胡聪[1]（2021）在《复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能研究》文中研究表明钢结构因具备诸多优点而被广泛使用于桥梁建设中。但由于长期服役于交变荷载下,钢结构易发生疲劳破坏,严重影响桥梁结构安全。对于存在腐蚀介质、火灾高温等的复杂环境中,理论上就更加难以准确预估钢桥的剩余疲劳寿命。焊接接头作为钢桥最主要的连接方式之一,在实际工程中多处于复杂环境和交变荷载的耦合作用中,因而开展复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能的研究就很有必要。本文以母材为Q420q D高强钢的两种不同连接形式的焊接接头为研究对象,基于有限元与试验相结合的方法分析了腐蚀介质和火灾高温对焊接接头疲劳性能的影响。参照设计尺寸建立两种焊接接头的有限元模型,针对无处理、仅腐蚀处理和腐蚀与火灾处理三种工况,基于S-N曲线法对两种焊接接头疲劳寿命进行估算,并进行了两种焊接接头三种工况下的6组×10根试件的疲劳试验,研究了三种工况下两种焊接接头的疲劳性能变化规律,为既有钢桥的剩余疲劳寿命评估和待建钢桥的抗疲劳、抗火设计提供理论基础和参考依据。主要完成的研究内容及成果如下:（1）对钢桥焊接接头疲劳问题的研究现状进行了介绍,总结了钢桥焊接结构疲劳寿命评估方法,介绍了钢桥的腐蚀类型、影响因素、预测模型和腐蚀试验,概述了钢桥腐蚀疲劳破坏机理和影响因素,阐述了火灾高温对焊接接头残余应力分布和大小的影响,并对现有的焊接过程有限元分析方法和理论进行了简要的概括介绍。（2）参照国内外文献和实际试验条件设计两种焊接接头:十字接头和搭接接头。基于ANSYS有限元软件平台建立了两种焊接接头的三维几何模型,采用热-应力耦合场分析顺序法,应用组合热源,结合生死单元技术,焊后按火灾标准升温曲线对焊接接头施加火灾温度荷载,获得了焊接过程和火灾高温处理过程中的焊接接头瞬态温度场、空间残余应力的大小和分布规律。结果表明,焊接过程中,十字接头焊缝熔池最高温度接近2500℃,搭接接头焊缝熔池最高温度超过2700℃,均超过了Q420q D钢室温时的熔点,且节点温度离热源越近,温度越高。火灾高温处理后,两种焊接接头的残余应力呈现不同程度的下降,且残余应力大体按位置呈对称分布。（3）建立了单个角焊缝含不等数量腐蚀坑的两种焊接接头静力分析模型,获得了单个角焊缝中腐蚀坑数量与应力集中系数、疲劳寿命之间的变化关系,并基于FE-SAFE软件预测了三种工况模型的疲劳寿命。结果表明,搭接接头的应力集中系数要大于十字接头的应力集中系数,两种焊接接头在相同应力荷载下,无处理模型、腐蚀与火灾模型和仅腐蚀模型的疲劳寿命依次递减,且十字接头的疲劳寿命始终高于搭接接头的疲劳寿命。（4）进行了两种焊接接头三种工况下的疲劳试验,获得了相应的S-N曲线,分析了疲劳断口宏观结构、微观结构和疲劳损伤。基于数值模拟结果和各国规范设计曲线对两种焊接接头的疲劳特性和疲劳寿命给予评价。结果表明,腐蚀介质和火灾高温的确会对焊接接头的疲劳性能产生影响。三种工况下,十字接头的疲劳强度均大于搭接接头的疲劳强度,且两种焊接接头实际疲劳寿命较好的吻合了数值模拟结果。仅腐蚀处理的两种焊接接头受腐蚀时间和腐蚀程度等影响与各国船级社规范设计曲线公式计算值相差较大;GB规范设计曲线能够较好地评估无处理和腐蚀与火灾处理这两种焊接接头的疲劳寿命。
陈晨[2]（2021）在《钢-UHPC组合桥面沥青铺装层裂缝扩展研究》文中认为当今社会快速的发展导致交通基础设施不断的完善,江河峡谷已经不能成为阻碍人们出行的天堑,大量的大跨径桥梁修建已完成。但是大跨径桥梁钢桥面铺装层会在温度和行车荷载及其他因素的作用下出现破坏,从而影响整个桥梁的使用寿命。现有学者研究提出在正交异性钢桥面板上先铺装过渡层,其材料为混凝土刚性基层,接着在此刚性基层上继续铺设磨耗层（沥青混凝土铺装层）,这种组合桥面可以有效的降低钢桥面板的疲劳应力,解决钢板与沥青材料粘结问题以及提高桥面板上的局部刚度。因此本文主要研究在正交异性钢板上铺设超高性能混凝土UHPC,再铺沥青铺装层AC,通过有限元软件分析研究钢-UHPC桥面沥青铺装结构在行车荷载及温度作用下的裂缝扩展,并进行沥青铺装层的疲劳寿命分析。首先以某长江大桥为原型,通过ABAQUS有限元软件建立钢-UHPC桥面沥青铺装结构下的正交异性板局部模型。通过ABAQUS顺序热力耦合方法,先进行温度场分析,然后将得到的最大温度应力读入应力分析中。对比在行车荷载和温度耦合作用下钢-UHPC桥面沥青铺装的受力分析,得出荷载作用最不利位置。结果表明:沥青铺装层AC相对于UHPC铺装层更容易开裂,且产生裂缝的位置在铺装层交界处。接着以应力强度因子为评价指标,对钢-UHPC桥面沥青铺装层进行参数敏感性分析。分析了沥青铺装层表面横纵向裂缝、沥青铺装层底部横纵向裂缝,裂缝深度与厚度、沥青铺装层AC厚度与模量、UHPC铺装层厚度与模量和车速对应力强度因子变化规律的影响。分析结果表明:沥青铺装层不同位置处的裂缝,都会在裂缝深度与长度都在达到某一值后,会降低对应力强度因子的影响,应力强度因子先是随着裂缝深度与长度的增加而增加,达到最大值后反而减小。沥青和UHPC铺装层厚度的增加会降低应力强度因子的值,可以减缓裂缝的扩展速率;而沥青和UHPC铺装层模量的增加以及车速的加快会导致应力强度因子的值变大,加快铺装层开裂。最后利用BP神经网络计算裂缝的应力强度因子,通过Paris方程求解沥青铺装层裂缝扩展寿命,进一步的分析铺装层模量和厚度、裂缝深度与长度、车速等不同参量对铺装层疲劳寿命的影响变化规律,从而得到有利于桥面结构使用寿命的参数组合。结果表明裂缝扩展是一个单一的变化,与应力强度因子变化的趋势相反。沥青和UHPC铺装层厚度的增加会增加铺装层的使用寿命,而沥青和UHPC铺装层模量的增加以及车速的加快会导致铺装层寿命的降低。
林明鑫[3]（2021）在《基于水—温度—行车耦合作用下钢桥面沥青铺装层裂缝研究》文中研究指明本文基于水-温度-行车荷载耦合作用影响下的钢桥面铺装体系,建立了横向与纵向裂缝动态扩展模型,进行了应力强度因子的敏感性分析与裂缝动态扩展研究。最后,创建了BP神经网络模型,剖析不同钢桥面铺装层厚度与模量对疲劳扩展寿命的影响。首先,运用DFLUX、FILM温度场子程序创建了低温环境下的温度场模型,求得最大拉应力为2.076MPa。并以该时刻下的温度场作为预定义场导入动力学模型。基于顺序热力耦合模型,对比分析了铺装层上表面不同位置的受力状况,求出最不利位置。研究表明:横向拉应力大于纵向拉应力,钢桥面铺装层会先产生纵向裂缝再出现横向裂缝,而纵向裂缝最可能出现在两相邻横隔板中心与加劲肋腹板顶部相交的铺装层上表面,横向裂缝则出现在横隔板顶部与荷载临近的铺装层上表面。随后基于最不利位置设置了横向与纵向裂缝,对比分析了不同工况下各个时刻的应力应变与应力强度因子的变化。结论表明:裂缝的出现会增大最大拉应力与拉应变;并且越接近裂纹尖端,应力与应力强度因子的曲线变化趋势越大;而KⅠ的最大值大于KⅡ、KⅢ,张开型失稳裂纹占主要部分;由于纵向裂缝设置在两相邻横隔板之间,其应力强度因子曲线呈现对称分布;横向裂缝下的应力强度因子曲线则为不对称分布。其次,先是进行了热力耦合与水-温度-行车荷载耦合下的裂缝扩展模型对比,发现动水压力的加入在一定程度上加速Ⅰ型与Ⅱ型裂纹扩展。随后根据水-温度-行车荷载耦合作用下的横向与纵向裂缝扩展模型,进行了应力强度因子的敏感性分析,结果显示:对于裂缝深度,纵向裂缝随着裂缝深度的增大呈现先减小后增大的趋势,横向裂缝则是随着裂缝扩展的进程呈现先增大后减小的趋势;车速、荷载与铺装层模量的增加会一定程度上增大应力强度因子的值;而铺装层厚度的增大对于裂缝扩展的抑制效果较其他因素更为明显。基于敏感性分析发现,在满足路用性能与安全性等条件下,铺装层厚度为50mm是经济性最高的选择,对于铺装层模量的选用应尽可能低。最后,根据大量的水-温度-行车荷载耦合作用下的裂缝模型数据,拟合了等效应力强度因子Ke与铺装层裂缝深度C之间的关系式。基于不同桥面系结构参数的模型数据,通过BP神经网络训练样本,得到了BP神经网络模型。随后根据文献确定了沥青混合料疲劳扩展参数,通过Paris公式计算得出铺装层的疲劳扩展寿命。进行了纵向裂缝、横向裂缝下钢桥面铺装层疲劳寿命的敏感性研究,结果表明:增加铺装层厚度,或者适当降低铺装层模量、荷载与车速,能提高钢桥面铺装层的疲劳寿命,其中增加铺装层厚度对于钢桥面铺装层疲劳寿命的增幅更大。
王欣[4]（2021）在《含裂纹叶轮应力强度因子研究及疲劳寿命预测》文中进行了进一步梳理压缩机作为工业过程中重要的能量转换装置,在各行各业都有着广泛的应用。叶轮是压缩机实现功—能转换的核心部件,在其高速运转过程中,由于其复杂的应力状态及恶劣的工作环境,使得断裂事故常有发生,因此叶轮服役安全性是机组可靠运行的重要组成部分,有研究叶轮结构的断裂行为,建立早期的预测机制,实现结构的智能化诊断是十分必要的。本文先以某型号离心式叶轮为研究对象,根据已有的破坏案例,合理的在叶轮上设置裂纹的萌生位置和初始长度,基于扩展有限元方法,研究了Ⅰ型应力强度因子在离心式叶轮不同位置处的变化特点。之后使用神经网络算法,将含裂纹叶轮的力学特征作为输入,实现了对裂纹的位置和长度的初步预测。最后以轴流式叶轮为研究对象,结合扩展有限元方法和基于能量的Paris准则近似计算了共振载荷下的疲劳裂纹扩展寿命。本文重点做了以下工作。（1）基于ABAQUS扩展有限元（XFEM）方法,对叶片进口处不同位置裂纹尖端的应力强度因子进行仿真计算,得到Ⅰ型应力强度因子与裂纹位置和裂纹长度的变化关系,分析发现,在叶片进口处Ⅰ型应力强度因子与裂纹长度（4mm-10mm）近似为线性关系,与裂纹位置近似为二次函数关系。研究了裂纹尖端形状因子的变化规律,在一定范围内给出叶片进口处形状因子取值1.051。（2）通过模态计算和静力计算,对含裂纹叶轮进行了敏感性分析。分别比较了裂纹结构与完好结构的固有频率、节点位移和节点应变,分析发现,结构的固有频率和节点位移对裂纹的敏感性较低,而节点应变对裂纹的位置以及长度具有较高的敏感性。（3）将裂纹尖端附近的应变场作为裂纹识别的特征量,使用Tensorflow2.0框架,搭建神经网络模型,将叶高方向节点的应变差作为神经网络的输入参数,将裂纹的位置进行独热编码作为神经网络的输出。结果表明,神经网络算法能够根据叶高方向上节点的应变差,准确的预测出裂纹的位置,并且根据节点应变差的数值,合理预测出裂纹的长度。（4）对轴流式叶轮分别进行了预应力模态分析,谐响应分析以及疲劳裂纹扩展分析,分析发现,预应力使得结构的固有频率增大。压力载荷的频率为854Hz的时候会激起结构的第三阶振型,此时叶轮结构应力最大位置位于出口处,当10mm的裂纹存在于该应力最大位置时,共振载荷下结构的疲劳裂纹扩展寿命为近50000次循环。
杨庆鹤[5]（2021）在《含隧道缺陷搅拌摩擦焊搭接接头疲劳性能分析》文中研究指明搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding,简称FSW）作为新兴的固态焊接技术解决了轻质合金焊接问题。钩状缺陷是搅拌摩擦焊搭接接头的固有缺陷,隧道缺陷是常见的焊接工艺缺陷,两种缺陷都可以影响接头的疲劳强度。本文以含隧道缺陷的6061-T6铝合金FSW搭接接头为研究对象,对其进行了恒幅和两级变幅疲劳测试,结合有限元仿真分析探讨其疲劳性能及疲劳寿命问题。论文主要研究内容有:1.对FSW搭接接头进行疲劳测试。观察完好的FSW搭接接头的焊缝横截面,记录钩状缺陷及隧道缺陷的位置、形状,对搭接接头进行了两种形式的恒幅疲劳测试。使用从试验得到的S-N曲线分析应力比对疲劳寿命的影响;根据恒幅加载试验结果,设计并进行两级加载疲劳测试验。观察接头在拉伸过程中缺陷处的变化,记录断裂位置。待试件断裂后,使用扫描电镜观察疲劳断口,分析各区域断口特征。2.使用有限元方法分析隧道缺陷对FSW搭接接头疲劳寿命的影响。分别利用缺口应力法和线弹性断裂力学法对FSW搭接接头的疲劳寿命进行预测。本文建立了含有两种虚拟缺口的有限元模型,分别估算了疲劳寿命,并将预测寿命与试验寿命进行比较。同时建立了含初始裂纹的有限元模型,利用有限元分析得到的应力强度因子,采用线弹性断裂力学中的裂纹扩展Paris公式估算出了疲劳寿命。本文探讨了初始裂纹长度、初始裂纹角度对应力强度因子的影响。建立了不含隧道缺陷的有限元模型,分别使用上述两种方法估算其疲劳寿命,分析隧道缺陷对FSW搭接接头疲劳寿命的影响。3.预测两级加载下FSW搭接接头的剩余寿命。对FSW搭接接头在高—低、低—高加载方式下的疲劳寿命结果进行了分析,运用Palmgren-Miner线性累积损伤理论分析了载荷加载次序对累积损伤的影响。线性累积损伤理论考虑因素较少,导致预测结果较差。最后使用两种非线性累积损伤理论及其改进形式对试验中的剩余寿命进行预测,考虑了载荷加载顺序及载荷间作用的影响使预测结果准确度得到了明显提高。
杨龙,杨冰,阳光武,肖守讷,朱涛[6]（2020）在《点焊接头疲劳研究综述》文中研究表明对点焊接头疲劳研究近几十年的发展进行全面的综述。从数值分析、试验分析、有限元分析和疲劳评估方法等4个方面系统梳理和综述点焊接头的疲劳研究成果,将点焊静态理论、局部应力、结构应力和断裂力学等数值分析方法进行归纳总结;从静态试验、拉剪疲劳试验、剥离试验和缺口试验等试验方法中研究点焊接头失效模式、失效机理和疲劳寿命;对8种点焊接头有限元模型的特点、建模方法、适用范围进行了对比综述,认为CWELD和CBAR模型适用于大型点焊结构中;对载荷-寿命法、名义应力法、热点应力法、等效结构应力法等多种点焊接头疲劳评估方法的适用条件、适用对象、评估效果等进行归纳总结,认为等效结构应力法值得在工程领域进行推广应用。最后对存在的问题和进一步研究方向进行评述和探讨,对点焊接头更深入的疲劳研究具有一定的指导和帮助。
张文超[7]（2020）在《颗粒增强金属基复合材料电火花加工放电及材料蚀除机理研究》文中研究说明颗粒增强金属基复合材料兼备金属基体和非金属颗粒增强体材料的综合特性,在具有较高的强度、韧性的同时,还具有耐热、耐磨等特殊优势。相比纯金属材料,高强高硬的难熔陶瓷颗粒的引入使得颗粒增强金属基复合材料的切削加工难度显着增大,特别是加工过程中存在严重的温升和刀具磨损问题,导致加工效率低下,加工精度难以满足要求。电火花加工具有非接触加工,不受材料强度、硬度限制等特点,非常适合颗粒增强金属基复合材料等难加工材料的精密加工。但是,由于增强颗粒与基体之间存在较大的物理特性差异,导致电火花加工颗粒增强金属基复合材料时,其在微观放电及材料蚀除过程机理方面与传统均质材料相比具有显着的特殊性,目前考虑颗粒增强金属基复合材料非均质特性的电火花加工机理仍不十分清楚。本文针对放电及材料蚀除机理开展研究,仿真模拟了放电击穿及放电通道形成的微观过程,建立了颗粒增强金属基复合材料电火花加工材料熔化、抛出、凝固模型。开展了材料蚀除过程全周期仿真,分析了不同放电参数下材料表面温度分布及熔池形貌,揭示了熔融基体材料与固态颗粒增强体高速抛出微观过程及凹坑形貌形成过程,分析了凝固过程中残余应力分布规律以及对微观裂纹的影响。本论文主要从以下方面开展研究工作:（1）电火花加工放电磁流耦合过程研究。分析放电击穿后放电通道形成、振荡及消逝物理变化过程。基于等离子体运动理论,推导出带电粒子振荡数学模型。以此为基础通过叠加放电感应磁场,进一步得到了放电通道内带电粒子在磁场中的磁流体运动方程。借助Fluent流体动力学软件,引入磁流耦合模块,建立了放电区域等离子体运动微观模型,模拟了放电击穿过程及其箍缩效应。探究了放电区域瞬态速度场和压力场动态特性,并通过仿真和试验揭示了放电通道振荡对凹坑形貌的影响规律。（2）复合材料基体与增强体微观熔蚀过程研究。依据颗粒增强金属基复合材料物性特点,分析其在放电击穿后能量转化过程;在考虑界面热阻存在的情况下,计算复合材料导热系数,以傅里叶传热方程为基础推导出金属基体及颗粒增强体热传导本构数学模型。以紫铜为电极,以铝基碳化硅复合材料为工件,使用二次开发接口将热流密度表达式编译为程序,作为热源加载到两极表面。对两极表面加热及熔化过程进行仿真建模,获得了沿半径及深度方向温度场分布云图,得到了包含熔融基体材料与固态颗粒增强体的熔池形貌。（3）熔融材料流固耦合抛出过程研究。在考虑等离子体振荡基础上,以磁流体动力学和流体力学理论为依据,推导出复合材料抛出数学模型。建立了熔融液态金属基体与颗粒增强体的材料抛出流固耦合动力学模型,使用二次开发接口将材料抛出数学模型编译为程序,作为放电抛出速度条件。研究了高压作用下放电区域磁流体力对熔池内熔融金属及颗粒增强体运动影响,探究了熔融金属夹带颗粒增强体抛出的微观过程,同时,得到了电极和工件蚀除体积随时间变化规律。（4）残余材料重凝微观过程研究。结合材料相变理论,考虑复合材料物性及相变过程的特殊性,分析各相材料性态演化及凝固过程。以流场仿真结果作为结构场初始条件,在结构场中建立了各相材料凝固模型,实现了流固耦合单向仿真分析,得到了熔融材料随时间相变过程,获得了重凝层内裂纹尖端应力重分布状态以及残余材料固化后的放电凹坑微观表面形貌。使用扫描电镜对凹坑表面形貌和表面裂纹分布情况进行观测,试验结果验证了仿真的正确性。（5）颗粒增强金属基复合材料电火花加工材料蚀除过程全周期分析。基于已有的独立仿真模型,构建热力磁流耦合场的多场耦合模型,开展复合材料电火花加工材料蚀除过程全周期分析。以紫铜为电极,建立颗粒增强金属基复合材料放电击穿过程、熔蚀过程、抛出过程以及凝固过程完整仿真模型,考虑不同放电参数的影响,研究了电加工参数对放电区域材料蚀除体积、电极相对损耗率以及残余材料冷却过程中多相材料性态演化和微观表面形貌影响规律。结果显示,随着放电能量增加电极相对损耗率也在增加,试验结果验证了仿真结果的正确性。
张斌[8]（2020）在《TBM刀盘疲劳裂纹扩展寿命预测研究》文中研究指明针对长大隧道工程中全断面隧道掘进机（TBM）施工面临的长距离独头掘进、施工环境恶劣导致的TBM刀盘疲劳开裂问题,对某型TBM刀盘疲劳裂纹扩展寿命进行预测研究,并分析了结构的安全性。介绍了TBM、刀盘的结构组成及工作原理,采用CSM模型计算了滚刀受力值,建立了刀盘有限元模型,分析了刀盘结构的静动态特性;静载作用下,刀盘结构最大应力84.449 MPa,刀盘的最大变形为1.375 mm,刀盘前六阶固有频率59.249 Hz～135.83 Hz,不会与外载荷共振,表明刀盘设计是合理的。建立了含多点热源（盘形滚刀及主轴承）的TBM刀盘温度场计算模型,分析了刀盘结构热-力耦合应力分布规律并进行了刀盘结构优化,优化后最大应力下降了7.15%;获取TBM刀盘的结构应力,按照正态随机分布理论确定结构应力的载荷-时间历程,构建多地质、多工况的合成载荷,采用雨流计数法进行统计计数,编制了典型地质下刀盘载荷谱,并为进一步计算TBM刀盘疲劳裂纹扩展寿命打下基础。根据已有的TBM刀盘疲劳失效统计数据,确定了三处裂纹失效关键区域,利用ANSYS软件分析了疲劳裂纹失效关键区域的裂纹扩展类型和扩展规律,拟合了裂纹深度与等效应力强度因子的函数关系表达式;根据工程实践,确定了初始裂纹尺寸,基于瞬态TBM刀盘不同位置的应力分布,计算了刀盘面板允许裂纹深度尺寸的最大值,提出了TBM刀盘面板损伤容限判据。结合概率断裂力学和Q345D材料疲劳裂纹扩展试验数据,建立了刀盘不同存活率下裂纹扩展速率模型;根据典型地质下刀盘载荷谱计算了TBM刀盘裂纹扩展寿命,分析了TBM刀盘结构安全性;对隧道施工项目进行了跟踪试验,验证了损伤容限判据数值、寿命预测的正确性,研究结果为TBM刀盘疲劳寿命预测提供了重要参考,同时为刀盘检修维护、再制造等提供了科学依据。
米鹏[9]（2020）在《含缺陷搅拌摩擦焊对接接头疲劳强度研究》文中进行了进一步梳理搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding,简称FSW）作为一种固态焊接技术,因其焊接过程中无热裂纹、变形小,疲劳强度较高等优势在有色金属焊接方面得到广泛的应用。在焊接成型过程中,由于工艺特有的原因易产生吻接和隧道两种常见缺陷,目前针对含缺陷搅拌摩擦焊接头疲劳性能的相关探索还相对较少。本文分别针对带吻接缺陷的5083铝合金搅拌摩擦焊对接接头和含隧道缺陷的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊对接接头的疲劳性能进行了分析。论文主要工作有以下几个方面:1.使用维氏显微硬度仪测量两种试件接头焊缝横截面硬度分布,通过硬度分布分析搅拌摩擦焊工艺对铝合金板件焊接接头硬度的影响,对比分析两种铝合金接头的硬度大小;采用MTS809疲劳测试机对两种试件进行疲劳测试,根据疲劳寿命数据建立了对应不同尺寸隧道型缺陷,吻接深度的焊接接头的S-N曲线,通过不同拉伸式样的名义应力-寿命关系探索缺陷对焊接接头疲劳性能的影响;对疲劳断口进行SEM扫描并测量了接头缺陷几何尺寸,观察裂纹萌生区域并分析接头断裂过程;将扫描结果结合名义应力-寿命关系曲线分析,分析缺陷的几何尺寸对试件疲劳性能的影响。2.参照IIW推荐标准中虚拟缺口法对两种试件进行建模,并通过有限元软件ABAQUS对其进行弹性应力应变分析,利用缺陷区域的应力分布判断缺陷尺寸及所在区域对接头力学性能的影响。分别采用缺口应力法进行疲劳寿命预测,并与实验寿命进行对比,研究表明,吻接、隧道等缺陷区域容易形成应力集中现象隧道缺陷所在位置对应力分布有较大影响。3.使用测量得到的硬度,估算接头不同区域的应力应变曲线,对6082-T6铝合金试件进行弹塑性应力应变分析,对比分析塑性变形对接头缺陷区域应力分布的影响;采用局部应力应变法对试件进行疲劳寿命预测,进一步讨论塑性变形对接头疲劳性能的影响;将不同区域硬度的最低值和最高值所估算应力应变曲线分别赋予模型,分析硬度对含缺陷焊接接头疲劳性能的影响;讨论国际焊接学会（IIW）推荐虚拟缺口标准建模与局部应力应变法结合对于此类焊接接头寿命预测的适用性。发现对于含缺陷的搅拌摩擦焊接头,缺口应力法结合IIW推荐虚拟缺口的预测结果明显优于局部应力应变法。
周健波[10]（2020）在《基于IGBT动态模型的电-热-力多物理场耦合失效分析》文中进行了进一步梳理绝缘栅双极晶体管（Insulate-Gate Bipolar Transistor,IGBT）广泛应用于航天、军事及新能源等领域,其可靠性直接决定整个电路系统可靠性。随着IGBT器件在太空、海洋以及沙漠等恶劣环境的使用,其可靠性研究也变得日益困难。由于IGBT器件使用环境复杂不一,传统可靠性模型已不再适用于高可靠性需求场合,此外,现有IGBT动态模型功耗计算精度也亟待提高。针对上述问题,本文开展了IGBT动态模型、功耗计算以及三电平电路多物理场耦合失效仿真研究。主要研究内容包括:（1）首先,针对现有IGBT模型精度低问题,以FZ06NPA045FP01型IGBT为研究对象,建立了基于Simplorer的IGBT动态模型。其次,利用数学插值方法对动态模型进行改进从而提高功耗计算精度,并辅以实验验证改进动态模型准确性。最后,在改进动态模型基础上,分析其运用于多物理场耦合仿真的可行性。（2）以改进IGBT动态模型研究结果为基础,构建了基于Simplorer与MATLAB联合仿真的三电平逆变电路,并运用优化后的功耗仿真正常工况下三电平逆变器电-热-力多物理场耦合的温度场与应力场分布。（3）构建焊料层空洞、焊料层裂纹以及焊料层脱落三种缺陷的有限元模型,仿真不同焊料层缺陷对IGBT结温和焊料层塑性应变的影响。在此基础上,研究不同功率循环条件下焊料层塑性应变分布情况,并获得其数学分布规律。实验结果表明,相比传统动态模型,改进动态模型具有较高的仿真精度,功耗计算精度提升10%以上;正常工况下结温变化引起的应力与应变远小于材料所能承受极限,且焊料层缺陷会加速塑性应变增长趋势,并形成正反馈效应,使得功率器件迅速失效。焊料层缺陷仿真结果表明:焊料层脱落对结温影响最大,其次是焊料层裂纹,焊料层空洞影响最小;焊料层裂纹对塑性应变影响最大,焊料层脱落次之,焊料层空洞影响最小。综合上述研究,拟合仿真结果得到焊料层缺陷、功率循环与塑性应变之间的数学关系,进而实现了焊料层寿命状况评估与预计,取得了良好的预测效果。
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。
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。
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。
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 钢桥疲劳研究现状 |
| 1.2.1 钢桥疲劳研究进展 |
| 1.2.2 疲劳寿命评估方法 |
| 1.3 钢桥腐蚀研究现状 |
| 1.3.1 腐蚀破坏类型 |
| 1.3.2 腐蚀影响因素 |
| 1.3.3 腐蚀预测模型 |
| 1.3.4 腐蚀试验研究 |
| 1.4 钢桥腐蚀疲劳研究现状 |
| 1.4.1 腐蚀疲劳定义 |
| 1.4.2 腐蚀疲劳破坏机理 |
| 1.4.3 腐蚀疲劳影响因素 |
| 1.5 火灾高温后残余应力研究现状 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第二章 焊接过程有限元分析理论 |
| 2.1 焊接过程有限元分析的特点 |
| 2.2 焊接有限元模型的简化 |
| 2.3 焊接温度场分析计算的基本理论 |
| 2.3.1 传热学经典理论 |
| 2.3.2 焊接温度场的基本方程 |
| 2.3.3 非线性瞬态温度场热传导的有限元求解 |
| 2.4 焊接应力与变形场分析的基本理论 |
| 2.4.1 屈服准则 |
| 2.4.2 流动准则 |
| 2.4.3 强化准则 |
| 2.4.4 热弹塑性理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 焊接接头温度场与应力场数值分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 试件设计 |
| 3.3 有限元模型建立 |
| 3.3.1 建立三维几何模型 |
| 3.3.2 给定材料性能参数 |
| 3.3.3 单元选择与网格划分 |
| 3.3.4 移动热源选取与施加 |
| 3.3.5 采用生死单元技术 |
| 3.4 焊接热-应力耦合场有限元分析 |
| 3.4.1 瞬态温度场分析 |
| 3.4.2 焊接应力场分析 |
| 3.5 焊后火灾高温处理对焊接热-应力耦合场的影响 |
| 3.5.1 焊后火灾高温荷载施加 |
| 3.5.2 焊后火灾高温处理对温度场的影响 |
| 3.5.3 焊后火灾高温处理对应力场的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 焊接接头疲劳寿命有限元分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 腐蚀坑模型静力有限元分析 |
| 4.2.1 腐蚀坑的形成机理及其形貌探究 |
| 4.2.2 腐蚀坑有限元模型建立 |
| 4.2.3 有限元计算结果分析 |
| 4.3 FE-SAFE疲劳寿命分析 |
| 4.3.1 FE-SAFE软件介绍 |
| 4.3.2 FE-SAFE疲劳分析过程 |
| 4.3.3 不同工况下的疲劳寿命结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 复杂环境与应力场作用下焊接接头疲劳试验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 试验概况 |
| 5.2.1 材性拉伸试验 |
| 5.2.2 加速腐蚀试验 |
| 5.2.3 火灾高温试验 |
| 5.3 疲劳试验 |
| 5.3.1 试验设备及加载方案 |
| 5.3.2 试验现象及结果 |
| 5.4 试验结果分析与讨论 |
| 5.4.1 S-N曲线拟合 |
| 5.4.2 疲劳断口分析 |
| 5.4.3 疲劳损伤分析 |
| 5.4.4 对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论和展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 钢-UHPC桥面板的研究现状 |
| 1.2.1 超高性能混凝土(UHPC) |
| 1.2.2 钢-UHPC桥面铺装研究现状 |
| 1.3 钢桥铺装层温度与荷载共同作用研究现状 |
| 1.4 钢桥面铺装层裂缝研究现状 |
| 1.4.1 正交异性板裂缝 |
| 1.4.2 钢桥面铺装层裂缝 |
| 1.4.3 铺装层裂缝研究现状 |
| 1.5 断裂力学基本理论 |
| 1.5.1 裂缝基本类型 |
| 1.5.2 裂缝尖端的位移场与应力场 |
| 1.5.3 应力强度因子 |
| 1.6 组合结构力学特点 |
| 1.7 研究内容与技术路线 |
| 1.7.1 研究内容 |
| 1.7.2 技术路线 |
| 第二章 钢-UHPC组合桥面沥青铺装构造细节受力特性研究 |
| 2.1 ABAQUS模型的建立 |
| 2.1.1 模型尺寸的选取 |
| 2.1.2 基本假定及边界条件 |
| 2.1.3 热力耦合模型 |
| 2.2 铺装层不同状态的有限元分析 |
| 2.2.1 铺装层完好状态下的受力分析 |
| 2.2.2 铺装层产生横向裂缝时的受力分析 |
| 2.2.3 铺装层产生纵向裂缝时的受力分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 沥青铺装层横向裂缝应力强度因子敏感性分析 |
| 3.1 沥青铺装层表面横向裂缝 |
| 3.1.1 铺装层开裂对裂缝尖端应力的影响 |
| 3.1.2 沥青层铺装层AC厚度与模量对裂缝尖端应力的影响 |
| 3.1.3 UHPC铺装层模量与厚度对裂缝尖端应力的影响 |
| 3.1.4 车速对裂缝尖端应力的影响 |
| 3.2 沥青铺装层底部横向裂缝 |
| 3.2.1 铺装层开裂对裂缝尖端应力的影响 |
| 3.2.2 沥青层铺装层AC厚度与模量对裂缝尖端应力的影响 |
| 3.2.3 UHPC铺装层模量与厚度对裂缝尖端应力的影响 |
| 3.2.4 车速对裂缝尖端应力的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 沥青铺装层纵向裂缝应力强度因子敏感性分析 |
| 4.1 沥青铺装层表面纵向裂缝 |
| 4.1.1 铺装层开裂对裂缝尖端应力的影响 |
| 4.1.2 沥青层铺装层AC模量与厚度对裂缝尖端应力的影响 |
| 4.1.3 UHPC铺装层模量与厚度对裂缝尖端应力的影响 |
| 4.1.4 车速对裂缝尖端应力的影响 |
| 4.2 沥青铺装层底部纵向裂缝 |
| 4.2.1 铺装层开裂对裂缝尖端应力的影响 |
| 4.2.2 沥青层铺装层AC模量与厚度对裂缝尖端应力的影响 |
| 4.2.3 UHPC铺装层模量与厚度对裂缝尖端应力的影响 |
| 4.2.4 车速对裂缝尖端应力的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 铺装层裂缝疲劳扩展寿命分析 |
| 5.1 裂缝疲劳扩展模型 |
| 5.2 应力强度因子增幅ΔK的确定 |
| 5.3 BP神经网络预测模型的建立 |
| 5.3.1 BP神经网络的基本原理 |
| 5.3.2 BP神经网络训练样本的选取 |
| 5.3.3 神经网络预测模型的建立 |
| 5.3.4 神经网络预测模型的检验 |
| 5.4 各参数对疲劳扩展寿命的影响分析 |
| 5.4.1 沥青铺装层底部横向裂缝 |
| 5.4.2 沥青铺装层表面横向裂缝 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文研究结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 进一步设想 |
| 攻读学位期间发表的科研成果 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 钢桥面铺装层动力学研究现状 |
| 1.2.2 钢桥面铺装层温度场研究现状 |
| 1.2.3 钢桥面铺装层裂缝疲劳扩展研究现状 |
| 1.2.4 钢桥面铺装层动水压力研究 |
| 1.3 大跨径钢桥沥青铺装层裂缝损伤调查 |
| 1.3.1 裂缝分类 |
| 1.3.2 国内两座大跨径钢桥沥青铺装层的病害情况 |
| 1.4 裂纹类型及应力强度因子的计算 |
| 1.4.1 裂纹的类型 |
| 1.4.2 应力强度因子的计算 |
| 1.5 存在的问题 |
| 1.6 研究内容与技术路线 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第二章 热力耦合作用下钢桥面铺装层裂缝有限元分析 |
| 2.1 ABAQUS热力耦合作用模型的建立 |
| 2.1.1 基础模型的建立 |
| 2.1.2 创建温度场模型 |
| 2.1.3 创建动力学模型 |
| 2.1.4 创建热力耦合模型 |
| 2.1.5 创建耦合下的裂缝模型 |
| 2.2 热力耦合铺装层不同工作状态下的有限元分析 |
| 2.2.1 铺装层完好状态下的有限元分析 |
| 2.2.2 铺装层产生横向裂缝时的有限元分析 |
| 2.2.3 铺装层产生纵向裂缝时的有限元分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于水-温度-行车荷载耦合作用下铺装层裂缝应力强度因子敏感性分析 |
| 3.1 纵向裂缝下的应力强度因子敏感性分析 |
| 3.1.1 纵向裂缝下动水压力下的敏感性分析 |
| 3.1.2 纵向裂缝下不同车速下的敏感性分析 |
| 3.1.3 纵向裂缝下不同荷载作用下的敏感性分析 |
| 3.1.4 纵向裂缝下不同铺装层厚度与模量的敏感性分析 |
| 3.1.5 纵向裂缝下不同铺装层裂缝深度的敏感性分析 |
| 3.2 横向裂缝下的应力强度因子敏感性分析 |
| 3.2.1 横向裂缝下动水压力下的敏感性分析 |
| 3.2.2 横向裂缝下不同车速下的敏感性分析 |
| 3.2.3 横向裂缝下不同荷载作用下的敏感性分析 |
| 3.2.4 横向裂缝下不同铺装层厚度与模量的敏感性分析 |
| 3.2.5 横向裂缝下不同铺装层深度的敏感性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 水-温-荷载耦合作用下的铺装层寿命预估 |
| 4.1 裂缝疲劳扩展模型 |
| 4.2 模型系数的确定 |
| 4.3 应力强度因子增幅的确定 |
| 4.4 建立BP神经网络预测模型 |
| 4.4.1 基本原理 |
| 4.4.2 基本模型 |
| 4.4.3 选取样本 |
| 4.4.4 神经网络预测模型的建立 |
| 4.4.5 神经网络预测模型的检验 |
| 4.5 疲劳扩展下的铺装层寿命敏感性分析 |
| 4.5.1 纵向裂缝下疲劳扩展的铺装层寿命敏感性分析 |
| 4.5.2 横向裂缝下疲劳扩展的铺装层寿命敏感性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 攻读学位期间取得的学术成果 |
| 参考文献 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 三维应力强度因子的进展 |
| 1.3 结构损伤识别研究现状进展 |
| 1.4 结构疲劳破坏研究现状 |
| 1.5 本文研究主要内容 |
| 2 扩展有限元方法及神经网络算法基本理论 |
| 2.1 断裂力学基本理论 |
| 2.1.1 裂纹的分类 |
| 2.1.2 裂纹尖端应力场和位移场 |
| 2.1.3 应力强度因子与K准则 |
| 2.2 扩展有限元方法 |
| 2.2.1 水平集方法 |
| 2.2.2 位移场离散格式 |
| 2.2.3 算例分析· |
| 2.3 神经网络算法 |
| 2.3.1 BP神经网络概述 |
| 2.3.2 BP神经网络的算法原理 |
| 2.3.3 算例分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 离心叶轮应力强度因子计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于ABAQUS的扩展有限元方法 |
| 3.2.1 相互作用积分方法 |
| 3.2.2 ABAQUS中扩展有限元方法计算流程 |
| 3.3 叶轮进口位置应力强度因子求解 |
| 3.3.1 几何模型介绍及边界条件设置 |
| 3.3.2 裂纹面位置选择 |
| 3.3.3 应力强度因子计算结果 |
| 3.3.4 应力强度因子随裂纹长度的变化规律 |
| 3.3.5 应力强度因子随裂纹位置的变化规律 |
| 3.3.6 裂纹面形状因子研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于BP神经网络的叶轮结构损伤识别 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 裂纹敏感性研究 |
| 4.2.1 模态分析理论基础 |
| 4.2.2 固有频率对裂纹的敏感性研究 |
| 4.2.3 裂纹尖端位移场对裂纹的敏感性研究 |
| 4.2.4 裂纹尖端应变场对裂纹的敏感性研究 |
| 4.3 基于BP神经网络的裂纹损伤识别 |
| 4.3.1 神经网络的过拟合问题 |
| 4.3.2 Softmax层原理介绍 |
| 4.3.3 基于应变差的裂纹位置识别 |
| 4.3.4 基于应变差的裂纹长度预测 |
| 4.4 基于BP神经网络的应力强度因子预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 轴流叶片疲劳寿命分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于ABAQUS的低周疲劳分析 |
| 5.2.1 基于能量释放率的Paris准则 |
| 5.2.2 Direct Cyclic分析步介绍 |
| 5.2.3 疲劳分析参数设置 |
| 5.2.4 疲劳寿命分析算例 |
| 5.3 轴流叶片振动特性及疲劳寿命分析 |
| 5.3.1 模型基本参数介绍 |
| 5.3.2 轴流叶片振动特性分析 |
| 5.3.3 共振载荷下的叶片疲劳寿命分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外对搅拌摩擦焊搭接接头强度研究现状 |
| 1.2.1 搅拌摩擦焊搭接接头界面迁移研究 |
| 1.2.2 搅拌摩擦焊搭接接头疲劳强度的影响因素 |
| 1.3 国内外对疲劳寿命预测研究 |
| 1.4 搅拌摩擦焊接头存在的常见缺陷及其研究 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 搅拌摩擦焊搭接接头试验及分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 疲劳测试 |
| 2.2.1 试验材料 |
| 2.2.2 试验方法 |
| 2.3 试验结果及分析 |
| 2.3.1 恒幅加载结果分析 |
| 2.3.2 两级加载结果分析 |
| 2.4 疲劳断口分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 搅拌摩擦焊搭接接头疲劳寿命预测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于缺口应力法预测疲劳寿命 |
| 3.2.1 缺口应力法简介 |
| 3.2.2 建立有限元模型 |
| 3.2.3 焊接接头应力分析 |
| 3.2.4 FSW搭接接头疲劳寿命预测 |
| 3.3 基于线弹性断裂力学法预测疲劳寿命 |
| 3.3.1 线弹性断裂力学法简介 |
| 3.3.2 建立有限元模型 |
| 3.3.3 焊接接头有限元分析 |
| 3.3.4 影响应力强度因子的因素 |
| 3.3.5 FSW搭接接头疲劳寿命预测 |
| 3.4 隧道缺陷对疲劳寿命影响 |
| 3.4.1 建立不含隧道缺陷模型 |
| 3.4.2 对不含隧道缺陷焊接接头进行应力分析 |
| 3.4.3 分析隧道缺陷对应力强度因子的影响 |
| 3.4.4 隧道缺陷对FSW搭接接头疲劳寿命的影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 搅拌摩擦焊搭接接头两级加载疲劳寿命预测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于线性累积损伤理论的疲劳寿命研究 |
| 4.2.1 线性累积损伤理论简介 |
| 4.2.2 基于线性累积损伤理论对疲劳寿命分析及预测 |
| 4.3 基于非线性累积损伤理论的疲劳寿命预测 |
| 4.3.1 非线性累积损伤理论简介 |
| 4.3.2 基于非线性累积损伤理论疲劳寿命预测 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间学术研究成果 |
| 0前言 |
| 1 点焊数值分析 |
| 1.1 静态理论分析 |
| 1.2 局部应力分析 |
| 1.3 结构应力分析 |
| 1.4 断裂力学分析 |
| 2 点焊试验及有限元分析 |
| 2.1 点焊试验 |
| 2.2 点焊有限元分析 |
| 3 点焊疲劳评估方法 |
| 3.1 载荷-寿命法 |
| 3.2 名义应力法 |
| 3.3 热点应力法 |
| 3.4 局部法 |
| 3.5 缺口应力法 |
| 3.6 断裂力学法 |
| 3.7 等效结构应力法 |
| 3.8 其他评估方法 |
| 3.9 疲劳评估方法对比 |
| 4 结论 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景 |
| 1.1.1 颗粒增强金属基复合材料及其应用 |
| 1.1.2 颗粒增强金属基复合材料加工技术 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电火花加工机理研究现状 |
| 1.2.2 颗粒增强金属基复合材料电火花加工研究现状 |
| 1.3 论文的研究意义及主要研究内容 |
| 1.3.1 论文的研究意义 |
| 1.3.2 论文的主要研究内容 |
| 第二章 电火花加工放电过程研究 |
| 2.1 放电过程分析 |
| 2.1.1 放电击穿与箍缩效应分析 |
| 2.1.2 放电通道振荡特性分析 |
| 2.1.3 放电通道消逝过程分析 |
| 2.2 放电通道等离子体振荡及磁流体力数学建模 |
| 2.2.1 等离子体振荡数学模型 |
| 2.2.2 磁流体力数学模型 |
| 2.3 放电模型的建立 |
| 2.3.1 边界条件与击穿过程仿真建模 |
| 2.3.2 放电通道磁场模型 |
| 2.3.3 材料参数及仿真参数确定 |
| 2.4 放电过程仿真分析 |
| 2.4.1 放电击穿过程结果分析 |
| 2.4.2 放电通道振荡特性结果分析 |
| 2.4.3 放电通道消逝过程结果分析 |
| 2.4.4 放电通道振荡对凹坑形貌的影响及结果分析 |
| 2.5 放电通道振荡特性试验 |
| 2.5.1 试验条件 |
| 2.5.2 试验结果与分析 |
| 本章小结 |
| 第三章 颗粒增强金属基复合材料熔蚀过程研究 |
| 3.1 颗粒增强金属基复合材料熔蚀过程分析 |
| 3.1.1 放电区域电热转换过程分析 |
| 3.1.2 铝基碳化硅复合材料导热系数计算 |
| 3.2 颗粒增强金属基复合材料熔蚀模型的建立 |
| 3.2.1 电火花加工热传导本构数学模型 |
| 3.2.2 材料物性选取及相变处理 |
| 3.2.3 铝基碳化硅复合材料熔蚀过程仿真建模 |
| 3.3 材料熔蚀仿真与结果分析 |
| 3.3.1 铝基碳化硅复合材料温度场变化过程分析 |
| 3.3.2 铝基碳化硅复合材料熔池形貌变化过程分析 |
| 本章小结 |
| 第四章 熔融材料抛出过程研究 |
| 4.1 熔融材料抛出过程分析 |
| 4.2 熔融材料抛出模型的建立 |
| 4.2.1 材料抛出机理探讨 |
| 4.2.2 材料抛出数学模型 |
| 4.2.3 铝基碳化硅复合材料抛出过程仿真建模 |
| 4.3 材料抛出仿真与结果分析 |
| 4.3.1 金属基体抛出及凹坑形成过程分析 |
| 4.3.2 颗粒增强体抛出过程分析 |
| 4.3.3 材料蚀除体积及电极相对损耗率分析 |
| 本章小结 |
| 第五章 残余材料凝固过程研究 |
| 5.1 材料凝固过程及残余应力分析 |
| 5.1.1 材料凝固过程分析 |
| 5.1.2 材料残余应力分析 |
| 5.2 材料凝固模型的建立 |
| 5.3 材料凝固仿真与结果分析 |
| 5.3.1 材料凝固过程结果分析 |
| 5.3.2 凹坑残余应力变化过程结果分析 |
| 5.4 铝基碳化硅复合材料凹坑表面裂纹观测试验 |
| 5.4.1 试验条件 |
| 5.4.2 试验结果与分析 |
| 本章小结 |
| 第六章 颗粒增强金属基复合材料蚀除过程全周期分析 |
| 6.1 颗粒增强金属基复合材料电火花加工仿真条件 |
| 6.2 电火花加工材料蚀除过程全周期仿真与结果分析 |
| 6.2.1 放电参数对温度分布影响 |
| 6.2.2 放电参数对熔池形貌影响 |
| 6.2.3 放电参数对材料抛出过程影响 |
| 6.2.4 放电参数对电极相对损耗率影响 |
| 6.2.5 放电参数对凝固过程影响 |
| 6.3 颗粒增强金属基复合材料高效抛出方法仿真结果对比分析 |
| 6.4 铝基碳化硅复合材料蚀除试验 |
| 6.4.1 试验条件 |
| 6.4.2 试验结果与分析 |
| 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间获批的专利 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 TBM 刀盘国内外研究现状 |
| 1.2.1 TBM刀盘国内研究现状 |
| 1.2.2 TBM刀盘国外研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第二章 TBM组成及工作原理与有限元静动态分析 |
| 2.1 TBM结构组成与工作原理 |
| 2.2 刀盘结构与工作原理 |
| 2.3 刀盘结构静力分析 |
| 2.4 刀盘结构模态分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 TBM刀盘热-力耦合分析与载荷谱编制 |
| 3.1 TBM刀盘系统热场建模 |
| 3.1.1 盘形滚刀破岩过程热场建模 |
| 3.1.2 盘形滚刀轴承热场建模 |
| 3.1.3 TBM主轴承热场建模 |
| 3.2 TBM刀盘系统热-力耦合理论分析 |
| 3.3 TBM刀盘热-力耦合分析 |
| 3.3.1 TBM刀盘热-力耦合有限元分析 |
| 3.3.2 TBM刀盘结构优化 |
| 3.4 TBM刀盘结构应力获取与载荷谱编制 |
| 3.4.1 TBM刀盘结构应力获取 |
| 3.4.2 典型地质下刀盘载荷谱编制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 TBM刀盘疲劳裂纹扩展类型分析及损伤容限评定 |
| 4.1 应力强度因子求解 |
| 4.2 不同形状比表面裂纹的应力强度因子分析 |
| 4.2.1 刀盘分体面接合处裂纹应力强度因子分析 |
| 4.2.2 刀盘分块最大变形处裂纹应力强度因子分析 |
| 4.2.3 出渣槽处裂纹应力强度因子分析 |
| 4.3 等效应力强度因子分析 |
| 4.4 等效应力强度因子拟合 |
| 4.5 TBM刀盘损伤容限评定 |
| 4.5.1 初始裂纹尺寸α_0 |
| 4.5.2 临界裂纹尺寸α_c |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于概率断裂力学的TBM刀盘疲劳裂纹扩展寿命预测 |
| 5.1 疲劳裂纹扩展参数C和m确定 |
| 5.1.1 疲劳参数C和m变化规律 |
| 5.1.2 不同存活率裂纹扩展速率 |
| 5.2 不同存活率下的疲劳裂纹扩展寿命预测 |
| 5.2.1 TBM刀盘疲劳裂纹扩展寿命预测计算方法 |
| 5.2.2 TBM刀盘疲劳裂纹扩展寿命计算 |
| 5.2.3 TBM刀盘疲劳裂纹扩展寿命分析 |
| 5.3 含裂纹TBM刀盘安全性评价分析 |
| 5.3.1 过载作用下安全性评定 |
| 5.3.2 不同初始裂纹尺寸的安全性评定 |
| 5.4 其它影响因素对疲劳裂纹扩展寿命的影响关系 |
| 5.4.1 TBM刀盘温度升高 |
| 5.4.2 裂纹尖端塑性区 |
| 5.5 工程验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 搅拌摩擦焊原理 |
| 1.3 搅拌摩擦焊研究进展及其应用 |
| 1.3.1 相对熔化极惰性气体保护焊对比分析 |
| 1.3.2 与非熔化极惰性气体保护电弧焊对比分析 |
| 1.3.3 搅拌摩擦焊工艺参数研究现状 |
| 1.3.4 搅拌摩擦焊疲劳性能及其断裂形式研究现状 |
| 1.3.5 搅拌摩擦焊接缺陷对强度影响研究现状 |
| 1.4 搅拌摩擦焊寿命预测重要性及研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 搅拌摩擦焊件实验测试分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 焊缝区横截面硬度测试 |
| 2.3.1 硬度测试结果分析 |
| 2.4 疲劳测试 |
| 2.4.1 测试方法 |
| 2.4.2 两种缺陷对疲劳性能的影响 |
| 2.5 疲劳断口分析 |
| 2.5.1 5083试件不同载荷下断口对比分析 |
| 2.5.2 6082-T6试件不同载荷所对应断口对比分析 |
| 2.5.3 两种缺陷对断裂的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于缺口应力法探索缺陷对疲劳寿命的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 疲劳预测方法简介 |
| 3.2.1 虚拟缺口半径法简介 |
| 3.2.2 缺口应力法理论简介 |
| 3.3 吻接缺陷对疲劳寿命影响 |
| 3.3.1 建立有限元模型 |
| 3.3.2 材料属性 |
| 3.3.3 约束与加载 |
| 3.3.4 焊接接头应力分析 |
| 3.3.5 不同吻接深度对接接头疲劳寿命预测 |
| 3.4 隧道缺陷所在位置对疲劳寿命影响 |
| 3.4.1 有限元建模,约束及加载 |
| 3.4.2 焊接接头应力分析 |
| 3.5 隧道缺陷尺寸对疲劳寿命影响 |
| 3.5.1 焊接接头应力分析 |
| 3.5.2 隧道缺陷对疲劳寿命的影响分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 考虑接头硬度分布的局部应力应变法预测接头疲劳寿命 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 硬度值法估算应力应变曲线 |
| 4.2.1 硬度方法简介 |
| 4.2.2 不同区域应力应变曲线估算 |
| 4.3 缺陷所在位置对疲劳寿命的影响分析 |
| 4.3.1 有限元应力应变分析 |
| 4.3.2 缺陷所在位置对疲劳寿命的影响分析 |
| 4.4 隧道缺陷尺寸对疲劳寿命的影响 |
| 4.4.1 有限元应力应变分析 |
| 4.4.2 基于局部应力应变法预测接头疲劳寿命 |
| 4.4.3 预测寿命-真实寿命对比 |
| 4.5 使用虚拟缺口半径重新建模并预测疲劳寿命 |
| 4.5.1 应力应变分析 |
| 4.5.2 基于局部应力应变法预测接头疲劳寿命 |
| 4.6 硬度分布对疲劳寿命的影响 |
| 4.6.1 有限元应力应变分析 |
| 4.6.2 寿命预测 |
| 4.7 吻接缺陷对疲劳寿命影响 |
| 4.7.1 有限元应力应变分析 |
| 4.7.2 寿命预测 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间学术研究成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 IGBT失效机理研究现状 |
| 1.2.2 IGBT动态模型研究现状 |
| 1.2.3 IGBT焊料层失效研究现状 |
| 1.3 本文主要内容与结构 |
| 第二章 IGBT电气特性与热-力特性分析 |
| 2.1 IGBT基本结构 |
| 2.1.1 IGBT模块概述 |
| 2.1.2 IGBT模块等效电路 |
| 2.1.3 IGBT寄生参数及影响 |
| 2.1.4 器件封装结构 |
| 2.2 IGBT动态过程与功耗评估 |
| 2.2.1 IGBT动态过程 |
| 2.2.2 动态功耗计算 |
| 2.3 IGBT热-力模型 |
| 2.3.1 传热模型理论 |
| 2.3.2 热网络模型 |
| 2.3.3 IGBT结构热变形与热应力分析 |
| 2.3.4 IGBT焊料层热力学特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于IGBT改进动态模型的多物理场耦合分析 |
| 3.1 IGBT动态模型 |
| 3.1.1 动态模型电-热模型分析 |
| 3.1.2 基于Simplorer仿真建模 |
| 3.1.3 基于动态模型的Half-Bridge测试电路 |
| 3.2 改进动态模型 |
| 3.2.1 改进动态模型概述 |
| 3.2.2 改进动态模型数学拟合 |
| 3.3 改进动态模型验证平台及实验 |
| 3.3.1 动态模型实验验证平台搭建 |
| 3.3.2 动态模型实验结果分析 |
| 3.4 基于IGBT改进动态模型的电-热-力耦合分析 |
| 3.4.1 电-热-力耦合分析概述 |
| 3.4.2 有限元模型 |
| 3.4.3 Half-Bridge电路温度场分布 |
| 3.4.4 Half-Bridge电路应力场分布 |
| 3.4.5 仿真与实验结果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 三电平IGBT模块焊料层多物理场耦合失效分析 |
| 4.1 基于改进动态模型的NPC三电平仿真平台 |
| 4.1.1 NPC三电平电路概述 |
| 4.1.2 基于Simplorer与 MATLAB的联合仿真 |
| 4.1.3 三电平电路仿真结果 |
| 4.2 三电平模块正常工况下多物理场耦合分析 |
| 4.2.1 NPC三电平IGBT模块温度场分布 |
| 4.2.2 NPC三电平模块应力与应变分析 |
| 4.3 焊料层缺陷对三电平IGBT模块失效的影响 |
| 4.3.1 三电平IGBT模块焊料层失效概述 |
| 4.3.2 焊料层空洞对器件失效的影响 |
| 4.3.3 焊料层裂纹对器件失效的影响 |
| 4.3.4 焊料层脱落对器件失效的影响 |
| 4.4 基于焊料层缺陷演化机制的失效评估 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
