目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 熱機疲勞研究發(fā)展簡史 1
1.2 單軸熱機疲勞損傷與壽命預(yù)測理論發(fā)展概況 3
1.2.1 線性累積損傷模型 4
1.2.2 損傷函數(shù)模型 4
1.2.3 應(yīng)變范圍劃分模型 5
1.2.4 斷裂力學(xué)模型 6
1.2.5 工程經(jīng)驗?zāi)Ｐ?6
1.3 多軸熱機疲勞的概念 7
1.4 多軸熱機疲勞研究簡況 8
1.4.1 等效應(yīng)變幅模型 8
1.4.2 修正多軸度因子模型 9
1.4.3 修正Smith-Watson-Topper參數(shù)模型 9
1.4.4 修正Fatemi-Socie-Kurath模型 10
1.4.5 基于裂紋尖端鈍化模型的壽命預(yù)測模型 10
1.4.6 其他模型 11
參考文獻 12
第2章 常溫多軸循環(huán)本構(gòu)關(guān)系基礎(chǔ) 15
2.1 多軸循環(huán)塑性本構(gòu)關(guān)系中的強化模型 15
2.1.1 等向強化模型 15
2.1.2 隨動強化模型 16
2.2 多軸增量循環(huán)塑性本構(gòu)理論 17
2.2.1 多軸增量塑性理論概述 17
2.2.2 屈服函數(shù) 19
2.2.3 流動法則 20
2.2.4 硬化法則 26
2.3 考慮非比例附加強化的多軸循環(huán)塑性本構(gòu)關(guān)系 31
2.3.1 非比例循環(huán)加載下的附加強化特性 31
2.3.2 雙面多軸循環(huán)塑性本構(gòu)模型 33
2.3.3 考慮瞬時非比例加載的雙面多軸本構(gòu)模型 38
2.4 增量塑性方法算例 47
2.5 增量塑性方法應(yīng)用時需要注意的問題 60
參考文獻 61
第3章 常溫多軸低周疲勞理論 62
3.1 多軸疲勞的定義 62
3.2 多軸低周疲勞理論概述 62
3.2.1 等效應(yīng)變準(zhǔn)則 63
3.2.2 主應(yīng)變準(zhǔn)則 64
3.2.3 最大剪切應(yīng)變準(zhǔn)則 64
3.2.4 應(yīng)力應(yīng)變混合形式的疲勞準(zhǔn)則 66
3.2.5 循環(huán)塑性功的疲勞準(zhǔn)則 66
3.3 多軸臨界面法理論 68
3.3.1 臨界面原理 68
3.3.2 基于權(quán)函數(shù)臨界面的確定方法 70
3.3.3 基于最大剪切應(yīng)變范圍權(quán)平均臨界面的確定方法 71
3.3.4 基于臨界面法的多軸疲勞準(zhǔn)則 75
3.3.5 基于損傷支配的統(tǒng)一型臨界面多軸疲勞損傷模型 77
3.4 基于損傷支配的變幅多軸疲勞壽命預(yù)測方法 80
3.4.1 基于相對應(yīng)變的多軸循環(huán)計數(shù)方法 80
3.4.2 基于依賴載荷路徑的多軸循環(huán)計數(shù)方法 82
3.4.3 臨界面上疲勞損傷參量的確定 87
3.4.4 變幅/隨機多軸載荷下疲勞壽命預(yù)測方法流程 88
3.4.5 基于損傷支配類型的多軸疲勞損傷估算方法 89
3.4.6 基于損傷支配類型的多軸疲勞壽命預(yù)測方法驗證 90
3.5 基于能量-臨界面法的多軸疲勞壽命預(yù)測方法 99
3.5.1 基于廣義應(yīng)變能的多軸疲勞損傷參量 99
3.5.2 基于能量-臨界面法的多軸疲勞損傷參量 100
3.5.3 基于能量-臨界面法的多軸疲勞壽命預(yù)測方法驗證 104
3.6 基于權(quán)平均最大剪切應(yīng)變范圍平面的疲勞壽命預(yù)測方法 106
3.6.1 基于權(quán)平均最大剪切應(yīng)變范圍平面的疲勞壽命預(yù)測流程 106
3.6.2 基于權(quán)平均最大剪切應(yīng)變范圍平面的疲勞壽命預(yù)測方法驗證 107
參考文獻 111
第4章 多軸熱機疲勞試驗技術(shù) 115
4.1 熱機疲勞試驗概述 115
4.2 拉扭多軸熱機疲勞試驗系統(tǒng) 116
4.3 拉扭多軸熱機疲勞試件設(shè)計與加工要求 118
4.3.1 多軸熱機疲勞試件設(shè)計 118
4.3.2 多軸熱機疲勞試件加工要求 119
4.4 常溫拉扭多軸低周疲勞試驗技術(shù) 120
4.4.1 拉扭多軸低周疲勞術(shù)語 120
4.4.2 拉扭多軸低周疲勞試驗所用符號 123
4.4.3 拉扭多軸低周疲勞試驗要求及過程 125
4.5 拉扭多軸熱機疲勞試驗技術(shù) 129
4.5.1 拉扭多軸熱機疲勞術(shù)語 129
4.5.2 拉扭多軸熱機疲勞試驗所用符號 130
4.5.3 拉扭多軸熱機疲勞試驗要求及過程 131
4.6 雙軸平面熱機疲勞試驗技術(shù) 140
4.6.1 雙軸平面熱機疲勞試驗系統(tǒng) 140
4.6.2 雙軸平面熱機疲勞試件 141
4.6.3 雙軸平面熱機疲勞試驗加熱系統(tǒng) 141
4.6.4 雙軸平面熱機疲勞試驗測量系統(tǒng) 142
4.6.5 雙軸平面熱機疲勞試件的應(yīng)力-應(yīng)變計算 142
參考文獻 143
第5章 多軸熱機疲勞損傷特性 145
5.1 不同溫度下疲勞裂紋萌生與擴展 145
5.1.1 不同溫度下高溫合金疲勞裂紋萌生與擴展試驗 145
5.1.2 不同溫度下疲勞裂紋萌生與擴展特性 148
5.2 不同載荷模式下多軸熱機疲勞特性 151
5.2.1 試驗材料與試件 151
5.2.2 恒幅多軸熱機疲勞試驗加載類型 151
5.2.3 不同載荷模式下多軸熱機疲勞壽命特征 154
5.2.4 恒幅多軸熱機加載下循環(huán)變形行為 156
5.2.5 恒幅多軸熱機加載下平均應(yīng)力效應(yīng) 159
5.3 不同載荷模式下多軸熱機疲勞微觀斷口分析 161
5.3.1 不同機械相位角加載下微觀斷口分析 161
5.3.2 不同熱相位角加載下微觀斷口分析 162
5.3.3 高溫多軸熱機加載下氧化行為 162
參考文獻 166
第6章 多軸熱機循環(huán)本構(gòu)關(guān)系 168
6.1 高溫循環(huán)本構(gòu)模型概述 168
6.1.1 不考慮材料黏性的彈塑性本構(gòu)模型 168
6.1.2 黏塑性非統(tǒng)一本構(gòu)模型 169
6.1.3 黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型 171
6.2 Chaboche黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型理論 171
6.3 高溫單軸循環(huán)加載下黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型 176
6.3.1 單軸加載下黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型建立 176
6.3.2 單軸加載下黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型算法 179
6.3.3 高溫塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型參數(shù)確定 181
6.4 高溫拉扭多軸加載下黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型 185
6.4.1 多軸拉扭加載下黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型分析 186
6.4.2 多軸拉扭加載下黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型算法 188
6.5 考慮多軸非比例硬化的黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型 189
6.5.1 考慮多軸非比例硬化的黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型中非比例硬化參數(shù)的確定方法 189
6.5.2 考慮多軸非比例硬化的黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型對峰值應(yīng)力的模擬效果 190
6.5.3 考慮多軸非比例硬化的黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型對遲滯回線的模擬效果 194
6.6 多軸熱機加載下循環(huán)黏塑性本構(gòu)模型 196
6.6.1 考慮多軸非比例硬化與動態(tài)應(yīng)變時效的黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型 196
6.6.2 考慮多軸非比例硬化與動態(tài)應(yīng)變時效的黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型中常數(shù)識別 199
6.6.3 考慮多軸非比例硬化與動態(tài)應(yīng)變時效的黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型試驗驗證 201
參考文獻 205
第7章 多軸熱機損傷定量表征方法 208
7.1 多軸低周疲勞損傷定量表征方法 208
7.1.1 基于臨界面的等效應(yīng)變幅確定方法 209
7.1.2 基于臨界面法的多軸低周疲勞損傷定量表征 219
7.1.3 變幅多軸加載下臨界面上疲勞損傷參量確定方法 221
7.2 多軸蠕變損傷定量表征方法 222
7.2.1 蠕變持久方程 223
7.2.2 多軸蠕變損傷定量計算方法 223
7.3 多軸氧化損傷定量表征方法 226
7.3.1 熱機疲勞中的氧化損傷表征理論 226
7.3.2 多軸熱機疲勞中的氧化損傷定量計算方法 229
參考文獻 231
第8章 多軸熱機疲勞損傷累積理論 234
8.1 疲勞損傷累積模型概述 234
8.1.1 疲勞損傷累積理論的概念 234
8.1.2 線性疲勞損傷累積理論 234
8.1.3 非線性疲勞損傷累積理論 236
8.2 熱機疲勞損傷累積理論 242
8.2.1 高溫?zé)釞C疲勞損傷累積理論概述 242
8.2.2 單軸熱機疲勞損傷等效模型 243
8.2.3 基于微裂紋擴展的損傷累積理論 244
8.2.4 基于疲勞-氧化-蠕變的線性損傷累積理論 246
8.2.5 基于等效應(yīng)變能密度的熱機疲勞理論 248
8.2.6 基于壽命分數(shù)的熱機疲勞損傷累積理論 249
8.3 基于損傷等效的多軸熱機疲勞損傷累積理論 250
8.3.1 多軸熱機疲勞等效損傷累積模型 250
8.3.2 基于損傷等效的多軸熱機疲勞損傷累積計算過程 253
8.3.3 基于損傷等效的多軸熱機疲勞損傷累積模型驗證 257
8.4 基于疲勞-氧化-蠕變的多軸熱機疲勞損傷累積理論 261
8.4.1 多軸疲勞-氧化-蠕變損傷累積模型 261
8.4.2 基于疲勞-氧化-蠕變的多軸熱機疲勞損傷累積模型中的各種損傷計算 262
8.4.3 基于疲勞-氧化-蠕變的多軸熱機疲勞損傷累積模型驗證 265
參考文獻 268
第9章 多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法 272
9.1 基于等溫疲勞-蠕變的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法 272
9.1.1 基于等溫疲勞-蠕變的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測原理 272
9.1.2 基于等溫疲勞-蠕變的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法驗證 276
9.2 基于疲勞-蠕變交互作用的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法 280
9.2.1 基于疲勞-蠕變交互作用的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測原理 280
9.2.2 基于疲勞-蠕變交互作用的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法驗證 282
9.3 變幅多軸熱機載荷下疲勞壽命預(yù)測方法 284
9.3.1 考慮蠕變的多軸熱機載荷循環(huán)計數(shù)方法 284
9.3.2 考慮疲勞-蠕變交互作用的變幅多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法 286
9.3.3 考慮疲勞-蠕變交互作用的變幅多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法驗證 289
9.4 基于疲勞-蠕變-氧化損傷的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法 293
9.4.1 基于疲勞-蠕變-氧化損傷的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測原理 293
9.4.2 基于疲勞-蠕變-氧化損傷的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法驗證 294
9.5 基于小裂紋擴展的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法 295
9.5.1 基于小裂紋擴展的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測原理 295
9.5.2 多軸熱機疲勞裂紋擴展速率模型 298
9.5.3 基于臨界面的多軸疲勞裂紋擴展量計算 299
9.5.4 蠕變裂紋擴展計算模型 302
9.5.5 多軸熱機疲勞裂紋擴展計算流程 303
9.5.6 基于小裂紋擴展的多軸熱機疲勞全壽命預(yù)測方法驗證 308
參考文獻 317
第10章 缺口多軸熱機疲勞 320
10.1 缺口局部應(yīng)力應(yīng)變估算方法概述 320
10.1.1 單軸加載下缺口應(yīng)力應(yīng)變估算方法 320
10.1.2 多軸加載下缺口局部應(yīng)力應(yīng)變估算方法 321
10.2 基于虛應(yīng)變修正的缺口局部多軸應(yīng)力應(yīng)變估算方法 324
10.2.1 循環(huán)增量塑性本構(gòu)模型回顧 324
10.2.2 虛塑性應(yīng)變與缺口根部塑性應(yīng)變關(guān)系 326
10.2.3 基于虛塑性應(yīng)變修正的缺口多軸應(yīng)力應(yīng)變估算原理 327
10.2.4 基于虛塑性應(yīng)變修正的缺口多軸應(yīng)力應(yīng)變估算算例 329
10.3 基于虛應(yīng)力修正的缺口局部多軸應(yīng)力應(yīng)變估算方法 332
10.3.1 虛應(yīng)力修正方法 333
10.3.2 統(tǒng)一型Chaboche多軸本構(gòu)模型 337
10.3.3 方法驗證 342
10.4 多軸熱機載荷下缺口應(yīng)力應(yīng)變確定方法 350
10.4.1 Chaboche黏塑性統(tǒng)一本構(gòu)模型 351
10.4.2 增量缺口修正方法 352
10.4.3 多軸熱機加載下缺口應(yīng)力應(yīng)變確定方法驗證 357
10.5 缺口多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法 364
10.5.1 基于溫度變化的疲勞缺口系數(shù)修正方法 364
10.5.2 基于溫度變化疲勞缺口系數(shù)的多軸熱機疲勞壽命預(yù)測 365
10.5.3 缺口多軸熱機疲勞壽命預(yù)測方法驗證 366
參考文獻 374