基于隨機性的金屬焊接結構損傷斷裂研究.pdf

1、對于那些長期經受交變載荷作用的金屬機械零件和工程構件，疲勞破壞是一種主要的破壞形式。用確定性的方法進行疲勞分析時，所得到的疲勞壽命都是一個確定的值。然而，結構的疲勞又是一個受到大量不確定因素影響的極其復雜的現(xiàn)象，因此，從概率和統(tǒng)計的角度對金屬結構進行疲勞分析是十分必要的。 本文從隨機因素對疲勞損傷的影響出發(fā)，對金屬結構的疲勞損傷問題進行了研究。首先，對金屬構件的疲勞損傷特性作了理論分析，分析了應力—應變與疲勞壽命的關系，探討了應

2、變疲勞的局部應力應變的隨機性，建立了一種金屬構件疲勞損傷特性定量計算的線性多項式擬合法。與諾伯法[1]對比，該多項式擬合法所構造的線性多項式函數(shù)形式簡單，使用簡便且可以計算諾伯法不能計算的相應隨機變量的方差。算例表明按多項式擬合法確定的結果與諾伯法計算的結果非常接近，該方法為金屬構件的局部應力應變的統(tǒng)計特性的計算提供了一種簡單實用的方法。其次，根據(jù)著名的Miner理論分析了線性疲勞累積損傷理論，考慮到疲勞累積損傷理論同樣會受到各種隨機因

3、素的影響，根據(jù)目前國內外比較成熟的隨機疲勞累積損傷理論，建立了疲勞壽命計算的一階多項式法，與道林公式[2]計算的結果比較，誤差很小，為金屬構件疲勞壽命的預測提供了一種簡便、有效的方法，適合工程應用。另外此方法還可以計算道林公式不能計算的隨機疲勞壽命的方差，進而對疲勞壽命進行可靠性分析。最后，對金屬焊接結構的理論進行了分析，分析了影響金屬焊接結構壽命的因素，給出了金屬材料疲勞裂紋萌生壽命計算公式、焊接接頭疲勞裂紋擴展壽命計算公式，建立了隨