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。     

高低周复合疲劳工况下汽轮机转子钢寿命模型

高周疲劳和低周疲劳交互作用产生的高低周复合疲劳会引起汽轮机转子钢10Cr-1Mo-1V的快速失效.研究了高低周复合载荷下10Cr-1Mo-1V钢的应变-寿命特性,通过分析应变比-寿命比的关系,提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法.通过引入四种材料的高低周复合疲劳实验数据,用于不同工况下模型的验证与分析.结果表明,所提出的模型与实验值较好地吻合,对于承受复合疲劳工况的材料,其适用性较强,所需参数较少.     

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。     

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.     

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。     

高温复杂疲劳工况下10%Cr钢寿命特性

汽轮机转子等高温零部件在工作环境下经常受到高低周复合疲劳载荷,高低周疲劳交互作用时,机组寿命会大幅下降。为评价高温复杂疲劳工况下转子钢的寿命特性,分别进行了低周疲劳实验、高周疲劳实验及高低周复合疲劳实验,并分析了各实验工况下的寿命特性。通过对应变与寿命的关系进行分析,发现高低周复合疲劳应变幅比与寿命比在双对数坐标下呈幂函数关系,并以此提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法。     

冰区海洋平台构件的模糊疲劳可靠性分析

为便于冰区海上固定采油平台的设计和对其在服役期间的安全可靠性进行评估 ,运用模糊数学理论和疲劳寿命试验 ,提出了冰区海洋平台构件的安全疲劳寿命计算及其可靠性分析的方法。给出了冰区海浪及海冰载荷作用于平台构件上的随机疲劳应力幅的计算方法 ,分析了平台构件的疲劳累积损伤 ,提出了考虑模糊性之后对Min er法则的修正。据此 ,给出了安全疲劳寿命的估算方法 ,建立了新的模糊疲劳可靠性分析模型。按照此模型 ,给出了平台服役期间构件动态模糊疲劳可靠度的计算方法。疲劳寿命试验及计算实例表明 ,与采用常规的确定性Miner法则计算结果相比 ,按照该文方法计算得出的疲劳寿命更接近于疲劳寿命试验结果。     

疲劳寿命计疲劳响应模型研究

对疲劳寿命计恒幅加载的响应性能进行了全域实验研究,得到疲劳响应的电阻变化标定数据曲线．在此基础上,根据电阻变化等效方法,建立了任意循环加载下疲劳响应的数学计算模型,并给出了任意加载下电阻响应误差的全域统计分布函数．通过多级加载实验对计算模型进行验证,说明此计算方法能准确预测电阻变化量。     

钢筋混凝土梁疲劳的应力顺序效应

本文提出假设:第一级应力水平对钢筋混凝土梁的疲劳寿命影响很大,选择适当的第一级应力水平可以提高混凝土的疲劳寿命,一般可选择第一级应力水平在极限强度的50‰与不连续强度[1]之间。同时对钢筋混凝土梁进行了两级和多级应力水平的疲劳试验。试验结果与假设基本一致,即钢筋混凝土梁的疲劳性能存在应力顺序效应,并且导致钢筋混凝土梁最终破坏的主裂缝也由第一级应力水平确定。     

中碳钢三维高温低周疲劳寿命评价

通过试验与计算，用当量应变法、能量法和损伤法讨论了三维交变应力 作用下高温低周疲劳寿命的评价方法，并推出了相应的寿命评价公式。解析 值与实测值的对比结果令人满意，说明此三种寿命评价法可直接用于实际装 置在复杂应力状态下的高温低周疲劳寿命预测。     

对材料的疲劳寿命进行统计分析估计存活概率

由于疲劳试验数据常常有很大的分散性，因此．只有用统计分析的方法处理这些数据才能够对材料或构件的疲劳性能有比较清楚的了解。本中主要讨论利用正态分布理论进行对数疲劳寿命IgN的统计分析．即给定疲劳寿命下的存活(或破坏)概率估计。     

应用夏波希模型估算海洋石油钢结构疲劳寿命的试验研究

基于损伤力学的理论和方法,书夏波希疲劳损伤数学模型应用于海洋石油钢结构的疲劳寿命估算.对国产海洋用钢15MnVNb的表面裂纹试样在拉-弯载荷联合作用下,进行了疲劳损伤试验,提出了损伤因子的测量方法及疲劳损伤特性参数的计算方法.根据常幅疲劳试验结果,计算出了15MnVNb材料损伤特性参数,并给出了疲劳寿命估算的表达式.通过模拟海浪载荷的随机疲劳试验,验证了夏波希模型.疲劳寿命的理论计算结果与试验结果的相对误差约为7％,说明两者吻合较好.     

冻融后预应力混凝土构件疲劳损伤模型

通过7根预应力混凝土梁进行不同冻融循环次数后的疲劳试验,研究冻融环境下构件由于疲劳累积损伤而造成的刚度衰减规律,试验结果表明冻融作用对构件在疲劳荷载下挠度的发展起加剧作用,且随着冻融次数增多作用愈明显.在冻融循环和疲劳荷载的共同作用下,试验梁的剩余刚度在弯曲疲劳过程中呈现三阶段衰减规律,并且在第2阶段近似呈线性衰减,构件发生疲劳破坏时,其剩余刚度衰减至初始刚度的66%左右.根据损伤理论得到试验梁基于刚度衰减的累积损伤值D与循环寿命比n/Nf之间的关系模型,该模型考虑了冻融效应对疲劳累积损伤的影响,可为寒区预应力混凝土梁疲劳寿命预测提供有价值的参考.     

一种纤维增强复合材料的力学化学疲劳模型

在充分考虑疲劳过程中聚合物基复合材料内部所发生的化学变化的基础上，引入周期力学活化能与剩余强度系数的概念。提出了一种新的纤维增强复合材料的力学－化学疲劳模型，从力学化学效应的角度可以较好地解释间歇疲劳寿命大于连续疲劳寿命，含氢键介质可以延长材料的疲劳寿命等现象，而且采用这种力学－化学疲劳模型对复合材料疲劳过程的剩余强度进行了预测，其结果与试验值吻合得很好。     

随机疲劳寿命的估算

概述了随机疲劳寿命估算的一般过程,就该过程中的局部真实应力应变分析的简化计算方法和随机载荷下的循环应力应变模拟及疲劳损伤进行了探讨。依据实验结果,提出了一个能量损伤模型,通过寿命估算,对提出的模型进行了验证,并将其估算结果与现有的几种典型疲劳损伤模型估算结果进行了比较。同时,还讨论了疲劳性能参数的波动对寿命估算精度的影响。     

基于结构初始不连续状态的结构全寿命评定方法

建立在材料初始不连续状态(IDS)的概念基础上,利用AFGROW软件分析了新LY12CZ试件的疲劳寿命试验数据,得到了LY12CZ材料的IDS值及其分布模型,选取四种分布对IDS尺寸值进行统计特征研究,结果表明IDS值较符合三参Weibull分布。利用IDS对结构进行全寿命评估,算例与试验结果吻合良好。     

单面盖板搭接节点的疲劳性能试验

对单面盖板搭接节点在常幅和变幅荷载下的疲劳性能进行了试验研究,分析了在常幅和变幅荷载下疲劳断口的宏观和微观特征,结果表明两者基本相似.通过对常幅和变幅试验结果的拟合,给出了基于剩余刚度模型的累计损伤公式,可用于计算该类节点的疲劳剩余寿命.结合试验结果,对比分析了几种常用变幅疲劳寿命计算方法的相对优劣,结果表明修正M iner准则和M iner准则的预测精度较好.     

考虑残余变形影响的混凝土疲劳损伤本构模型

从分析混凝土材料的基本损伤机制出发,考虑疲劳荷载作用下混凝土的损伤累积和残余变形,推导了由Helmholtz自由能表示的混凝土本构方程,根据变分原理建立了基于能量的混凝土疲劳损伤本构模型.并根据疲劳过程中残余变形的发展规律,定义了物理意义明确的残余变形影响因子,并将其与混凝土变形模量损伤因子一同融入混凝土疲劳损伤本构模型中,为混凝土疲劳行为的计算机分析提供了一种更为精确、简化的混凝土疲劳本构模型.试验数据和数值算例的对比误差不超过3%,从而验证了该模型的准确性与适用性.     

混凝土疲劳残余应变性能研究

以单轴等幅抗压疲劳试验为基础,深入分析了疲劳变形的三阶段特性,研究了加截水平与疲劳变形第二阶段发展水平之间的关系,通过对试验结果的拟合分析,得到了与试验相对应的,混凝土疲劳第二阶段起始点的残余应变随疲劳加载水平的增加先增减的规律,并给出了与试验相对应的疲劳变形方程。     

考虑缺口效应的多轴疲劳寿命预估模型

为研究缺口构件的多轴疲劳问题,基于损伤力学理论,结合von Mises等效准则的思想,建立一个考虑缺口效应的多轴损伤本构方程,综合考虑正应力和切应力在多轴损伤过程中所起的作用,提出一种适用于缺口件的多轴疲劳寿命预估模型.采用GH4169镍基高温合金、SAE1045钢和LY12CZ铝合金3种材料的缺口件多轴疲劳实验数据对所提出的模型进行评估和验证.结果表明:新模型的精度要高于传统的局部应力应变法,且与实验结果相吻合;同时新模型计算方便,便于工程应用.