断裂力学,热疲劳,可靠性,ABAQUS热传导技术分析.ppt

断裂力学 热疲劳 可靠性 ;;断裂力学;线弹性断裂力学(LEFM);确定裂纹失稳扩展的物理量 K：应力强度因子（K准则） G：能量释放率（G准则） *K准则 *G准则 右端是材料抵抗宏观裂纹失稳扩展的韧性参数，是材料本身物理属性，由实验定出。 ;弹塑性断裂力学(EPFM);弹塑性断裂力学准则;J积分准则;疲劳裂纹扩展;疲劳裂纹扩展速率;疲劳设计方法;热疲劳（thermal fatigue）;热疲劳 零件在循环热应力反复作用下产生的疲劳破坏。 高温对热疲劳的影响：在热疲劳过程中由于高温引起材料内部组织结构变化，降低了材料的热疲劳抗力；高温促使表面和裂纹尖端氧化甚至局部熔化，加速热疲劳破坏；零件截面上存在温度梯度，特别是厚壁零件温度梯度更大，在温度梯度最大处造成塑性应变集中，促进热疲劳破坏的发生。另外，高温引起蠕变现象。 ;形成扩展机理：热疲劳裂纹在受热表面热应变最大区域形成，一般有几个疲劳裂纹源，裂纹沿表面垂直受热方向扩展，并向表面内纵深方向发展。 影响因素：热疲劳裂纹与循环温差、零件表面缺口状态以及材料有关。循环温差越大、表面缺口越尖锐，就越容易发生热疲劳。金属材料的热疲劳抗力不但与材料的导热性、比热等热力学性质有关，而且与弹性模量E、屈服极限σs等力学性能有关。所以导热性差的脆性材料，如灰口铸铁容易发生热疲劳破坏。 ; 提高材料热疲劳抗力的途径主要有: (1)尽可能地减少甚至消除零件上的应力集中和应变集中； (2)提高材料的高温强度； (3)提高材料的塑性； (4)降低材料的热膨胀系数。 ;可靠性;最后一式为可靠度的一般表达式;概率断裂力学（PFM）;疲劳可靠性;在疲劳载荷作用下,经过一定的使用寿命后,结构的初始裂纹a0扩展到裂纹尺寸a时,结构的安全性指标常用应力强度因子K或J积分、裂纹长度a、剩余强度S或剩余寿命来判断,其中裂纹扩展剩余寿命N相对于a和K ,更易于测量,并且其分布规律的认识较为统一,基本上认为其服从对数正态分布或威布尔分布。其可靠性模型表征为：R=P{N\N*} 式中: N*为指定或要求的扩展寿命。;ABAQUS 中的热传导特性 -- 稳态响应 -- 瞬态响应 ， 包括自适应时间步长 -- 全套热传导边界条件 -- 材料属性（和载荷）可以是温度相关 -- 热“接触”允许在“接触表面”有热流动 -- 可以方便的将温度场导入热应力分析中 -- 特性 潜热项（由相变产生） 强制对流 应力-热传导耦合分析功能 热传导壳单元(沿厚度方向温度梯度) 空腔辐射(加热炉升温)功能 ;;;热传导例子;温度场与时间关系;温度引起的热应力