多处损伤含孔结构随机裂纹扩展寿命预测

首先基于LY12CZ铝合金平板的中心裂纹扩展速率试验,考虑裂纹扩展速率的随机性,采用三参数对数正态分布表征Paris公式参数的分布特性,建立了LY12CZ随机裂纹扩展分析方法。利用Monte-Carlo法模拟裂纹扩展的随机性,进一步建立了多处损伤(multiple site damage, MSD)含孔结构随机裂纹扩展寿命预测模型,并将模型程序化。通过算例验证分析,该模型能够较准确预测多处损伤含孔结构裂纹扩展寿命,得到结构的失效概率,为含孔结构的MSD评估提供有效的工程分析方法。     

大型构件疲劳裂纹随机扩展寿命的预测

本文利用作者先前提出的疲劳裂纹扩展概率分析模型ｄａ／ｄＮ＝（ΔＫ／Ｋ０）ｍ（ｉ）／Ｚ（ｘ）对裂纹扩展进行数值模拟，进而提出常幅载荷作用下预测大型构件的疲劳裂纹随机扩展寿命的有效方法。数值模拟和以往的实验结果表明，本文所提出的方法能有效地模拟疲劳裂纹的随机扩展过程，推导出其扩展寿命的概率分布函数和进行可靠性分析，预测构件的寿命和推算其最小寿命。     

基于PFM的B级钢侧架耐久性分析

基于概率断裂力学对B级钢货车侧架的圆角细节进行了模拟耐久性试验研究，提出了一种新的通用当量初始缺陷尺寸分布的计算方法，建立了裂纹超越概率模型，从存活概率P, 应力水平σ, 裂纹形成时间t和经济维修极限ae 4个角度评估了结构的损伤度, 并结合实测的应力谱预测了其经济寿命。结果表明，裂纹萌生时间能很好地服从三参数Weibull分布，求得的通用EIFS分布参数通过了K—S检验，拟合效果很好。裂纹超越概率模型可以对结构产生的耐久性损伤进行定量度量，预测的经济寿命随裂纹穿越概率的增加呈现增长的趋势，验证了新的计算     

随机载荷下大型构件疲劳裂纹扩展寿命的预测

本文从影响疲劳裂纹扩展随机性的外因（载荷条件）和内因（材质的分布规律）着手,探讨它们的交互作用对随机载荷作用下构件疲劳裂纹扩展的影响,采用数值模拟的方法,对桥梁、船舶、飞机、特殊容器等大型构件所承受的实际载荷谱以及材料对裂纹扩展的阻力系数等进行模拟,并进而对疲劳裂纹的随机扩展过程进行模拟,提出随机载荷作用下大型构件疲劳裂纹扩展寿命的预测及其可靠性分析方法．     

随机卸荷岩体裂纹流变断裂模型与数值模拟

针对卸荷裂纹发生的随机性,发生时间的滞后性特点,采用岩石断裂力学和流变力学,结合Monte-Carlo方法描述岩体裂纹的随机分布,研究随机卸荷裂纹扩展的时效特性,建立随机卸荷岩体裂纹流变断裂模型及数值方法,并提出卸荷岩体裂纹止裂判据。以最小应力σ3卸荷为例,探索不同卸荷条件下,随机卸荷裂纹的萌生、流变扩展规律。研究结果表明:随着最小应力σ3的卸荷,岩体裂纹瞬态扩展和流变扩展都增强;最小主应力接近0 MPa时,对最小主应力较小的扰动变化,将导致卸荷裂纹的成倍增加。卸荷岩体裂纹的流变断裂与岩石流变过程相似,呈现出衰减流变阶段和定常流变阶段2个阶段。随机卸荷岩体裂纹流变断裂模型合理地解释了岩体裂纹的延迟起裂、流变扩展和止裂,为研究卸荷岩体变形损伤特性提供了细观层面上的理论依据。     

复合材料双面修理边缘裂纹铝合金厚板的静态和疲劳特性

通过静态和疲劳试验验证了复合材料双面胶接修理边缘裂纹铝合金厚板的效果。采用无损探伤方法考察了疲劳试验过程中铝合金结构裂纹长度与补片脱粘分布的关系。建立修理结构有限元模型,分析了胶层应力分布以及裂纹长度、补片脱粘情况对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明:修理提高了破坏强度和疲劳寿命,降低了裂纹处应力水平及裂纹扩展速率;胶接面剪应力分布与疲劳试验检测脱粘扩展相匹配,成抛物线形;结构胶的粘接性能是影响修理效果的关键因素;在裂纹附近胶接面不脱粘的情况下,裂纹扩展速率较低,实际修理可通过控制脱粘范围的方法,将裂纹扩展速率维持在较低水平,提高修理效果。     

裂纹尖端损伤区内细观变形的测量

用莫尔格子方法测量了韧性材料扩展裂纹尖端前方１ｍｍ２范围内细观变形场。由位移场计算了应变场分布。观察了裂纹尖端区域内孔洞的形成与扩展。宏观裂纹扩展与原始裂纹方向成±４５°方向前进。实验发现，在细观区域内裂纹尖端εｙｙ应变分布有奇异性，但是在静止裂纹阶段，不是ＨＲＲ奇异性，在扩展裂纹阶段也不是单ｌｏｇ奇异性。实验测量了距裂纹尖端 ０．１ｍｍ处的应变 εｙｏ，当裂纹扩展时该应变保持为常量，有希望可以代表材料韧性。     

飞机机轮轮毂结构疲劳可靠性分析

提出了结构疲劳可靠性计算模型．该模型以结构初始疲劳质量的描述为基础,考虑裂纹扩展的随机性,建立了以裂纹长度为判据的结构失效功能函数,并用ＪＣ法和一次二阶矩法计算飞机机轮轮毂在不同循环次数下的裂纹超过数概率．同时分析了疲劳裂纹扩展的分散性对结构疲劳可靠度的影响．最后,用实物疲劳试验结果对上述方法给出的预测结果进行了验证,验证结果证明该方法是合理的．     

飞机机轮轮毂结构疲劳可靠性分析

提出了结构疲劳可靠性计算模型。该模型以结构初始疲劳质量的描述为基础,考虑裂纹扩展的随机性,建立了以裂纹长度为判据的结构失效功能函数,并用ＪＣ法和一次二阶矩法计算飞机机轮毂在不同循环次数下的裂纹超过数概率。同时分析了疲劳裂纹扩展的分散性对结构疲劳可靠度的影响,最后,用实物疲劳试验结果对上述方法给出的预测结果进行了验证,验证结果证明该方法是合理的。     

管道中表面裂纹的疲劳扩展研究

基于核反应堆结构的破前漏（ＬＢＢ）分析，采用损伤力学方法，研究了压力管道和容器中表面裂纹在循环载荷作用下的疲劳扩展问题，得到了表面裂纹在不同的初始形状和载荷条件下扩展、贯穿和形状演化的一些基本规律。研究结果表明，对于一个小尺寸的表面裂纹，当它刚好扩展成为贯穿壁面的裂纹时，壁厚与该贯穿裂纹的长度之比总是在一定范围内。这对于部件的ＬＢＢ分析是很有意义的。     

基于Liouville方程的管节点疲劳寿命可靠度预测方法

通过建立Liouville概率密度演化方程来求解疲劳裂纹扩展尺寸的概率密度函数,以预测海洋平台管节点疲劳寿命的可靠度.通过频域与时域计算相结合的方式分析交变应力的随机过程统计特性,采用基于标准正交基的随机过程展开法,将结构交变应力的随机过程分解为确定时间函数与独立随机变量系的线性组合形式,将裂纹扩展速率方程变换为第一类随机微分方程,从而建立了Liouville概率密度演化方程,并运用数值方法对其求解.同时,通过算例验证了该方法的有效性.结果表明,所提出的方法与Monte-Carlo模拟方法的计算结果较吻合.     

焊接接头疲劳裂纹扩展随机模型

用随机过程理论与试验数据相结合的方法建立了焊接接头疲劳裂纹扩展的随机模型,根据随机模型分析了焊接接头疲劳裂纹扩展的统计规律。     

水工混凝土结构裂缝主要成因挖掘的粗集方法

研究水工混凝土结构裂缝的主要成因,采取适当措施控制裂缝,从而改善水工混凝土结构的耐久性.本文运用粗集理论,提出水工混凝土结构裂缝主要成因挖掘的方法.首先,建立水工混凝土结构裂缝-成因模式信息表,然后对产生裂缝的可能原因进行压缩或约简,删除可能成因中的冗余信息,从而挖掘出裂缝产生的主要原因.最后将该方法用于某重力拱坝裂缝主要成因的分析当中,得到水位和温度是该坝在运行过程中裂缝产生和发展的主要影响因素的结论,该结论与大坝的实际运行情况相一致,说明该方法是可行的.     

腐蚀疲劳裂纹扩展的马尔可夫链模型及实验验证

在腐蚀环境下对LY12CZ铝合金试验件进行疲劳裂纹扩展实验,通过高倍显微镜观测并记录裂纹长度及相应的循环数。基于腐蚀条件下疲劳裂纹扩展数据的分散性及统计特性,提出用马尔可夫链模型模拟腐蚀疲劳裂纹的扩展,建立腐蚀疲劳裂纹扩展规律的概率模型,得到给定疲劳寿命时的裂纹超出数概率分布和给定裂纹长度时的疲劳寿命累积概率分布。将模拟结果与实验结果进行比较表明:马尔可夫链模型能够相当好地描述腐蚀疲劳裂纹扩展规律,为飞机结构的寿命预测提供参考。     

材料统计特性对裂纹扩展规律的影响

从材质的不均匀分布是疲劳裂纹扩展速率变动的主要内在这一观点出发，将材料特性沿着裂纹扩展路径的变化处理为一个随机过程，讨论了几组相关长度对材料特性的自相关函数与其计算区间大小之间关系的影响，通过实验验证，给出了材料对裂纹扩展的阻力系数Ｚ（Ｘ）的自相关函数及其概率分布函数，并对裂纹扩展速率表达式中有关参数进行了分析，探讨了利用较大尺寸的裂纹扩展实验数据来推导短裂纹扩展规律的可能性。     

三维表面裂纹扩展过程中的形状变化

本文对拉伸、弯曲以及它们的组合载荷作用下三维表面疲劳裂纹扩展过程中其形状的变化规律进行了理论推导和实验验证，并提出了弯曲载荷作用下裂纹形状比的实验公式。     

裂缝对预应力混凝土结构耐久性影响的试验研究

通过预应力混凝土裂缝状态试件 (共两组 ,每组 1 0个工况 )在碳化、氯离子侵蚀环境下的试验研究 ,提出了预应力混凝土裂缝状态试件的制作及试验方法 ;探讨了裂缝对预应力混凝土耐久性影响的机理及成因 ;着重研究了不同水灰比、不同裂缝宽度、不同保护层厚度等因素对预应力混凝土裂缝状态试件的耐久性影响程度及规律 ,所得结论对预应力结构耐久性设计与评估具有一定的参考价值     

断裂控制爆破裂纹扩展的高速摄影试验研究

本文通过对不同材质爆破高速摄影试验的观察和分析,揭示了在不同爆破方法下裂纹发展的基本规律以及裂纹长度和扩展速度.试验还发现在不同的爆破方法下其裂纹发展有明显的差异.     

CFL加固RC梁裂纹扩展的实验研究

对纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)加固钢筋混凝土(RC)构件的疲劳主裂纹扩展规律进行了实验研究,其疲劳性能及耐久性的研究具有重要意义.对5根碳纤维薄板(CFL)加固RC梁进行常幅疲劳实验,观察其裂纹扩展的整个过程.记录裂纹扩展及荷载挠度变化数据,分析了构件在常幅荷载作用下其裂纹扩展的规律.通过对试验数据的拟合,得到了裂纹扩展速率的半经验公式.拟合结果表明,裂纹扩展速率的对数与柔度变化的对数具有良好的线性相关性.     

营运期间桥梁裂缝处治方法研究

裂缝是桥梁运营过程中各种病害中最常见的一种,虽然不会直接影响桥梁的使用,但是对桥梁的耐久性有着显著的负面影响。针对裂缝的长度、宽度、所在部位、产生原因的不同提出几种各有特点的裂缝处理方法,供同行参考。