機械設(shè)計及理論專業(yè)畢業(yè)論文多尺度下裂紋斷裂過程區(qū)力學特性分析

1、機械設(shè)計及理論專業(yè)畢業(yè)論文 精品論文 多尺度下裂紋斷裂過程區(qū)力學特性分析關(guān)鍵詞：核電設(shè)備 環(huán)境致裂 多尺度方法 有限元法 應(yīng)力應(yīng)變 裂紋斷裂 力學特性摘要：以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研

2、究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過

3、程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。正文內(nèi)容 以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性

4、； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了

5、彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用AB

6、AQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端

7、區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值

8、，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試

9、樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出

10、緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力

11、和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容

12、和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過

13、程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學

14、特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1

15、/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。

16、借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變

17、場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是

18、影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型

19、，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的

20、關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用

21、平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影響，結(jié)果說明，裂紋擴展長度對試樣整體應(yīng)力應(yīng)變分布影響不大，而對裂紋尖端區(qū)域有較大影響； 6介觀尺度上比照分析了彈性模量為210GPa和420GPa時在裂紋擴張過程中的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，結(jié)果說明彈性模量對應(yīng)力的影響較大而對應(yīng)變的影響不明顯。 本文研究成果為進一步分析研究裂紋尖端斷裂過程區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀況，以及EAC裂紋擴展定量預(yù)測研究奠定了一定的理論根底。以應(yīng)力腐蝕破裂SCC為代表的環(huán)境致

22、裂EAC問題是影響核電設(shè)備長期平安運行的關(guān)鍵問題，而裂紋尖端微觀區(qū)域的力學狀態(tài)是影響環(huán)境致裂裂紋擴展速率的重要因素之一。借助多尺度方法，本文對裂紋斷裂過程區(qū)力學特性進行了分析和研究。 主要完成研究內(nèi)容和取得成果如下： 1利用有限元軟件計算出緊湊拉伸試樣的裂紋尖端應(yīng)力強度因子K1值，其結(jié)果與理論值一致，從而驗證了利用ABAQUS計算裂紋尖端相關(guān)斷裂參量的可行性； 2在研究內(nèi)聚應(yīng)力等相關(guān)理論的根底上，推導(dǎo)出了研究尺度與材料彈性模量的近似關(guān)系，并確定了介觀尺度上的彈性模量； 3在宏觀尺度上建立了全局有限元計算模型和子模型，得到了裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布，結(jié)果說明利用子模型技術(shù)獲得比擬準確的裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場分布是可行的； 4在介觀尺度上利用平均晶粒尺度的方式建立了裂紋沿晶擴展模型，得到了裂紋尖端斷裂過程區(qū)的微觀應(yīng)力應(yīng)變場； 5當應(yīng)力強度因子為30MPa.m1/2時，分析了介觀尺度上在裂紋沿晶擴展過程中裂紋長度對Mises應(yīng)力、最大主應(yīng)力和應(yīng)變的影