● 摘要
本文基于连续介质损伤力学理论，为钛合金梯度复合结构的疲劳寿命研究提供了一种分析方法。论文主要工作包括以下几个部分：
1．建立梯度结构的疲劳损伤演化模型。首先根据梯度复合结构的特点，将梯度结构分为基材区和过渡区。对于基材区材料采用常规的单一材料损伤演化模型。对于过渡区材料则认为材料在不同位置具有不同的损伤演化参数。
2．识别基材区材料和过渡区材料的损伤演化参数。对于基材区材料，直接采用飞机结构材料手册提供试验数据进行参数识别。对于过渡区材料，进行了两种基材按各占50%混合配比的试件的疲劳性能试验，根据该试验结果和基材的疲劳试验结果给出过渡区材料的损伤演化参数变化规律。
3．建立梯度复合结构的有限元模型。利用分层法，即在过渡区将材料分为若干层，同一层材料参数设为相同，不同层材料参数按某一函数规律变化，然后各层按照常规有限元方法进行网格划分，进行梯度复合结构的力学分析。
4．采用损伤力学-有限元数值解法进行梯度复合结构的疲劳寿命分析。利用前述梯度结构的建模方法，并结合ANSYS软件的二次开发，将损伤演化分析模块与有限元应力分析模块有机结合，通过迭代计算考虑损伤演化过程中损伤场与应力场的耦合作用，最终得到典型梯度复合结构的疲劳寿命与损伤演化特性。
5．将梯度材料应用到齿轮工作接触面处改进齿轮弯曲疲劳性能。建立单质圆柱渐开线齿轮模型与功能梯度材料应用与齿面接触区的圆柱渐开线齿轮模型，对其进行弯曲应力有限元计算，并对其弯曲疲劳寿命进行预测，对比单质齿轮，分析结果表明：将功能梯度材料应用到齿轮上是可行的。
本文的研究工作将连续损伤力学原理和方法应用到梯度复合结构的疲劳问题中，为该种新型结构的疲劳寿命分析提供了一种有效解决方法。
关键词：梯度材料，疲劳寿命，分层模型，有限元计算、齿根弯曲疲劳
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