基于小裂纹理论的多轴疲劳荷载下金属裂纹扩展行为分析

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11302150
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0802.固体强度、损伤、断裂与疲劳
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

This project is aimed to study the multiaxial fatigue loading crack growth problem by employing the short crack theories, accumulate the experimental data, investigate the short crack growth law, quantify the influences of material properties, loading types and other factors on the short crack growth with the help of short crack threshold, and analyze the non-propagating short crack forming conditions as well. It consists of two main parts. The first one is the experimental measurements of the short crack growth behaviors under multiaxial loading, which include the measurement of the growth direction and rate of the short crack on the thin-walled tubes made of different materials under constant multiaxial proportional and non-proportional loading and the measurement of the length of the non-propagating short crack on the thin-walled tubes made of different materials under constant multiaxial proportional and non-proportional loading. The second one is the study of the fundamental theory problems about the short crack growth behaviors under multiaxial loading. In this part, we will reveal the short crack growth law under constant multiaxial proportional and non-proportional loading based on the experimental data, predict the short crack growth direction with the help of numerical method, build the analytic or semi-analytic expressions of the short crack growth thanks to the short crack threshold, quantify the influences of sizes, materials, and other parameters on the short crack growth, analyze the forming conditions and length of the non-propagating short cracks and correct the theoretical results according to the experimental data.
本项目旨在借助小裂纹理论研究多轴疲劳荷载下裂纹扩展问题,积累试验数据,并在此基础上结合小裂纹门槛值,探讨多轴荷载下小裂纹扩展规律,量化材料性质、荷载方式等因素对小裂纹扩展的影响,分析不扩展小裂纹形成条件。主要包括两部分内容:(1)多轴荷载下小裂纹扩展行为的试验测量。测量不同材料薄壁圆管表面小裂纹在等幅多轴比例、非比例荷载下的扩展方向及速率;测量不同材料薄壁圆管表面在等幅多轴比例、非比例荷载下不扩展小裂纹长度。(2)多轴荷载下小裂纹扩展行为基本理论问题研究。根据试验结果揭示小裂纹在等幅多轴比例、非比例荷载下的扩展规律;借助数值方法预测小裂纹扩展方向;结合小裂纹门槛值研究多轴疲劳荷载下小裂纹扩展的解析或半解析表达式;量化尺寸、材料等参数对小裂纹扩展的影响;分析不扩展小裂纹形成条件及长度大小;根据试验数据对理论结果进行修正。

结项摘要

本项目借助小裂纹理论研究了多轴疲劳荷载下裂纹萌生扩展规律,积累了试验数据,并在此基础上结合小裂纹门槛值,探讨了多轴荷载下材料的本构关系,小裂纹扩展规律,量化了材料性质、荷载方式等因素对材料本构关系的影响,分析了不扩展小裂纹形成条件,推演出了一种针对多轴疲劳数据的数据前处理方法。主要包括四部分内容:(1)针对非比例加载中最重要的非比例度问题,结合转动惯量方法与塑性增量法,得到了反映加载路径形状的非比例度计算方法,并数值化了转动惯量法计算非比例度过程,结合极转动惯量法把此方法推广到一般情况。分析了等效应力强度因子,应力集中系数等不同参数对小裂纹扩展速率的影响。(2)根据推导出的小裂纹扩展解析方法,量化了门槛值、疲劳极限等材料参数对小裂纹扩展速率及不扩展小裂纹长度的影响,并进一步把不扩展小裂纹研究扩展到3维情况。(3)推演出了适用于非恒定荷载下的多轴疲劳本构关系计算流程。引入非比例度对背应力演化的影响,提高了对于多轴荷载下材料本构关系的预测精度. 较好的描述了不同形状、不同幅值的非比例应变路径下的应力响应,同时此方法对非对称加载下的棘轮效应或应力松弛现象均有较好的预测效果。该模型较好地反映出在多轴非比例加载下材料响应对于路径的依赖性。(4)提高了随机荷载数据前处理能力,可提前过滤采集过程中的噪音及对材料不产生损伤的小幅值荷载数据,大大提高了数据处理能力。与偏应力空间结合进一步提高了运算能力。与力学参数结合得到了可对路径追踪并自定义过滤半径的多轴过滤方法,并实现了其数值化。通过实验方法验证了上述相关计算结果的有效性,部分研究结果已经发表。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Non-proportional hardening models for predicting mean and peak stress evolution in multiaxial fatigue using Tanaka’s incremental plasticity concepts
使用田中增量塑性概念预测多轴疲劳中的平均和峰值应力演变的非比例硬化模型
  • DOI:
    10.1016/j.ijfatigue.2015.07.027
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Fatigue
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Marco Antonio Meggiolaro;Hao Wu;Jaime Tupiassú Pinho de Castro
  • 通讯作者:
    Jaime Tupiassú Pinho de Castro
狭长缺口根部萌生的小裂纹扩展分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    力学季刊
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴昊;仲政;高玉魁
  • 通讯作者:
    高玉魁
A general class of non-linear kinematic models to predict mean stress relaxation and multiaxial ratcheting in fatigue problems – Part II:Generalized surface translation rule
一类通用非线性运动学模型,用于预测疲劳问题中的平均应力松弛和多轴棘轮效应 — 第二部分:广义表面平移规则
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Fatigue
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Marco Antonio Meggiolaro;Jaime Tupiassú Pinho de Castro;Hao Wu;Eleazar Cristian Mejia Sanchez
  • 通讯作者:
    Eleazar Cristian Mejia Sanchez
金属材料多轴非比例低周疲劳寿命预测概述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    力学季刊
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴昊;仲政
  • 通讯作者:
    仲政
Analysis on the Behavior of Nonpropagating Fatigue Cracks under Steep Stress Gradients
陡应力梯度下非扩展疲劳裂纹行为分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Advances in Materials Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu, Hao;Lu, Qiuying
  • 通讯作者:
    Lu, Qiuying

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其他文献

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    2016
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    岳海振;张艺宝;刘卓伦;弓健;蒋璠;张辉;吴昊
  • 通讯作者:
    吴昊

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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