2.1 不同测试条件下的监测结果 |
| 5.2.2 监测结果小结 |
| 5.3 真实试验中疲劳裂纹扩展监测研究 |
| 5.3.1 不同测试条件下的监测结果 |
| 5.3.2 监测结果小结 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）Q235B钢材锈蚀疲劳寿命及疲劳机理的试验研究及理论剖析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 锈蚀疲劳研究的重要性 |
| 1.1.1 锈蚀疲劳研究背景 |
| 1.1.2 锈蚀疲劳破坏案例 |
| 1.1.3 锈蚀疲劳研究意义 |
| 1.2 Q235B结构钢材锈蚀疲劳问题研究动态 |
| 1.2.1 国外锈蚀疲劳研究现状 |
| 1.2.2 国内锈蚀疲劳研究现状 |
| 1.3 疲劳寿命及裂纹扩展寿命的研究 |
| 1.3.1 疲劳与疲劳寿命 |
| 1.3.2 疲劳裂纹扩展理论 |
| 1.3.3 影响疲劳裂纹扩展速率的因素 |
| 1.3.4 疲劳裂纹扩展规律 |
| 1.3.5 疲劳寿命估算方法 |
| 1.4 研究内容 |
| 第二章 Q235B结构钢材疲劳性能研究 |
| 2.1 试验设计 |
| 2.1.1 试件设计 |
| 2.1.2 试验设备及仪表 |
| 2.2 试验方法 |
| 2.3 常幅疲劳试验数据 |
| 2.4 Q235B结构钢材疲劳模型建立 |
| 2.4.1 完好试件有限元模型 |
| 2.4.2 锈蚀试件有限元模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 建立Q235B结构钢材Paris模型 |
| 3.1 应力强度因子的计算方法 |
| 3.1.1 张开型裂纹应用 |
| 3.1.2 应用XFEM模块求解应力强度因子 |
| 3.1.3 单元应力的外推法 |
| 3.1.4 等效积分区域法 |
| 3.2 应力强度因子的数值算例 |
| 3.3 Q235B钢材Paris疲劳寿命模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Q235B结构钢材锈蚀疲劳破坏机理研究 |
| 4.1 Q235B钢材疲劳断口分析 |
| 4.2 Q235B钢材疲劳破坏机理分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）既有工业建筑钢结构疲劳性能预后分析及完整性评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 相关领域的研究现状 |
| 1.2.1 既有工业建筑钢结构疲劳性能衰退 |
| 1.2.2 损伤预后方法及其应用 |
| 1.2.3 结构完整性评估方法 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第二章 既有工业建筑钢结构的当前损伤状态表征 |
| 2.1 工业建筑钢结构既有损伤的检测及其分类 |
| 2.2 服役荷载及复杂环境的分析 |
| 2.2.1 循环荷载及其动态效应的分析 |
| 2.2.2 高温环境及其影响的分析 |
| 2.3 工业建筑钢结构既有损伤的表征 |
| 2.3.1 分布式微观缺陷主导的损伤表征 |
| 2.3.2 宏观裂纹主导的损伤表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 既有工业建筑钢结构疲劳性能分阶段预后策略及其建模方法 |
| 3.1 既有工业建筑钢结构疲劳性能衰退分析 |
| 3.2 工业建筑钢结构疲劳性能预后不同阶段的划分 |
| 3.2.1 服役初期的高周疲劳损伤预后 |
| 3.2.2 服役中期的高、低周交互疲劳损伤预后 |
| 3.2.3 服役末期的疲劳裂纹预后 |
| 3.3 以损伤预后为目标的既有工业建筑结构模拟方法 |
| 3.3.1 含分布式微观缺陷的结构疲劳损伤模拟方法 |
| 3.3.2 含裂纹的结构疲劳性能模拟方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 既有工业建筑钢结构服役初期与中期的多尺度疲劳损伤预后分析模型 |
| 4.1 分布式微观裂纹群体行为的表征及广义自洽方法 |
| 4.2 结构服役初期和中期的疲劳损伤预后多尺度模型 |
| 4.2.1 服役初期的疲劳损伤多尺度模型 |
| 4.2.2 服役中期的疲劳损伤多尺度模型 |
| 4.3 模型参数反演及模型验证 |
| 4.3.1 服役初期的模型参数反演及模型验证 |
| 4.3.2 服役中期的模型参数反演及模型验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 既有工业建筑钢结构服役初期与中期的疲劳损伤预后分析 |
| 5.1 既有工业建筑钢结构的数值模拟 |
| 5.1.1 结构的多层次有限元模型及其验证 |
| 5.1.2 结构的应力集中分析与易损局部的识别 |
| 5.1.3 易损局部的应力时程分析 |
| 5.2 服役初期与中期易损局部的疲劳损伤多尺度预后分析 |
| 5.2.1 服役初期易损局部的疲劳损伤多尺度预后分析 |
| 5.2.2 服役中期易损局部的疲劳损伤多尺度预后分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 既有工业建筑钢结构服役末期的疲劳裂纹扩展过程预后分析 |
| 6.1 工业建筑钢结构服役末期易损构件的有限元模型 |
| 6.1.1 高温环境中的材料属性 |
| 6.1.2 带裂纹构件的有限元模型 |
| 6.2 工业建筑钢结构的疲劳寿命预测方法 |
| 6.3 结构服役末期的疲劳裂纹扩展过程预后分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 既有工业建筑钢结构服役末期的结构完整性评估 |
| 7.1 基于疲劳性能预后分析的结构完整性评估方法 |
| 7.2 服役末期的工业建筑钢结构疲劳性能预后分析 |
| 7.2.1 T-应力表征的裂纹约束效应分析 |
| 7.2.2 裂纹尖端应力强度因子分析 |
| 7.3 考虑约束效应的结构完整评估准则 |
| 7.4 既有工业建筑钢结构服役末期的完整性评估及其影响因素分析 |
| 7.4.1 结构服役末期的完整性评估 |
| 7.4.2 裂纹短长轴比对结构完整性的影响 |
| 7.4.3 轨道偏心距对结构完整性的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 本文的主要研究工作和结论 |
| 8.2 本文的主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、随机超载下疲劳裂纹扩展的模拟计算（论文参考文献）
- [1]设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究[D]. 邱斌. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]含表面裂纹有机玻璃的疲劳与断裂研究[D]. 李业媛. 江南大学, 2021
- [3]飞轮储能转子寿命与疲劳断裂分析[D]. 韩金锁. 华北电力大学(北京), 2021
- [4]风电齿轮疲劳断裂数值模拟及寿命评估[D]. 杨文猛. 大连理工大学, 2021(01)
- [5]考虑结构性能退化的钢-混组合梁桥疲劳性能研究[D]. 金大帅. 合肥工业大学, 2021(02)
- [6]上承式钢管混凝土桁式拱桥K型节点疲劳寿命研究[D]. 费建文. 昆明理工大学, 2021(02)
- [7]再生块体混凝土的疲劳性能研究[D]. 金和卯. 华南理工大学, 2020(05)
- [8]变幅载荷下疲劳裂纹扩展分析及监测研究[D]. 李晓泉. 南京航空航天大学, 2020
- [9]Q235B钢材锈蚀疲劳寿命及疲劳机理的试验研究及理论剖析[D]. 李航宇. 太原理工大学, 2020(07)
- [10]既有工业建筑钢结构疲劳性能预后分析及完整性评估[D]. 郭华泾. 东南大学, 2020(01)