基于损伤力学分析的工程构件抗疲劳优化设计

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雅宝题库解析：
损伤力学是一门新的学科，研究材料/结构变形与破坏的规律。损伤力学有两个主要分支：连续介质损伤力学和细观损伤力学。到目前为止，对损伤机理的研究，无论是宏观、细观还是微观，都有待深入和完善。宏观损伤力学理论已在许多工程题目中获得应用，正在成为工程结构疲劳研究与寿命预测的重要分析工具。本文以宏观损伤力学理论为基础，分析研究恒幅循环载荷作用下金属构件疲劳题目，依据不可逆热力学理论建立损伤演化方程和应力―损伤耦合本构方程，根据标准件疲劳试验结果拟合得到损伤演化方程中的材质参数，利用APDL语言将损伤力学分析方法嵌入有限元商用软件ANSYS，建立了损伤力学―有限元解法。以此为基础，本文研究了应力分散孔对板件应力集中的影响，通过损伤分析，探讨了应力分散孔孔径大小和位置的优化对板件疲劳寿命的影响；研究了在裂尖打止裂孔的优化和对板件剩余疲劳寿命的影响；研究了连接件钉排布对板件应力、减重和疲劳寿命的综合影响，特别是对“小钉密排代替粗钉”进行了重点讨论。以上研究为工程结构设计选型、疲劳寿命预估和抗疲劳细节优化，提供了理论指导和参考。本文研究表明，应用损伤力学结合有限元计算的方法，能大量减少疲劳试验,为工程设计提供理论指导，大大缩短设计周期，从而大大降低了相关费用，不仅具有重要的工程应用价值，而且具有重大的社会经济效益。