基于断裂力学的研究疲劳寿命预测工具箱开发

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1、万方数据ADissertationinMechanicalEngineeringDevelopmentofFatigueLifePredictionToolboxBasedonFractureMechanicsByZhaoHaixiangSupervisor：AssociateProfessorWangLeiNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用

2、过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=丘思。学位论文作者签名：赵涛多j日期：20J2．G．Jo学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年困／学位论文作者签名：趣海歹羽签字日期：扣限孑70导师签名：≥茜签字日期：沙心，参．弓口万方数

3、据东北大学硕士学位论文摘要基于断裂力学的疲劳寿命预测工具箱的开发摘要本文疲劳寿命预测的理论基础基于断裂力学。开发环境是MATLAB软件的GUIDE界面编辑器。通过查阅相关文献可知，目前基于断裂力学预测疲劳寿命方面的理论众多。但是国内外对基于断裂力学理论的疲劳寿命预测工具箱开发研究比较少。有些单位针对自身的研究领域开发了寿命预测系统，但是其通用性比较差。并且鉴于保密的原则有许多软件用户是不能使用的。为了解决这一问题本文选用MATLAB作为开发平台，基于断裂力学理论致力于对疲劳寿命预测系统的工具箱的开发。另一方面，断裂力学理论描述了裂纹扩展的真实过程。用

4、断裂力学进行裂纹扩展寿命预测得到的结果比较准确，能为工程解决一些实际问题。因此，本文的研究具有重要的理论意义和应用价值。本文主要研究了疲劳载荷作用下的零构件疲劳寿命的估算问题和损伤容限设计问题。首先，对该系统进行功能分析确定功能模块。其次，对疲劳裂纹扩展速率拟合曲线进行了拟合分析。确定了诸如Pads公式曲线、Walker公式曲线、Forman公式曲线等六种裂纹扩展速率曲线拟合的四种数据处理方法。实现了疲劳裂纹扩展速率公式的四种数据处理方法的拟合过程。再次，研究了恒幅载荷条件下疲劳裂纹扩展寿命的预测方法。该模块实现了常用结构的应力强度因子的获取和裂纹扩

5、展寿命的估算。然后，基于损伤容限理论实现了对裂纹剩余寿命、剩余强度以及检查间隔等方面的估算。再后，研究了变幅载荷的等效方法，实现了变幅载荷条件下的零构件疲劳寿命预测。最后，利用MATLAB将以上内容进行程序实现。完成了本系统的界面编制工作。该系统是基于MATLAB的疲劳寿命预测工具箱的组成部分之一。也可以在MATLAB环境下独立运行。该系统有着良好的拓展移植性和通用性，为广大的疲劳研究工作者和工程技术应用人员提供了一个有力的工具。关键词：断裂力学；寿命预测；MATLAB；裂纹扩展速率曲线拟合；损伤容限设计本课题为国家自然科学基金资助项目(No．509

6、05030)的部分内容万方数据东北大学硕士学位论文AbstractDevelopmentofFatigueLifePredictionToolboxBasedonFractureMechanicsAbstractThetheoreticalbasisoffatiguelifepredictionsystemisfracturemechanicsinthisarticle．TheapplicationtoolisaGUIinterfaceofMATLAB．Throughtherelevantliterature，itshowsthatthereares

7、omanytheoriesaboutfatiguelifepredictionbasedonfracturemechanicstheory．Buttheresearchislittleaboutfatiguelifepredictiontoolbox．Somecompanieshavedevelopedcertainfatiguelif．epredictionsystemaccordingtotheirownneeds．ButitsversatilityisratherpoohAndgiventheprincipleofconfidentiality

8、,userscannotusesomesoftware．Inordertosolvethisproblem，