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．     

随机疲劳载荷谱加重对单裂纹扩展寿命的影响

疲劳载荷谱加重已成为加速试验的重要研究内容;它对单裂纹扩展影响的研究很有价值。以Paris裂纹扩展模型为基础,进行理论推导。提出了单裂纹在加重谱作用下裂纹扩展寿命的估算方法,分别是基于循环次数的次估算法和基于谱块数的块估算法。利用原始载荷谱的试验结果分别计算得到加重谱下的两种估算结果,设计试验对估算结果进行验证,证明了方法的可行性。研究结果可作为加快全尺寸飞机结构疲劳试验的参考。     

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.     

大型构件疲劳裂纹随机扩展寿命的预测

本文利用作者先前提出的疲劳裂纹扩展概率分析模型ｄａ／ｄＮ＝（ΔＫ／Ｋ０）ｍ（ｉ）／Ｚ（ｘ）对裂纹扩展进行数值模拟，进而提出常幅载荷作用下预测大型构件的疲劳裂纹随机扩展寿命的有效方法。数值模拟和以往的实验结果表明，本文所提出的方法能有效地模拟疲劳裂纹的随机扩展过程，推导出其扩展寿命的概率分布函数和进行可靠性分析，预测构件的寿命和推算其最小寿命。     

疲劳裂纹扩展速率的统计分析及疲劳寿命的概率预测

通过对Paris模型的分析,得到m和logC的线性关系.试验结果的数据分析表明了m和C分别符合正态分布及对数正态分布,并运用统计结果对疲劳寿命进行了概率预测.     

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.     

包络线法模拟随机载荷对裂纹扩展的影响

本文对桥梁、船舶、飞机等结构所受随机载荷的包络线模拟方法、以及在模拟载荷和删除小载荷振幅后的载荷作用下疲劳裂纹扩展规律进行了探讨，提出了适用于微型计算机的随机载荷实时模拟方法。     

桥梁缆索钢丝裂纹扩展速率预测及疲劳寿命计算

为给桥梁缆索钢丝疲劳性能分析提供简单有效的方法,根据钢丝的微观组织结构和相关试验数据的统计分析结果,建立了钢丝疲劳裂纹扩展速率预测模型,并给出了模型参数的计算方法.通过变载刻痕法在原状钢丝上获取了稳定扩展区的疲劳裂纹扩展速率,预测模型较好地描述了试验获取的数据和文献中近门槛值区域钢丝的疲劳裂纹扩展规律.在此基础上,通过断裂力学方法计算了新钢丝和腐蚀钢丝的疲劳寿命并与试验数据相比较,结果表明:钢丝腐蚀不会对疲劳裂纹扩展速率产生影响,仍可用未腐蚀钢丝的力学性能通过本文方法进行预测,腐蚀钢丝疲劳寿命的变化是由于初始裂纹尺寸发生改变而引起.对于新钢丝和轻微腐蚀钢丝,可采用等效初始裂纹法进行疲劳寿命计算;当钢丝腐蚀较为严重时,疲劳总寿命基本由裂纹扩展寿命构成,初始裂纹尺寸即为真实锈坑深度.鉴于蚀坑深度分布的随机性,宜采用最大蚀坑深度对腐蚀钢丝进行疲劳寿命计算.     

变幅载荷下的疲劳裂纹扩展

通过１６Ｍｎ钢在高－低，低－高－低和低－高加载情况下，不同超载比时的裂纹扩展了实验研究，获裂纹长度与循环次数，裂纹扩展速率与裂纹长度的相应变化曲线，实验表明，在高－低和低－高－低加载下疲劳裂纹扩展具有迟滞效应，其随超载比增大而增大，文中使用常数的Ｗｉｌｌｅｎｂｏｒｇ模型对具有迟滞效应情况进行了寿命分析，计算表明在大超载比下与实验结果相比明显偏大，上述现象对变幅载荷下有裂纹机械构件的安全寿命预测具有     

缺口小裂纹的疲劳扩展速率

将复型技术应用于疲劳小裂纹扩展试验中的裂纹长度测量。在等载荷比R=0.1、不同平均载荷水平影响的疲劳条件下,板试样V型缺口小裂纹疲劳扩展速率做了试验测试;通过结果分析,提出了缺口小裂纹疲劳扩展速率表达式,并以εp为控制参数,求出45~#钢的计算式。     

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.     

表面裂纹扩展速率试验数据处理及寿命估算方法与程序

本文介绍了用递增多项式法和Chebyshev多项式法处理表面裂纹疲劳扩展速率试验数据和裂纹扩展寿命估算的两种计算方法与计算机程序(ALGOL程序和BD—200程序)。实践表明:本文推荐的两套计算程序是处理分析表面裂纹疲劳扩展速率试验数据和估算裂纹扩展寿命的简便而有效的好方法。     

15MnTi疲劳裂纹扩展速率的研究

由于疲劳裂纹扩展速率(da)/(dN)决定于当时裂纹顶端附近的应力应变状态,本文根据线弹性范围内的Paris关系,提出三点弯曲试样在线弹性至全屈服范围内,(da)/(dN)应服从下述关系:(da)/(dN)=C_1(△J)~r。在计算了三点弯曲试样的丁极分后,我们分别得到高周疲劳和纸周疲劳的表达式,而且它们各与Paris关系和Coff-in-Manson关系相当,15MnTi的实验结果初步证明了这些表达式的正确性。     

随机载荷加载下疲劳裂纹扩展速度的一种计算方法

为了揭示出随机载荷加载下,疲劳裂纹扩展速度的规律,利用临界平面方法,把多轴随机载荷等效为单轴随机载荷,并进而简化为单轴多级恒幅载荷谱,然后利用恒幅疲劳裂纹扩展的速度公式,计算裂纹的总增加量,推导出随机载荷加载下疲劳裂纹扩展速度的计算公式。通过对试件的疲劳寿命预测,验证了该公式的正确性。     

焊接接头疲劳裂纹扩展随机模型

用随机过程理论与试验数据相结合的方法建立了焊接接头疲劳裂纹扩展的随机模型,根据随机模型分析了焊接接头疲劳裂纹扩展的统计规律。     

工模具钢的疲劳裂纹扩展速率与门坎值

用三点弯曲疲劳试验测定了M2高速钢和含铌基体钢等三种工模具材料的疲劳裂纹扩展速率da/dN和门坎值ΔK_(th)并从合金成分和热处理工艺角度分析了显微组织的影响。试验结果表明,ΔK_(th)随基体韧性的皮善、残余奥氏体量的增加和晶粒尺寸的增大而提高。中速区的da/dN主要取决于基体韧性的好坏,较多韧性相使其减小,较大碳化物使其增大,而晶粒尺寸对其影响不明显。     

400MPa超级钢疲劳裂纹扩展速率

采用PLG-100高频疲劳试验机,在试验频率为80 Hz条件下,应用三点弯曲法对400 MPa超级钢板进行了裂纹扩展速率实验;绘制出ANS400裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅ΔK之间的关系曲线;利用Origin7.0软件,采用线性拟合的方法得出Paris方程中的系数C=9.4×10-12mm/次,m=4.47.计算得出ANS400钢的裂纹扩展门槛值ΔKth为7.98 MPa.m1/2.     

拉伸与疲劳载荷下α-Ti 中裂纹扩展机制的原子模拟

采用分子动力学方法模拟研究含3种不同裂纹取向的α-Ti在拉伸载荷和疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究表明:B(0001)[1-210]裂纹构型通过产生变形孪晶的方式来实现垂直于基面方向的变形,单向拉伸过程中裂尖处有无位错区出现;A(1-210)[10-10]和C(1-210)[0001]裂纹构型的失效过程表明基面位错比柱面位错更容易发射;C裂纹构型循环加载时基面滑移系优先开动,使位错快速发射而释放了裂尖应力,导致裂纹出现止裂现象;含微裂纹α-Ti材料的失效过程是位错形核与发射、缺陷扩展、孪晶变形等共同作用的结果.