变幅载荷下铝合金疲劳寿命概率分布的预测方法

研究了超载对ＬＹ１２ＣＺ铝合金疲劳裂纹起始寿命的影响,得出了超载前后带存活率的疲劳裂纹起始寿命的定量表达式．提出了在变幅载荷下,铝合金切口件疲劳裂纹起始寿命概率分布的预测方法,并进行了实验验证．结果表明这种预测方法是切实可行的．     

静力拉伸载荷下纤维金属层板的变形行为

为研究静力拉伸载荷下纤维金属层板变形行为,在标准试验之外引入数字图像关联技术(简称DIC),观测了GLARE2-3/2、GLARE3-3/2和GLARE6-3/2层板试样的应变变化过程.对比分析了获得的应力-应变曲线、应变云图及试样不同位置处的应变随载荷时间历程变化的过程.结果显示:GLARE2-3/2层板试样的应变变化过程均匀稳定,无明显边界效应;GLARE3-3/2层板试样轴向有瞬时的性能退化,横向具有边界效应;GLARE6-3/2铺层试样具有两次瞬时性能退化,横向边界效应与GLARE3层板试样相反.     

高周载荷作用下微动疲劳寿命的预测方法

本文在试验结果和理论分析的基础上，提出了高周载荷作用下微动疲劳寿命的预测公式．     

变幅循环加载下的疲劳寿命估算

根据等效载荷概念分析了在４级应力谱载荷作用下疲劳裂纹扩展试验的结果。本文根据Ｐａｒｉｓ定律推导出等效载荷计算公式,研究结果表明该等效载荷法对疲劳寿命估算较为合理,更符合工程实际。本文的分析方法可为缺陷评定提供有意义的参考。     

多轴载荷下GH4169合金疲劳寿命预测

基于多轴疲劳临界损伤面原理,在对GH4169合金薄壁圆管和缺口试件的高温疲劳特性及有限元应力-应变关系进行分析的基础上,通过引入三轴因子FT,应用von-Mises准则提出了一个能够适用于GH4169合金不同应力状态的多轴疲劳损伤参量.新的损伤参量考虑了临界面上最大剪应变和法向应变对多轴疲劳损伤的不同以及应力状态对多轴疲劳寿命的影响.该多轴疲劳损伤参量不含有经验常数,便于工程应用.利用新的多轴疲劳损伤参量,结合Manson-Coffin方程,建立了新的多轴疲劳寿命预测模型.预测结果表明,该模型较准确地预测了GH4169合金薄壁圆管和缺口试件的高温多轴疲劳寿命.     

纤维金属层板的拉伸性能研究

GLARE是一种先进的混杂层板材料,由高韧度薄铝合金层和高强度玻璃纤维/环氧树脂层交替铺设而成,具有独特的轻质、耐疲劳、耐冲击、高阻燃性和耐腐蚀属性.系统地对GLARE层板进行了静力拉伸测试,展示了铺层结构和铺层类型对其静力学性能的影响,并对混杂模型的适用性进行了验证.结果显示:采用混杂模型法预测GLARE层的轴向弹性模量具有较高的精度,但进行强度预测时对于部分类型的层板需要考虑纤维的桥接作用.     

柴油机活塞的热疲劳寿命预测

按照热疲劳和高温低周疲劳断裂机制研究了柴油机活塞的寿命和安全性评定，采用Ｍｉｓｅｓ当量准则，求出当量应变范围，通过实验证实，它与寿命之间存在着Ｍａｎｓｏｎ Ｃｏｆｆｉｎ公式关系，并把这一表达式推广到复杂应力状态且摆脱结构形状和尺寸的影响，从而可把实验室中利用试件进行的一维状态下疲劳特性的试验结果用于复杂应力状态不同形状和尺寸的构件。最后把这一成果用于１２Ｖ－１８０型柴油机活塞寿命预测并证实用相热疲     

复合材料层压板疲劳寿命预测方法

测定了碳纤维／树脂基T300／QY8911复合材料的3组典型单轴循环应力下的S-N曲线．基于试验数据，建立了多轴循环应力作用下单向板的寿命模型，并通过整合平面应力分析、失效分析和材料性质退化模块模拟多向层压板的疲劳失效过程．这种方法试图基于单向板在确定应力比下的疲劳试验结果，预测同种材料体系的任意铺层形式的多向层压板在复杂循环应力作用下的疲劳寿命．对于以分层破坏为主控因素的层压板，基于层间应力的计算结果，用计算面内累计损伤的方法计算分层损伤，层压板的寿命等于分层扩展寿命和分层后子层板剩余寿命之和．考虑分层扩展后，层压板的寿命预测结果得到明显改善．     

鼓式制动器疲劳寿命预测

鼓式制动器是重型商用车的关键安全部件,研究其疲劳寿命预测方法具有重要的工程意义。制动鼓的开裂是鼓式制动器失效的主要形式。该文首先建立并验证了鼓式制动器温度-应力顺序耦合的有限元模型,并获取了加速疲劳工况下制动鼓的动态应力曲线;然后拟合了高温状态下内表面材料的应力应变关系,代入动应力曲线作为疲劳载荷,使用Manson-Coffin-Basquin模型计算得到内表面各点的失效寿命;最后借助加速疲劳试验结果验证了鼓式制动器的疲劳寿命预测方法。该方法分析了制动器在实际工作过程中的热机载荷波动,考虑了制动鼓材料高温状态性能下降的影响,能够满足工程中制动器失效行为预测的使用需要,可为后续的优化设计奠定基础。     

随机载荷下疲劳寿命的估算

本文论述了高周疲劳构件在平稳随机载荷作用下寿命预估的频域分析法,在现有文献和理论的基础上,给出了宽带高斯应力作用下,由危险点应力过程的自功率谱函数直接估算疲劳寿命的公式,并作了初步验证,适用于工程设计阶段和解决危险点应力-时间历程难以实测的疲劳问题.     

聚丙烯纤维混凝土单轴受压疲劳寿命分析

为研究聚丙烯纤维混凝土（PFRC）单轴受压疲劳寿命,考虑聚丙烯纤维的长径比和体积分数两种因素,共制作180个试块,考察聚丙烯纤维混凝土的疲劳破坏形态,阐明变形规律,建立疲劳强度和疲劳寿命方程. 研究表明,聚丙烯纤维混凝土疲劳破坏形态分为劈裂破坏、楔形破坏和剪切破坏三种,试块的破坏断面上可以分为疲劳源区、疲劳裂缝稳定扩展区和瞬时断裂区三个区域;在聚丙烯纤维长径比为280、体积分数为0.2%时疲劳性能提升最明显,疲劳强度相较于素混凝土提高33.83%;建立了含纤维特征参数的疲劳方程,可以较好地描述疲劳应力水平、疲劳寿命、失效概率、纤维特征参数之间的关系,为工程中承受重复动荷载的聚丙烯纤维混凝土结构设计及分析提供相应的依据.     

S45C钢轴向-扭转两阶段载荷下的疲劳寿命预测

针对S45C钢进行了一系列拉压载荷与扭转载荷不同加载顺序疲劳试验,用以考察载荷的改变对损伤和寿命的影响.试验结果表明,先拉压后扭转载荷下失效时的损伤值大于1,先扭转后拉压载荷下失效时的损伤值多数小于1,载荷模式和应力水平共同影响着失效时的损伤值.采用线性损伤律、双线性损伤律、损伤曲线方法和Morrow的非线性损伤律进行了寿命预测.从预测结果的比较看,各模型均具有过于安全的预测趋向.     

高低周载荷作用下微动寿命预测方法的研究

利用了在疲劳试验机上进行的高低周复合载荷作用下的微动疲劳损伤的试验结果,通过对试验和理论分析,提出了高低周载荷作用下微动疲劳寿命的预测公式,同时,提出了当量应力和摩擦功的计算方法。     

复杂载荷下的疲劳寿命估算

从疲劳过程本质上是材料静强度不断退化过程的观点出发，建立了一个强度退化模型．将模型应用于两级、多级和随机载荷下疲劳寿命估算，经试验和算例验证，表明该方法是合理可行的     

纤维增强铝锂合金层板不同加载方式下的疲劳性能

对纤维增强铝锂合金2/1层板及3/2层板材料进行疲劳寿命试验,通过对每种材料试样施加不同循环特征的循环应力(恒幅循环应力,应力比为R=-1;高-低加载,Mini-Twist谱载),共获得了6种应力-寿命试验数据.使用样本信息聚集原理,拟合出了各材料的P-S-N曲线.通过比较相同加载方式不同材料的S-N曲线的差异,对比分析了不同复合结构的材料疲劳性能的特点.结果表明:在5×10~4~5×10~5寿命范围内,恒幅R=-1及高-低加载载荷下,纤维增强铝锂合金3/2层板疲劳寿命性能均优于2/1层板;Mini-Twist谱载下,纤维增强铝锂合金3/2层板的疲劳性能总体上也优于2/1层板.     

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．     

后扭力梁轴头载荷谱仿真及疲劳寿命预测

为了更准确预测后悬架扭力梁疲劳寿命,对后扭力梁轴头载荷时间历程进行了动态仿真和试验验证。采用多体动态仿真软件ADAMS建立了虚拟样机模型,运用扫频技术得到系统的传递函数,以样车道路实测悬架弹簧垂向位移为参考,利用反求迭代法获得了轴头载荷的时间历程,并通过台架试验对其准确性进行验证,结合部件的S-N疲劳特性曲线,采用准静态法和PalmgrenMiner线性累计损伤法对后扭力梁结构的疲劳寿命进行了预测。结果表明,后扭力梁结构最低寿命为76.4周,而较低寿命区位于横梁中间固定垫片的焊点处,并与实际相符。通过获得的后扭力梁轴头的载荷信息,可以准确地预测结构疲劳寿命,对结构载荷的迭代仿真和寿命预测具有一定的工程应用价值。     

含孔型缺口的纤维金属层板剩余强度

纤维金属层板(fiber metal laminates,FMLs)作为混合层板家族中一员,由铝合金层和预浸料层交替铺设而成.相比于铝合金板,含缺口的纤维金属层板强度下降更为明显.为研究含孔型缺口的纤维金属层板的剩余强度,测试了光滑试样的静力拉伸性能和缺口试样的剩余强度.分析了铺层结构对剩余强度的影响,引入应力失效模型预测了纤维金属层板含孔型缺口的剩余强度,讨论了含缺口纤维金属层板的失效模式、损伤萌生和扩展过程.结果显示:带孔GLARE3层板的强度下降约为40%,铺层增加后缺口敏感性下降,特征长度增加,约在90%的剩余强度时缺口处有损伤发生.     

疲劳寿命预测方法

机械零件破坏的50%￣90%为疲劳破坏,很多机械零部件和结构件的主要破坏方式都是疲劳,因此关于疲劳破坏问题的研究得到了极大的关注。     

汽轮机叶片疲劳寿命预测方法的研究

为了提高汽轮机叶片的可靠性，预防电厂中汽轮机叶片疲劳断裂的发生，首先提出了叶片应力和动态特性的数值分析方法，然后基于动态应力分析结果，考虑了影响汽轮机叶片失效的各种因素，引入Neuber准则和雨流计数法，建立了汽轮机叶片的疲劳寿命预测模型，并分析了一个5片成组的851mm叶片疲劳寿命状况。结果表明：提出的汽轮机叶片动态应力三维有限元分析模型具有良好的工程精度，叶片疲劳寿命预测可以定量地分析影响叶片安全运行的各种因素和叶片的疲劳寿命，为现实中叶片的设计制造及汽轮机运行提供了参考。