基于空间斜梁单元斜梁桥结构计算的有限单元法

斜梁桥结构计算中,由于斜交角而使其更加复杂。吸取梁段单元的思想,将斜交箱梁沿纵向划分为若干斜梁段,在位移分析的基础上,通过正、斜交坐标转换关系,直接建立在斜交坐标系内描述单元空间位移的方法,用势能驻值原理推导斜梁单元刚度矩阵并建立其有限单元列式,利用编制的有限元程序进行斜交结构的分析。结果表明:本文计算简单精度较高。     

矩形截面梁的疲劳裂纹形成寿命预估

用损伤力学推导了大范围损伤下的预估往复弯曲梁疲劳裂纹形成寿命的封闭解答,给出了确定损伤演化方程中材料常数的方法,说明了预估矩形截面梁疲劳裂纹形成寿命的方法.     

基于隶属函数的小幅载荷结构疲劳寿命预测模型

针对Miner理论没有考虑应力级间相互作用和忽略低于疲劳极限的小幅载荷的影响,提出一种新的结构疲劳寿命预测模型.该模型采用隶属函数分析小幅载荷对构件造成的损伤,引入强化因子来描述各级应力对下级载荷所产生损伤的影响.算例结果分析表明,新模型与Miner累积损伤模型相比更能准确预测构件在随机载荷下的疲劳寿命,在工程中具有一定的实用价值.     

考虑短裂纹阶段的焊接结构疲劳寿命分析

针对焊接结构可能存在的短裂纹问题,基于断裂力学原理提出一种改进的疲劳寿命预测方法。该方法结合Kitagawa-Takahashi图建立裂纹扩展门槛值ΔKth与裂纹特征尺寸a的函数关系,并在传统Paris模型的基础上考虑了该门槛值对裂纹扩展的影响。参照某起重机走行梁的疲劳试验数据进行对比研究,结果表明,本文提出的模型相较于传统的Paris模型具有更高的预测精度,而且它在一定程度上可以解释材料微观晶粒尺寸不同导致的焊接结构疲劳寿命的分散性;短裂纹阶段在试件梁疲劳总寿命中占比约为22%,0.25mm可作为短裂纹和长裂纹的合理分界点。     

基于裂纹扩展的锈蚀拉索疲劳寿命评估

将平行钢丝索视为一个多裂纹竞争的串-并联模型,通过点蚀不均匀系数确定锈蚀钢丝的初始裂纹尺寸. 基于疲劳裂纹扩展速率模型各参数的概率分布,采用疲劳失效全过程Monte-Carlo模拟法计算了不同断丝率下拉索的疲劳寿命,并通过试验数据对计算结果进行了验证. 结果表明：拉索断丝率随疲劳次数增加符合幂级数的增长规律,当拉索的断丝率达到10%之后,拉索的断丝率迅速增长而失去抵抗疲劳荷载的能力. 纤维束模型中串联钢丝单元划分越多,拉索的疲劳寿命越短,但这种趋势会随着钢丝单元数的增加而逐渐趋于稳定. 锈蚀拉索的疲劳寿命服从Weibull分布,点蚀效应缩短了钢丝裂纹萌生寿命,随锈蚀程度的增加,拉索疲劳寿命均值大幅下降,变异性减小,其抗疲劳性能快速劣化. 通过雨流计数法将随机荷载历程转化为疲劳荷载谱块的重复作用,基于钢丝的腐蚀发展规律计算了不同腐蚀程度拉索的疲劳寿命,建立了随机荷载作用下拉索腐蚀程度与疲劳寿命劣化之间的关系模型. 根据P-dc-N曲线可对锈蚀拉索服役期的疲劳可靠性进行评估,应用时需要准确掌握拉索钢丝的缺陷或腐蚀细节信息.     

基于改进裂纹扩展模型的船舶焊接结构疲劳寿命可靠性预报

摘要： 结合考虑应力比的改进Paris公式,推导焊接结构疲劳极限状态方程.采用数值积分方法求解疲劳裂纹扩展寿命,结合Monte Carlo模拟方法给出了船舶结构疲劳寿命可靠性预报的流程,并对某大型集装箱船甲板进行了疲劳寿命可靠性预报,讨论了各参数对预报结果的影响.结果显示,采用数值积分方法的计算结果与cycle-by-cycle方法的计算结果差别较小,而计算速度相比于cycle-by-cycle方法有显著提高.此外,改进Paris公式的应用可以减小预报结果的变异系数,初始裂纹尺寸对疲劳寿命及可靠性影响显著,最终裂纹尺寸则影响不大.文中所述数值积分方法和可靠性预报流程可为工程结构快速进行疲劳裂纹扩展寿命计算或疲劳寿命可靠性预报提供参考.     

变幅载荷疲劳裂纹扩展预测模型

为克服变幅载荷疲劳裂纹的预测中受到的实验成本、时间、载荷谱型等诸多因素的限制,在常幅载荷下S-N曲线与疲劳裂纹扩展曲线关系的基础上,研究了变幅载荷下两曲线之间的关系,并结合疲劳累积损伤理论,推导了块谱载荷裂纹扩展裂纹长度的预测方法,同时考虑了超载迟滞效应的影响,最后进行了实验研究.实验与计算结果表明该方法有效、便于工程应用,该方法可用于结构设计阶段对疲劳裂纹扩展寿命的预测.     

结构动力分析的高精度有限单元法

基于哈密顿变分原理,建立了增加内部自由度的结构动力分析高精度非协调有限元法计算列式,揭示了它与动态有限元法的内在联系;同时,对增加单元结点的高精度动力有限元也进行了评述与讨论.通过实例分析,对高精度动力有限元与常规动力有限元进行了比较.算例表明,与常规有限元相比,常规动态有限元、本文的动态有限元均能给出更好的结果;高阶动力有限元能给出甚至优于动态有限元的计算结果.     

有限寿命疲劳可靠度计算的新方法

根据疲劳强度和可靠性理论,利用条件概率给出了有限寿命疲劳强度的可靠度计算公式。当随机变量服从正态分布时,可用数值积分求解;当随机变量不全为正态分布时,可用蒙特卡洛法求解。同时,利用本文给出的公式用迭代法可求出应力为随机变量时的可靠寿命。     

带裂纹球罐疲劳寿命的概率分析

若已知球罐内表面裂纹深度,应力幅度,角变形,错口量,Paris公式中系数C与m等的分布规律,用Paris公式导出的疲劳寿命公式为概率模型,则可用统计试验法计算疲劳寿命的分布规律。从而算出球罐寿命小于规定服役期的概率,也就得到球罐疲劳安全可靠性。 根据参数敏感性分析就可得到上述控制疲劳失效许多因素对疲劳失效影响的程度。 引用国内文献介绍的数据,已编制了计算程序。进行了实例计算。     

基于裂纹扩展的齿轮弯曲疲劳寿命仿真分析

从齿轮内部存在缺陷这一事实出发,研究不同载荷、不同缺陷位置对齿轮寿命的影响.根据齿轮无损探伤验收标准设定的初始缺陷,应用边界元分析软件FRANC3D(fracture analysis code in 3dimensions)计算了裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,对齿轮在不同载荷条件下进行裂纹扩展的仿真,得到不同载荷条件下载荷循环次数与裂纹长度关系曲线及齿轮寿命与齿根应力幅值曲线.     

梁的有限单元法分析技巧初探

目前用有限单元法分析梁是一种必不可少的手段,它的分析精度与所划分的单元网格尺寸,以及节点数有关。单元划分得越多,计算结果就越准确,但所需求解的未知数也越多,计算工作量越大。此外,由于梁的形状特征对单元网格的划分有特殊的要求,通常必须采用较细的单元网格才能得到较高精度的解答。这使得目前面广量大的微机和小型机的应用受到限制。本文根据梁的受力特点,提出了一种减少未知数、提高计算精度的实用方法,不但减少     

钢筋混凝土结构的有限单元法：非线性分析

文中在完成了用虚拟层合单元对钢筋混凝土弹性分析的基础上，引入Ｂａｔｈｅ的混凝土的非线性本构关系及Ｐｒｏｄｇｏｓｋｉ破坏准则，进行钢筋混凝土结构的材料非线性三维有限元分析，对Ｂｒｅｓｌｅｒ－Ｓｃｏｒｄｅｌｉｓ梁的分析结果表明文中所采用的方法具有一定的精度和效率。     

裂纹梁单元在曲轴裂纹分析中应用

为分析裂纹对曲轴振动特性的影响，根据曲轴常见裂纹的特点，提出计算含有横向裂纹的矩形截面空间梁单元刚度矩阵的新方法。该方法首先被应用于分析含裂纹悬臂梁的振动模态，经验证后再用来模拟内拐角处出现裂纹的曲柄臂，在此基础上，针对一根含裂纹的直列式四缸发动机曲轴建立有限元模型，对其振动特性和动态响应特性进行模拟分析，为实现利用振动分析技术检测曲轴裂纹奠定基础。     

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。     

基于可靠性的S135钻杆疲劳裂纹萌生寿命预测

基于可靠性理论对S135钻杆疲劳裂纹萌生寿命预测进行系统研究,计算得到50%、90%、99%和99.9%可靠度条件下S135钻杆的疲劳裂纹萌生寿命预测方程。结果表明,服役过程中S135钻杆管体部位承受的附加应力载荷明显大于接头螺纹连接部位。在应力比为-1条件下,S135钻杆的疲劳强度约为500 MPa;在置信度为95%,误差为5%条件下,应力水平分别为660、620、580和540 MPa时的疲劳裂纹萌生寿命对数值分布符合正态分布规律,随着应力水平下降,疲劳裂纹萌生寿命对数值分布概率密度函数峰值逐渐降低,离散性逐渐增强。     

蒙特卡罗法在结构疲劳寿命估计中的应用

本文介绍了一种利用蒙特卡罗方法来摸拟复杂结构受到随机激励时响应的时间历程,进而估算构件疲劳寿的方法,并给出了计算实例。     

高速气流纺杯结构分析的有限单元法计算

本文以SQ-1型高速气流纺杯为例对结构进行力学分析,说明引起杯体静、动应力的主要因素,运用结构分析的有限单元法计算了在临界转速下杯体的位移和应力响应,并对计算结果作了初步讨论.