大型船用构件力学性能测试平台关键零部件疲劳寿命分析-机械制造及其自动化专业论文.docx

江苏科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于： (1)必威体育官网网址□，在 年解密后适用本授权书。 (2)不必威体育官网网址□。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日 摘要 摘要 I I 摘 要 12MN 船用构件力学性能测试平台(以下简称平台)作为船舶舾装装备工程实验中 心的主要设备之一，对于提升我国船舶舾装装备的关键生产工艺，加强新材料、新技 术的研究和开发有着重要意义。对其进行疲劳强度与寿命分析，不仅有助于掌握平台 的可靠性与使用寿命，及时发现薄弱环节，而且还可以降低制造成本，减少不必要的 材料浪费，为以后类似大型产品的疲劳设计作为参考。 本文以近代力学理论、疲劳强度理论、有限元理论为基础，以有限元软件 ABAQUS 和疲劳分析软件 MSC.Fatigue 为主要手段对该平台进行有限元分析与疲劳寿命估算。 具体研究内容如下： (1)对平台关键零部件各种工况进行静态力学分析，将子模型法应用到大型设备的 有限元计算当中，为下面的疲劳裂纹估算提供数值条件。 (2)采用局部应力应变法，提出了平台疲劳裂纹萌生寿命的计算方法及步骤，并利 用数学统计的方法编制了平台的载荷谱；利用疲劳分析软件 MSC.fatigue 计算出了关 键零部件疲劳裂纹萌生寿命，并将疲劳降低系数与疲劳裂纹萌生寿命进行关联对比， 研究两者的关系。 (3) 采用断裂力学相关理论对关键零部件疲劳裂纹扩展进行分析，并利用基于应 力的外推法计算出关键零部件的应力强度因子；最后根据 Paris 公式的推导形式，利用 Matlab 工具编程，最终计算出关键零部件的疲劳裂纹扩展寿命。 研究表明：平台在使用过程中局部产生会应力集中，有限元子模型法可以有效解 决大型设备有限元分析时的困难。由于在疲劳破坏的情况下，没有明显的塑性变形和 载荷的重新分配，局部应力集中处疲劳强度较低；疲劳降低系数是影响疲劳裂纹萌生 寿命的重要因素；疲劳裂纹在一定条件下才会发生扩展，即应力循环下的最大与最小 应力之差决定裂纹是否扩展；关键零部件的裂纹扩展寿命远远小于裂纹萌生寿命，需 要制定合理的检修制度，来避免关键零部件在使用过程中裂纹的急剧扩展。 关键词：试验平台；疲劳寿命；有限元分析；裂纹萌生；裂纹扩展 江苏科技大学工学硕士学位论文 江苏科技大学工学硕士学位论文 II II Ab Abstract PAGE PAGE VI Abstract The large test platform for marine member mechanics performance ( “platform”be called for short after here)as a one of the main equipment ship for outfitting equipment center ,it has important significance to improve our ship outfitting equipment key production process, strengthen the new materials and new technology research and development. As the first multifunctional test platform for marine member mechanics in domestic, the fatigue strength design and analysis for the platform, not only help to improve the platform reliability and service life, timely find the weak links, but also can reduce the manufacturing cost, reduce unnecessary waste of materials. At the same time, it can provide a reference for the similar product’s fatigue design in the future. Based on the modern mechanics theory, fatigue strength theory, the finite element th