疲劳S-N曲线预测模型进展综述

疲劳S-N曲线是机械零部件强度设计的基础,但受限于贫样本或者小样本,使得诸多回归和预测模型都建立在各种假设之上。随着机械设备复杂程度的提高,零部件疲劳寿命多种影响因素间的耦合性和竞争性在不断增加;另一方面随着材料性能的发展,疲劳S-N曲线的结构也在改变,这些都使得已有模型无法满足强度设计需求。数据驱动方法能够对不同工况下的寿命数据能够进行深度挖掘,使得疲劳寿命数据的研究焕发新机。首先,对已有的确定性疲劳S-N曲线模型和小量/成组样本下的不确定疲劳S-N曲线模型进行了回顾,并对样本量大小引起的不确定性表达进行描述。其次,对由于材料性能改进导致的疲劳S-N曲线结构变化以及相应的改进模型进行了阐述。再次,介绍了疲劳S-N曲线模型的影响因素如平均应力、尺寸效应、应力集中、工作环境和表面完整性等,进而对数据驱动方法在多影响因素下的S-N曲线回归和预测进行了阐述。最后,对疲劳S-N曲线模型的发展趋势进行了讨论和展望。     

基于断裂力学理论的钢桥疲劳可靠性评估

为了研究钢结构桥梁的疲劳可靠性,使得钢桥在可接受的风险水平下工作.基于断裂力学理论和可靠性分析方法,建立了适用于钢桥的断裂疲劳可靠性模型,同时对模型中的初始裂纹长度a0、临界裂纹长度ac以及疲劳裂纹扩展参数C和m等相关参数进行了分析,并通过可靠性分析方法确定钢桥构件的疲劳可靠度.将该模型应用于一座实际桥梁,通过可靠性理论中的JC法获得了该桥主要构件横梁和下弦杆的疲劳可靠度随累积应力循环次数的变化规律,为该桥在一定的目标可靠指标下进行服役提供了理论依据.     

基于可靠性理论的桅杆焊缝风振疲劳分析

根据某一地区风荷载的分布规律 ,得到不同方向不同风速的累积时间 ,模拟风压脉动时程曲线 ;建立桅杆结构的空间有限元模型 ,计算结构在风荷载作用下的响应 ;得到不同方向不同风速作用下纤绳节点板焊缝的应力循环次数和应力幅 ;根据Miner线性累积损伤准则 ,得到总应力循环次数和等效应力 ;以节点焊缝的极限疲劳循环次数作为随机变量 ,基于可靠性理论 ,计算得到不同服役期节点焊缝的疲劳可靠性 .     

基于动态剩余S-N曲线的线性疲劳寿命预测模型

为估算结构在变幅载荷下的疲劳寿命,在动态剩余S-N曲线的基础上,结合材料的退化规律,对材料受载过程中的累积疲劳损伤进行了量化,提出了一种预测变幅载荷下线性疲劳损伤预测模型。根据热轧16Mn钢和20Cr2Ni4A标准圆柱齿轮多级载荷下疲劳寿命试验数据,对提出模型的疲劳寿命预测能力进行了验证。结果表明：基于强度退化的线性疲劳寿命预测模型相对传统Miner法则和材料记忆退化累积模型的预测结果更接近试验结果,具有较高的预测精度。     

混凝土疲劳寿命P-S-N曲线的试验

文中应用可靠性研究方法,在讨论混凝土疲劳寿命概率分布的基础上,进行了载荷与寿命关系的试验研究,求出了混凝土P-S-N曲线,得到了对数中值寿命、90%存活率及疲劳寿命的分散性随负荷增加的变化规律,从而为可靠性设计奠定了基础.     

基于断裂力学理论的钢桥疲劳可靠性评估（英文）

为了研究钢结构桥梁的疲劳可靠性,使得钢桥在可接受的风险水平下工作。基于断裂力学理论和可靠性分析方法,建立了适用于钢桥的断裂疲劳可靠性模型,同时对模型中的初始裂纹长度a0、临界裂纹长度ac以及疲劳裂纹扩展参数C和m等相关参数进行了分析,并通过可靠性分析方法确定钢桥构件的疲劳可靠度。将该模型应用于一座实际桥梁,通过可靠性理论中的JC法获得了该桥主要构件横梁和下弦杆的疲劳可靠度随累积应力循环次数的变化规律,为该桥在一定的目标可靠指标下进行服役提供了理论依据。     

桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋概率S-N曲线研究

为研究桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋的疲劳特性,对HRB500钢筋标准试件进行对称循环荷载下轴向拉压疲劳试验,得到不同应力水平下HRB500钢筋标准试件的疲劳寿命及其累积失效概率.在此基础上,以相关系数p和Theil不等系数u作为估计精度评价指标,对3种常用的三参数威布尔分布参数估计方法进行对比研究,并用精度最高的灰色预测法对HRB500钢筋标准试件疲劳寿命的威布尔分布参数进行估计,得到不同应力水平下HRB500钢筋疲劳寿命分布函数.最后,基于Kohout-Vêchet方程,建立全应力水平范围内可靠指标为4.2的HRB500钢筋概率S-N曲线.本文的研究成果可为服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋疲劳寿命预测模型的建立提供试验依据.     

建筑用铝合金的疲劳性能试验

作为一种建筑金属材料,铝合金对应力集中和裂纹比较敏感。经过固熔热处理、人工时效、挤压成型等处理后,铝合金构件的疲劳强度相对较低,抗疲劳能力差。为研究6061-T 6和6005-T 5两种典型的铝合金材料的疲劳性能,通过常规试验方法分别对这两组铝合金光滑板试件进行了轴向拉伸疲劳试验。在循环次数为104~2×106时测定了两种材料的S-N曲线。试验结果发现:铝合金的疲劳强度大致与抗拉强度成正比,抗拉强度高的疲劳强度也高。     

ANSYS的疲劳分析方法及应用

文章首先介绍了大型软件ANSYS分析疲劳寿命的可以实现的功能,并阐述了ANSYS疲劳分析的基本步骤,最后结合一个实例展示了分析的过程并给出了结果。     

30CrMo的疲劳实验研究

超声加速疲劳实验是共振式的加速疲劳实验,试样需要满足和系统共振的条件.疲劳实验用试样通过设计获得,狗骨形试样是常用的超声疲劳试样.用超声加速疲劳技术研究了30CrMo的超声疲劳性能.试验获得了30CrMo的S-N曲线,疲劳寿命曲线呈现缓慢下降的趋势.对30CrMo的高周和超高周疲劳断口进行了电镜扫描实验,结果发现,断口疲劳裂纹都起源于试样表面或次表面,呈现出裂纹表面萌生机制和典型的裂纹放射状扩展方式.     

基于专用机床传动精度的尺寸链可靠性设计

利用偏微分方程法求解尺寸链中的公差分配问题,对影响专用机床传动精度的主轴箱体零件进行尺寸链可靠性设计,避免常规平面尺寸链计算方法浪费工艺能力和工艺能力不足的问题.建立以尺寸链中任意一个尺寸环作为函数的数学模型,对其求全微分;采用等公差分配原则对公差进行合理的分配和换算;按实际工程经验确定参数.这种方法不仅使用方便有效,能够满足工艺要求,而且也能够保证通用机床箱体零件的加工质量,为在可靠性设计中定量分析专用机床传动精度提供依据.     

基于人工神经网络的航空轴承疲劳可靠性分析

提出一种人工智能方法进行航空轴承疲劳可靠性分析.通过二次多项式近似拟合温度场效应,建立热弹流润滑效应下航空轴承接触应力分析模型,同时考虑热弹流润滑效应、材料属性以及疲劳强度修正系数的随机性,结合应力-强度干涉理论,运用人工神经网络法完成疲劳可靠性分析,基于改进的一次二阶矩法完成可靠性灵敏度分析.数值算例表明,建立的可靠性分析模型能正确反映热弹流润滑效应对航空轴承接触疲劳的影响.与传统蒙特卡罗方法相比,提出的智能方法具有良好的全局搜索能力和高效的计算性能,并通过无交互方差分析滚动轴承疲劳试验对可靠性灵敏度分析结果进行了验证.     

以可靠度为基础的起重机金属结构疲劳许用应力计算

给出了基于可靠度的疲劳强度的许用应力计算公式．当结构抗疲劳损伤强度Ｑ和结构疲劳损伤量Ｄ均为正态分布或对数正态分布时，疲劳许用应力与可靠度有一一对应关系，并可用显式表示．     

基于JC方法计算构件疲劳断裂的可靠性

实际结构疫劳裂的可靠性分析,由于受到各种不确定因素的影响,难以得到各状态变量的概率分布形式,因此无法采用传统的可靠性理论计算其可靠度及失效概念。该文通过采用验算点方法并用实例说明,在工程实际中,能够同时考虑载荷、等非正态随机变量对疲劳裂纹扩展的影响,并能够在已知各状态变量的情况下,方便地计算可靠性指标与失效的概率值。该方法对研究实际结构的疲劳断裂破坏的可靠性及疲劳寿命具有较好的实用性。     

盘形制动器工作参数的模糊可靠性设计

从机械可靠性设计理论及模糊数学理论出发,给出了盘形制动器工作参数的模糊可靠性设计方法,并附有应用实例。     

提升机主轴疲劳强度的模糊可靠性设计

将模糊可靠性理论应用于提升机主轴的疲劳强度设计中,建立了提升机主轴疲劳强度的模糊可靠性设计数学模型,介绍了它的设计方法,并给出了算例。算例中通过分析比较,说明了模糊可靠性设计的合理性和先进性。     

Reliability Analysis Based on a Nonlinear Fatigue Damage Accumulation Model

A modified nonlinear fatigue damage accumulation model based on the Manson-Halford theory was presented,and the new model was developed for fatigue life prediction under constant and variable amplitude loading, which took the effects of the load interactions and the phenomenon of material＇s strength degradation into account. The experimental data of the 30 Cr Mn Si A and the LY-12 cz from literature were used to verify the proposed model. And from the good agreement between the experimental data and predicted results,we can see it clear that the proposed method can be applied to predicting fatigue life under different loadings.     

基于响应面和MCMC的齿轮接触疲劳可靠性

针对齿轮接触失效,建立带有安装与制造误差的齿轮参数化模型,通过大变形显式动力学仿真软件来模拟齿面动态接触应力.然后,根据应力-强度干涉模型,建立齿轮响应面状态函数.为了提高齿轮响应面功能函数的拟合精度,提出了一种基于响应面和Markov chain Monte Carlo(MCMC)的可靠性分析方法,并进行可靠性灵敏度分析,以定量概率反映安装误差、制造误差及外载荷等随机因素对齿轮传动可靠性的影响程度.最后,将Monte Carlo模拟100 000次的计算结果与所提方法的结果进行比较,验证了可靠性分析方法的正确性.