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【6h】

Q460钢材及焊缝金属超低周疲劳延性断裂研究

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摘要

1.1研究背景及意义

1.2微观损伤基本力学参数

1.2.1等效塑性应变

1.2.2应力三轴度

1.2.3罗德(Lode)角

1.3国内外研究现状

1.3.1考虑应力三轴度影响的的相关研究

1.3.2考虑Lode角影响的相关研究

1.4本文主要内容

2延性疲劳断裂模型理论基础

2.1混合硬化模型

2.1.1混合硬化模型

2.1.2混合硬化模型材料参数确定方法

2.1.3混合硬化模型在VUMAT中的实现理论

2.1.4 VUMAT子程序测试分析

2.2 VGM模型

2.3 MMC模型

2.4 XUE模型

2.5 VMX模型

2.5.1 VMX模型理论基础

2.5.2 VMX模型在MUMAT中的实现理论

2.5本章小结

3 Q460钢材及焊缝金属超低周疲劳模拟

3.1 Q460钢材疲劳试验模拟

3.1.1光滑圆棒试件模拟

3.1.2圆周缺口试件模拟

3.1.3槽板试件模拟

3.1.4矩形缺口试件模拟

3.1.5纯剪试件模拟

3.1.6剪拉试件模拟

3.1.7 Q460钢材疲劳试验模拟分析

3.2焊缝金属试验模拟

3.21焊缝光滑圆棒试件模拟

3.2.2焊缝圆周缺口试件模拟

3.2.3焊缝槽板试件模拟

3.2.4焊缝矩形缺口试件模拟

3.2.5焊缝倾斜缺口试件模拟

3.2.6焊缝金属疲劳试验模拟分析

3.3本章小结

4微观损伤断裂模型VMX参数分析

4.1 VMX模型基本参数确定

4.2参数λ影响性分析

4.3参数m影响性分析

4.4参数n、Dc影响性分析

4.5有限元模型影响性分析

4.6本章小结

5 Q460钢材及焊缝金属延性断裂预测

5.1 VMX模型参数校准

5.2 Q460钢材断裂预测分析

5.3钢材焊缝金属断裂预测分析

5.4本章小结

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集

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摘要

钢材在地震作用下会发生具有明显塑性变形特点的疲劳断裂,称为钢材的超低周疲劳延性断裂。近年来国内外学者基于微观损伤断裂机理,针对普通钢材进行了大量的研究,提出了一系列的微观损伤断裂预测模型,并取得了良好的预测结果。然而,对于超低周疲劳延性断裂的研究尚待进一步研究。本文在前人研究基础之上,综合考虑了钢材混合硬化模型的行为特性,提出了关于应力三轴度、罗德角等相关物理因素的断裂预测模型VMX,并考虑了超低周疲劳非线性加载过程对钢材的损伤累积的影响,以及断裂过程的钢材软化行为。通过Fortran语言编译出适用于ABAQUS的VUMAT材料子程序,对Q460钢材与焊缝金属进行了超低周疲劳状态的本构模拟、及断裂预测分析。
  本文介绍了微观损伤断裂模型的相关理论基础,对比分析VMX模型与其他模型的特点,并推导了Voce-Chaboche非线性混合硬化模型以及VMX断裂预测模型在材料子程序VUMAT中的实现理论。将Fortran语言编译的程序嵌入ABAQUS显式分析模块,分别对不同类型、不同加载制度的25个Q460钢材超低周疲劳试件和19个焊缝金属超低周疲劳试件进行了本构模拟;分别对增幅加载制度的6个Q460钢材超低周疲劳试件和6个焊缝金属超低周疲劳试件进行了断裂预测分析,并对VMX模型参数进行了影响性分析。分析结果表明,Voce-Chaboche非线性混合硬化模型对Q460钢材和焊缝金属在循环加载过程中的的混合硬化行为具有良好的适用性,VMX模型对Q460钢材和焊缝金属的超低周疲劳延性断裂预测具有良好的适用性,加载圈与裂缝开展位置均与试验结果吻合良好。利用单元元删除技术,成功模拟出了试件裂缝发展趋势。

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