半刚性基层疲劳损伤模型及寿命预估

本文基于临界损伤值DC不等于1的基本假定,借助损伤力学理论建立半刚性基层的疲劳损伤模型,并结合脆性材料S-N关系方程,得出了模型参数C的一个新的函数表达式 。通过疲劳试验对Dc值以及C表达式中的待定系数a、b进行测定,并对多个试件疲劳寿命进行了预估计算。研究结果表明半刚性基层材料Dc值约为0.6,利用本文建立的损伤模型,在当前损伤量仅为0.3至0.5倍临界损伤值时,即可较早地对试件疲劳寿命进行预估,预估结果与试验结果吻合较好。     

混凝土高频疲劳加速寿命试验

车载循环作用下的混凝土疲劳强度问题越来越受到人们的重视,而针对混凝土高频疲劳性能的研究不是很多,将高频疲劳试验方法引入到岩石类非金属材料的试验中,针对混凝土圆柱试件进行高频疲劳加速寿命试验研究.通过分析疲劳频率变化曲线的规律,解释混凝土高频疲劳的破坏机理,建立混凝土的轴向压缩非线性疲劳损伤累积模型.同时考虑到存活率,得出混凝土疲劳加速寿命失效概率的P-lgS-lgN双对数疲劳方程.     

基于疲劳损伤累积假说的滚动轴承疲劳寿命计算

根据疲劳损伤累积假说,对接触疲劳强度的下降导致轴承受损失效的主要原因进行讨论,以定量确定受损伤滚动轴承的剩余寿命和许用当量动负荷。     

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.     

基于健康监测的大跨钢桥梁疲劳损伤评估

近年来,我们在国家自然科学基金项目“基于健康监测的大型钢桥梁疲劳损伤早期识别方法及应用”(50178019)的资助下,结合与香港理工大学合作开展的相关RGC项目,进行了一系列有关桥梁结构健康监测和损伤评估的基础理论研究,其目标是为建立大跨重要桥梁结构安全评估系统提供理论基础和可靠方法。目前已取得初步成果。     

船体结构疲劳寿命的评估

船舶事故分析表明，疲劳破坏是其结构破坏的主要形式。由于船体中节点的多样性以及节点荷载的复杂性，使得船体结构的疲劳校核计算也相当复杂，所以工程中提出了一些简化方法。介绍了船体结构疲劳强度校核的基本原理，疲劳载荷和疲劳累积损伤计算方法；编写了船体结构疲劳强度校核程序，并用其评估了大型油轮(VLCC)在典型节点处的疲劳寿命。     

压力容器低周疲劳寿命的损伤力学理论研究

采用材料延性指标（断面收缩率ψ）定义了一种疲劳损伤变量Ｄψ，并将该损伤变量应用于１６ＭｎＲ压力容器用钢疲劳损伤的研究，提出了一种新的压力容器低周疲劳寿命预测的损伤力学理论，研究结果表明，本文建立的损伤力学方法比局部应力应变法更接近实验结果。     

模数式桥梁伸缩缝疲劳寿命的分析

桥梁伸缩缝受车辆荷载的长期冲击易发生疲劳破坏,且维修更换困难,目前关于模数式伸缩缝尤其是中梁钢焊接点疲劳损伤寿命的研究较少． 文中以某大桥SD-160 模数式伸缩缝损坏更换为例,通过车辆荷载调查分析,建立了5 种简化车辆荷载频值谱; 采用ANSYS 有限元软件结合Miner 疲劳累积损伤理论估算SD-160 型模数式伸缩缝锚固区混凝土、锚固钢筋与预埋钢筋焊接点以及伸缩缝中梁钢的疲劳寿命． 结果表明: 锚固区混凝土使用寿命为7． 7 年,中梁钢在只考虑车辆载荷作用时的使用寿命为29． 3 年,预埋钢筋焊接点为10． 7 年; 支撑横梁间距越大,中梁钢的使用寿命越小; 锚固区混凝土强度增大,混凝土本身和预埋钢筋焊接点的使用寿命都随之增大; 弹性树脂混凝土的使用寿命约为C50混凝土的2 倍; 按大桥SD-160 伸缩缝更换方案,中梁钢焊接点估算使用寿命为6． 2 年,建议方案Ⅰ为7． 7 年,方案Ⅱ为20． 8 年． 文中研究成果可供类似伸缩缝的设计和维修更换借鉴．     

螺栓紧固铝板的微动疲劳寿命分析

以螺栓紧固铝板为研究对象,应用固体力学中的有限元分析理论对疲劳荷载作用下的螺栓紧固铝板进行分析计算,找出最大应力和最大位移所在位置,并在此基础上分别采用Miner疲劳损伤理论和有限元软件中的疲劳分析模块进行疲劳寿命分析及裂纹扩展寿命分析,且与已有实验进行对比,从而为螺栓紧固铝板的正确和安全使用提供了可靠的依据。     

基于结构健康监测系统的桥梁疲劳寿命可靠性评估

为探讨如何利用结构健康监测系统所记录的应变－时程曲线进行桥梁结构疲劳寿命的可靠性评估。选取若干天的应变－时程曲线,通过统计分析得到其标准样本,认为该桥上所有的应变循环都是这个标准样本的重复;利用雨流计数法,得到标准样本的应力幅谱。在对桥面结构细节的疲劳寿命进行可靠性评估时,利用BS5400关于桥梁构件细节的标准分类结果对已有的概率模型进行修正,得到适合于桥梁疲劳寿命可靠性评估的概率模型。     

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.     

桥梁焊接构件疲劳损伤测试与分析

对桥梁结构中典型的焊接构件的缩尺试样进行实验研究,探讨了焊接构件在高频动载下的高周疲劳损伤破坏过程及其特征．通过动态捕捉焊接试样在焊趾附近的应变变化情况,直观描述了疲劳损伤演化过程中的3个典型阶段;通过研究疲劳实验过程中试件固有频率的变化情况,定量给出了试样的疲劳损伤演化曲线,为研究结构的疲劳损伤情况提供了一种新的方法．结果表明：在焊接试样的总疲劳寿命中,对应于疲劳裂纹萌生期和扩展期的寿命占主要部分,达到总疲劳寿命的90％左右,而产生宏观可见的疲劳裂纹到试件断裂的寿命周期很短,只占到总疲劳寿命的10％左右．疲劳裂纹源和裂纹扩展区部分的图像呈放射状的人字形条纹,人字纹指向裂源,其反向为裂纹的扩展方向．     

某型飞机前起后接头连接区疲劳寿命分析

某型飞机前起落架后接头连接区为疲劳危险部位,必须准确地估计疲劳寿命。在对该连接件的有限元细节应力分析的基础上,计算应力集中系数Kt,用应力严重系数(SSF)法筛选该部件上的危险部位并且计算SSF。然后分别应用Miner损伤累积法则、修正Miner损伤累积法则计算出该部件的寿命。采用SSF和修正Miner损伤累积法则组合进行估算寿命精度较高。估算结果与试验结果吻合较好,为该型飞机的定寿提供了依据。     

门槛区疲劳损伤模型——(Ⅰ)剪切滑移机制

本文提出疲劳损伤单元概念,并使用非局部裂纹解对疲劳损伤单元进行了应力分析,从而导出单纯晶粒尺度变化情况剪切滑移机制门槛值公式:△K_(th)=A+Bd~(1/2),这与众多实验结果所得出的经验公式相吻合。对剪切滑移机制疲劳断裂的其它情况,门槛值公式可在上式基础上修正导出。     

无内胎钢制车轮高强度钢等代设计

利用SolidWorks和Ansys软件建立22.5 in×9.0 in无内胎钢制车轮的有限元分析模型,采用高强钢代换低强钢的方法,在保证强度和疲劳寿命的前提下,对车轮进行了轻量化设计,减薄了轮辋和轮辐厚度.弯曲和径向试验的仿真结果表明:虽然改进后的各自最大等效应力都有所增加,但都没有超过材料的屈服极限;采用名义应力法...     

轮式车辆变速箱换挡拨叉断裂的累积损伤研究

以轮式车辆变速箱换挡拨叉为研究对象,寻找拨叉在使用过程中突然断裂的原因和理论依据. 从材料学角度观察断口形貌,确定拨叉是由于疲劳损伤而断裂;利用非线性有限元分析软件MSC Marc和疲劳分析软件MSC Fatigue对拨叉在理论设计换挡载荷1350N工况下进行校核,强度和寿命满足设计要求. 对不同换挡力工况拨叉受力状态和使用寿命进行仿真计算,根据Miner疲劳累积损伤理论和拨叉使用时间推断,拨叉实际承受换挡载荷应在1400～1800N之间,超出设计载荷,则会由于累积损伤导致疲劳断裂.