两级复合载荷下铝合金疲劳寿命预估

高低周或低高周复合载荷作用下的疲劳破坏广泛存在于飞机发动机等结构中。基于多机制损伤耦合模型,分别建立了高低周、低高周两级加载下金属疲劳寿命预估模型。通过LY12CZ铝合金两级加载疲劳试验对提出的低高周复合疲劳寿命预估模型进行了验证,并将其与Miner线性模型进行了对比。结果表明:提出的低高周复合疲劳寿命预估模型预测结果更为准确。     

数值模拟外物损伤对疲劳寿命的影响

利用ANSYS参数化设计语言（APDL）对于外物冲击后的叶片模型循环应力场和剩余疲劳寿命的再分析。将冲击损伤作为初始状态,改变材料本构关系,重新施加疲劳循环戴荷,计算循环座力应变场和低、高周疲劳寿命,并与未受冲击的叶片疲劳分析结果进行了对比。     

循环荷载下岩石塑性应变演化模型

为了准确评估岩石工程在周期性荷载作用下的长期稳定性和安全性,对岩石的循环疲劳塑性应变理论进行了研究。将岩石在循环荷载下的疲劳损伤变量方程,引入累积塑性应变方程中,通过积分变换,推导出高周和低周疲劳循环条件下岩石轴向塑性应变的演化方程;将塑性应变发展理论模型与前人疲劳试验结果进行了比较。结果表明,该模型较好地反映了岩石的轴向塑性应变演化规律,可直接用于疲劳荷载作用下岩石工程作用机理数值分析中。     

随机载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展

基于船舶等工程结构物在服役过程中的受载历程是一个随机过程,提出了一个由应力比和裂纹尖端约束及塑性区尺寸为主要参数计算裂纹张开比来考虑载荷相互作用的疲劳裂纹扩展寿命计算模型.用该模型对几种谱载荷作用下疲劳实验结果进行了预测.预测结果和不考虑裂纹闭合的线性损伤模型及疲劳计算程序FASTRAN预测结果进行了比较,表明本模型能较好地预测谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展.     

基于连续损伤理论的桥面板疲劳损伤分析

随着交通量的增长,公路桥梁的疲劳损伤问题越来越突出.为了保证桥梁的使用安全,对其进行疲劳寿命评估是当前很重要的课题.构建了一种基于连续损伤力学的非线性损伤累积模型,对桥梁主体结构钢筋混凝土桥面板的疲劳损伤进行了数值模拟,得到了其疲劳损伤累积的变化规律和疲劳寿命.计算结果表明,钢筋混凝土桥面板的疲劳损伤在桥梁运行后期增长速度较快,需加以关注;模型计算的疲劳寿命与实验结果比较吻合,证明了该模型的可靠性.     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型，提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法，并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析，并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命，分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明，较高冰速下平台动力响应较小；自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致，这进一步验证了新计算方法的可靠性，为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

某乘用车后副车架疲劳耐久性能改进分析

某乘用车路试时出现后副车架开裂现象,为了解决这个问题,采集道路载荷谱,结合有限元法对该后副车架进行疲劳损伤分析,得到疲劳失效部位与路试开裂位置一致,确定结构薄弱部位并验证疲劳损伤分析的可行性.通过结构局部加强改进设计,再次计算疲劳损伤值,计算结果满足标准,通过路试不再出现开裂现象,满足疲劳特性要求,达到预期目标.     

SnPb焊点结构的高周疲劳行为检测与寿命表征方法

本文对SMT型的SnPb焊点结构（PC基板-SnPb焊料-陶瓷电阻结构）的高周疲劳（2×10^4～1×10^6循环次数）失效行为进行了扫描电子显微镜（SEM）原位观测试验和有限元分析.这些结果表明：SMT型SnPb焊点结构的高周疲劳裂纹主要发生在SnPb焊料与陶瓷电阻结合处（趾或踵toeorheel）,而高周疲劳裂纹扩展主要在SnPb焊料表面或内部,表面疲劳裂纹扩展方向随基板上施加的应力增大而偏向基板一侧.同时,这些裂纹扩展长度与焊点几何形状相关,一般扩展长度在150μm以内并因为焊料与电阻或焊料与基板的界面开裂出现停顿.此外,用ABAQUS软件分析了基板上外加应力与焊料上响应应力间的比例关系.基于试验和有限元分析计算比较,试验中发现的裂纹萌生源及裂纹扩展方向均与有限元计算得到的最大应力或最大应变集中区域相一致.最后,提出了简便预测这类结构的高周疲劳寿命方法,且预测结果与试验结果吻合较好.     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型,提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法,并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析,并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命,分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明,较高冰速下平台动力响应较小;自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致,这进一步验证了新计算方法的可靠性,为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

一种新的缺口件疲劳寿命分布计算模型

提出了一种新的缺口件疲劳寿命分布计算模型。该模型将影响缺口件疲劳寿命分布的因素分成微观结构的不均匀性和缺口根部局部应力应变的分散性两部分,并选择应力场强作为局部应力应变量。前一部分的影响可参考光滑试件的疲劳寿命试验数据获得,后一部分的影响通过蒙特卡洛随机有限元法计算得到,最后将两部分的影响有机结合起来,得到缺口件的疲劳寿命分布。进行了材料LY12CZ的中心孔缺口件的寿命分布算例分析,预测结果与试验结果吻合良好,表明该方法是有效的。     

钢筋混凝土受弯构件正截面疲劳性能数值模拟

为了分析钢筋混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下正截面力学性能随着时间不断变化的过程,用条带法数值模拟疲劳破坏的整个过程.在已有的钢筋和混凝土轴心疲劳本构关系基础上,根据粘结应力分布规律推导出平均截面的材料本构关系,运用条带法分析钢筋混凝土受弯构件的疲劳性能,编制程序进行计算,程序计算结果与疲劳试验结果进行比较.数值模拟和试验结果表明:受压区高度及混凝土和钢筋的应变发展呈现两阶段规律,随着疲劳荷载次数的增加混凝土和钢筋的应力、应变发生重分布现象;程序和试验结果吻合较好.用编制的程序分析钢筋混凝土受弯构件的疲劳性能具有一定的精度,可部分代替冗长、昂贵的疲劳试验.     

基于有限元仿真的食管支架疲劳寿命计算

介绍了食管支架的应用背景及其研究现状,用有限元数值模拟方法计算了食管支架的疲劳寿命.根据实际情况,提出合理的假设与简化条件,完成了几何模型及有限元模型的创建、材料模型的选取及边界条件的正确设置.通过对不同头数、不同丝径的裸架和覆膜支架的疲劳寿命的计算,得出支架丝径越大、头数越多,支架径向刚度和强度就越大,疲劳寿命也越大的结论.建立了食管支架体外加速疲劳试验装置,对不同头数、相同丝径的覆膜支架进行疲劳寿命的试验.试验结果与数值模拟结果一致,证明了数值模拟方法的合理性及有效性.数值模拟与试验相结合能为食管支架的优化设计提供有价值的参考.     

基于随机结构的延寿服役海洋平台管节点疲劳寿命可靠度预测方法

将延寿服役平台管节点在进行疲劳寿命可靠度预测的过程中视为随机结构,基于断裂力学疲劳模型,结合随机有限元法和复合随机振动理论,提出海洋平台管节点随机结构在随机波浪作用下疲劳寿命预测方法.通过算例说明了该方法的实用性和简便性,同时计算结果证明结构随机性会对疲劳寿命可靠度预测产生较大的影响.     

U肋带内隔板钢桥面疲劳性能研究

针对正交异性铁路钢桥面构造细节,开展U肋钢桥面疲劳性能研究,进行了两个足尺钢桥面构件的静载和高周疲劳承载试验,其中试件DECK1纵肋无内隔板,试件DECK2在横梁腹板处纵肋内设置内隔板.试验研究结果表明:纵肋内隔板可有效改善纵肋腹板和横梁帽孔细节部位的受力,提高钢桥面的疲劳强度;与横梁帽孔交汇处的纵肋腹板为疲劳裂纹易发处,两个构件均在此处出现水平向疲劳裂纹;采用有限元计算模型,分析研究了纵肋内增加内隔板对钢桥面受力的影响,计算结果与试验结果吻合.     

混凝土抗拉疲劳剩余强度损伤模型

基于连续体损伤力学理论,建立了各向异性混凝土抗拉疲劳剩余强度衰减模型.模型中采用了基于应变能量释放率空间的边界面模型,通过极限断裂面的不断移动模拟疲劳过程中损伤阈值的不断变化.提出了在高周疲劳过程中损伤模量表达式中的D为一与剩余强度有关的变量的观点,并给出了函数表达式.结合已完成的混凝土疲劳抗拉剩余强度试验,确定了模型的参数,并验证了模型的有效性.     

基于有限元技术的背压活塞的模态分析与疲劳寿命计算

背压活塞是钻井中途油气层测试器的重要零件之一.其工作环境恶劣,受到各种干扰力的作用,容易发生断裂,造成重大事故.利用ANSYS软件,采用区块Lanczos法对背压活塞进行了模态分析,求出了其前六阶固有频率和相应的振型.分别采用兰德格拉夫损伤公式和ANSYS软件中疲劳寿命计算模块对背压活塞进行疲劳分析,计算疲劳寿命分别为1.90年和1.88年,验证了结果的正确性.     

基于ABAQUS平台的邓肯-张E-B和E-ν模型程序开发

基于ABAQUS平台并利用UMAT子程序接口开发了邓肯-张E-B和E-ν模型程序,开发的程序可在一个模型中包含邓肯-张E-B和E-ν 2种不同的本构模型.应用该程序对一已建混凝土心墙堆石坝进行了变形及稳定的数值计算,并与现场实测结果进行了比较.结果表明,数值计算与现场实测的变形变化趋势较为一致.该结果验证了所研制程序的...     

活塞机械疲劳试验的三维接触有限元仿真

针对某活塞机械疲劳试验,以某铝合金活塞为研究对象,采用有限元方法分析了在交变机械载荷作用下活塞销和活塞销座内侧之间接触状态和接触应力的变化,在此基础上确定了活塞疲劳失效的主要位置,这一数值计算结果与试验结果吻合,进而分析了接触对活塞疲劳失效的影响.     

三维裂纹体的断裂分析

采用等参奇性边界单元法求解了三维裂纹体的复合型应力强度因子，并采用Ｆｏｒｍａｎ模型，模拟了三维裂纹体疲劳断裂过程，预估了在等幅和变幅载荷作用下的三维裂纹体的疲劳寿命。文中给出了两个数值算例，其计算值与试验结果比较表明，提出的方法与程序可满足工程分析要求。     

Flip Chip焊点振动疲劳寿命预测模型

应用超单元技术并结合局部／整体三维有限元模型,以Flip Chip封装体系为例,对Flip Chip焊点的振动疲劳可靠性问题进行研究,基于三带技术和高周疲劳关系式,提出了Flip Chip典型焊点的随机振动环境中的振动疲劳寿命预测模型,并把预测得到的振动疲劳寿命和热疲劳寿命进行比较,证实了振动疲劳对Flip Chip焊点寿命影响的重要性。利用应力／应变分析结果,确定了焊点裂缝易产生区。