威布尔分布下小样本P-S-N曲线拟合方法

为拟合疲劳寿命服从威布尔分布的小样本P-S-N(失效概率-应力-循环次数)曲线,提出了小样本疲劳寿命试验数据统计分析与P-S-N曲线拟合方法。根据疲劳寿命均值和标准差与应力水平的线性关系,基于已知的最高级应力水平的疲劳寿命分布参数,使用疲劳寿命算术平均值替代其他级应力水平均值(期望),获得疲劳寿命均值与应力水平的线性关系。根据此关系,将不同级应力水平的疲劳寿命等效到最高级应力水平,检验等效寿命与最高级应力水平疲劳寿命的均值相对误差,反推各级应力水平疲劳寿命的统计参数,从而实现了P-S-N曲线的拟合。算例结果表明:使用全部疲劳寿命数据时,所提方法拟合结果与传统方法拟合结果相对误差小于1%;对于拟合设计的2组方案(8-5-5和8-3-3),所提方法与传统方法拟合结果相对误差小于10%;所提方法能够得到较为合理的参数,获得较好的P-S-N曲线拟合结果。     

Q235钢和16Mn 接头超长寿命疲劳行为及疲劳寿命设计

使用自行研制超声疲劳试验系统对焊接接头进行超长寿命疲劳试验,对比了普通焊态焊接接头与超声冲击态焊接接头超长寿命区间的疲劳行为.研究结果表明:无论是焊态焊接接头还是超声冲击态焊接接头,其疲劳寿命S-N曲线均为连续下降曲线;焊态和超声冲击态焊接接头在1×107循环周次附近甚至1×109循环周次时接头试件仍然出现了断裂;对于不同焊后处理状态的焊接接头,分别给出了普通寿命区间和超长寿命区间(以1×107为疲劳寿命分界点)参考疲劳设计曲线,对今后焊接接头的疲劳寿命设计提出了建议.     

钢筋混凝土桥面板疲劳寿命评估

为确保桥梁使用安全,对混凝土桥面板进行疲劳寿命评估十分迫切.基于疲劳损伤累积理论和混凝土桥面板车轮移动疲劳加载下试验数据,并引入模型相关系数,用来考虑桥面板实际寿命和试验寿命的差异,建立了混凝土桥面板疲劳寿命预测模型,对混凝土桥面板的疲劳寿命进行评估.分析比较了采用英国BS5400、欧洲规范Eurocode和美国AASHTO规范中标准疲劳车评价混凝土桥面板疲劳寿命的差异性,以及车辆超载对桥面板使用寿命的影响.计算结果表明:疲劳标准车技术参数对混凝土桥面板的疲劳寿命影响较大,应研发适用于桥面板疲劳分析的车辆荷载模型;在没有实桥调查数据情况下,建议优先采用BS5400规定的车轮活载频谱值;当车辆超载20％以上时桥面板寿命下降显著,超载40％以上时桥面板寿命将低于10年,因此在桥梁运营中应严格禁止超载20％以上车辆的通行.     

基于复合梁疲劳试验的沥青路面层间黏结评价

目的评价黏层油对沥青路面疲劳寿命的影响,确定适合北京地区沥青路面的黏层油的种类和最佳用量,研发了一种新型的复合梁疲劳试验.方法选取适用于北京市常用的橡胶沥青、橡胶SBS复合改性沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青及普通乳化沥青5种黏层油,通过复合梁疲劳试验分析黏层种类、应变水平、结构层老化对疲劳寿命的影响并进行评价.结果使用同一种黏层油的复合梁的疲劳寿命随应变的提高而减小.使用橡胶SBS复合改性沥青作为黏层油的试件疲劳寿命均最长.复合梁疲劳寿命随黏层用量的增加呈现先增大后减小的趋势,由此可以得到复合梁疲劳寿命最大情况下的最佳黏层用量,即为疲劳寿命峰值黏层油用量.结论层间黏结效果的优劣对沥青路面结构层的疲劳寿命影响较大,两者具有良好的相关性.复合梁疲劳试验评价黏层的层间黏结效果是可行的.     

Q235钢和16Mn钢接头超长寿命疲劳行为及疲劳寿命设计

使用自行研制超声疲劳试验系统对焊接接头进行超长寿命疲劳试验,对比了普通焊态焊接接头与超声冲击态焊接接头超长寿命区间的疲劳行为．研究结果表明：无论是焊态焊接接头还是超声冲击态焊接接头,其疲劳寿命S-N曲线均为连续下降曲线;焊态和超声冲击态焊接接头在1×10^7循环周次附近甚至1×10^9循环周次时接头试件仍然出现了断裂;对于不同焊后处理状态的焊接接头,分别给出了普通寿命区间和超长寿命区间（以1×10^7为疲劳寿命分界点）参考疲劳设计曲线,对今后焊接接头的疲劳寿命设计提出了建议．     

基于损伤力学的疲劳全寿命数值预估方法

疲劳失效是影响结构件使用安全的主要问题,对疲劳寿命进行准确预测具有重要的工程意义。基于采用平均应力修正的损伤力学演化模型,结合有限元法建立了同时考虑裂纹萌生与扩展的疲劳全寿命数值预估方法。为了验证该方法,开展了不同应力水平下铝合金开孔板试样疲劳试验与疲劳数值模拟。结果表明,基于所建立的疲劳数值分析方法能够有效预测开孔板裂纹扩展过程及疲劳全寿命,预测寿命误差带在两倍以内。     

基于连续损伤理论的桥面板疲劳损伤分析

随着交通量的增长,公路桥梁的疲劳损伤问题越来越突出.为了保证桥梁的使用安全,对其进行疲劳寿命评估是当前很重要的课题.构建了一种基于连续损伤力学的非线性损伤累积模型,对桥梁主体结构钢筋混凝土桥面板的疲劳损伤进行了数值模拟,得到了其疲劳损伤累积的变化规律和疲劳寿命.计算结果表明,钢筋混凝土桥面板的疲劳损伤在桥梁运行后期增长速度较快,需加以关注;模型计算的疲劳寿命与实验结果比较吻合,证明了该模型的可靠性.     

试验与服役数据融合的飞机结构安全寿命分析

针对飞机结构安全寿命分析中样本容量偏少的问题,综合考虑结构分散性和载荷分散性的飞机结构疲劳寿命是否服从对数正态分布或威布尔分布的情况,根据等损伤原理,将服役飞机实际飞行小时数等效转化为在同一试验载荷谱下的当量飞行小时数,以实现飞机结构试验疲劳寿命与服役使用数据的融合,采用随机右截尾情形下的极大似然估计方法估算疲劳寿命分布函数的参数,进行飞机结构安全寿命分析;最后以飞机结构疲劳寿命服从对数正态分布为例进行了算例分析,分析结果表明:在相同的可靠度和置信水平下,利用试验数据与服役使用数据融合方法可以显著增大样本容量,从而充分挖掘飞机结构可靠性的储备。     

6063铝合金的多轴比例疲劳特性及其微观机理

对6063铝合金进行多轴比例加载疲劳试验及微观结构观察,分析材料的疲劳特性及其微观机理.结果表明:随着等效应力幅值的提高,6063铝合金的疲劳寿命降低,材料的循环硬化现象逐渐明显,位错结构密度逐渐增大,位错由初步的交滑移结构演变为明显的迷宫状结构;使用MansonCoffin公式可对铝合金的多轴比例加载疲劳寿命进行准确的预测;位错结构是影响6063铝合金循环特性和疲劳寿命的主要因素.     

轻轨道岔梁疲劳寿命仿真分析研究

轻轨道岔梁受力状况较为复杂且使用频繁。基于重庆市某道岔梁三号段有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件进行了静力学分析,并在此基础上对其进行了疲劳寿命分析。结果表明该道岔梁疲劳寿命满足钢结构设计要求,为提高道岔梁疲劳寿命局部结构需做改进。     

恒幅加载下电阻点焊的疲劳试验及其有限元分析

疲劳试验采用MTS810电液伺服材料试验机,保持平均载荷不变,测定不同载荷幅下点焊试样的疲劳寿命.试验结果表明,恒幅加载下,随着载荷幅的增大,疲劳寿命循环数不断减小.且在双对数坐标形式下,疲劳寿命与载荷幅呈现近似线性关系.按照电阻点焊试样的结构尺寸和缺口形状使用ANSYS软件建立有限元模型,分析得到焊核周围区域的应力应...     

煤机零件的检测、修复及疲劳寿命预测研究

大量的煤矿机械设备因腐蚀,磨损等原因不能继续使用,废弃于露天,造成严重的浪费。煤机设备的再制造便应用而生。该文侧重讨论了煤机零件的再制造工艺流程,重点阐述了煤机零件的检测,修复及疲劳寿命方面的问题,归纳了元部件检验的主要内容,工具和方法。应用ANSYS11．0疲劳寿命分析模块,对两个阶梯轴的疲劳寿命进行预测。可为煤机零件的检测,修复及疲劳寿命预测提供参考与借鉴。     

压力厚壁筒结构概率疲劳断裂寿命的灵敏性分析

关于各个因素对厚壁筒结构疲劳断裂寿命影响大小的研究具有重要意义。利用最新提出的用各因素灵敏梯度和灵敏度因子分析灵敏性的新方法,对压力厚壁筒结构的概率疲劳断裂寿命进行了灵敏性分析,认为在影响耐压厚壁筒概率疲劳断裂寿命的诸多因素中,材料特性常数c,n的影响比其他因素大得多,c,n的精确性是计算或评估厚壁筒结构疲劳寿命的关键因素,所得结果对压力厚壁筒结构的设计、制造与使用提供了理论依据。     

含内裂纹海洋平台压力容器的疲劳寿命分析

基于断裂力学理论,研究了海洋平台压力容器裂纹的疲劳寿命,考虑到压力容器使用的复杂工况,利用ANSYS软件中的瞬态分析模块,以半椭圆型内表面裂纹为例,得到了在不同的裂纹深度和裂纹长度条件下,轴向裂纹和环向裂纹疲劳寿命的变化规律,算例证明了ANSYS分析软件在疲劳寿命预测中的可应用性及其工程意义.     

Q345qD桥梁钢高周疲劳性能及γ-P-S-N曲线试验研究

针对桥梁钢Q345q D的力学性能及高周疲劳特性,分别使用直径10,mm的圆棒试件和沙漏型试件进行了轴向拉伸试验及轴向疲劳试验,得到Q345q D完整的材性数据及应力-寿命曲线(S-N曲线).考虑到材料疲劳寿命离散性较大,为了便于工程应用,采用单侧容限统计方法,研究在给定置信度下各应力水平对应的Q34q D的安全疲劳寿命,得出了同时考虑置信度和存活率的设计疲劳曲线.研究结果表明桥梁钢Q345q D在常温下具有较好的疲劳性能,随应力水平的降低疲劳寿命明显增大,疲劳寿命曲线迅速趋于水平,疲劳极限在S_(max)=273~278,MPa之间.     

飞机结构疲劳/耐久性安全寿命延寿方法

针对目前飞机结构延寿工作中存在的问题,提出了一种飞机结构疲劳/耐久性安全寿命的延长方法——当量延寿法。阐明了当量延寿法的基本原理:将同种型号的机队飞机结构的试验数据和服役使用数据都当量为同一载荷环境下的当量使用数据,对当量使用数据进行数据融合及可靠性综合分析,进一步释放可靠性潜力,从而重新评定并延长机群飞机结构的疲劳/耐久性安全寿命(亦即放宽疲劳安全寿命的使用限制)。并在此基础上阐述了当量延寿法的基本流程。根据当量延寿法的基本原理和流程可在原新机给定的使用寿命指标的基础上重新确定并逐步延长同种型号的机群飞机结构的疲劳/耐久性安全寿命,放宽服役机群飞机的服役使用寿命限制。当量延寿法可为现役同种型号飞机的延寿工作提供理论基础。     

办公座椅疲劳强度分析

针对办公座椅在使用中易发生断裂破坏等问题,给出了座椅的运动力学模型,并进行了座椅疲劳寿命预测。首先,对办公座椅的结构和使用状态进行运动学分析,得到破坏零件的约束和载荷条件;其次,运用有限元分析得到座椅在不同工作状态下的最大工作应力、易损零件的应力云图、工作应力与座椅仰角的关系等,数值模拟计算结果与实际的破坏点一致,说明研究方法的合理性;最后,基于最大工作应力和材料疲劳寿命曲线,分别采用传统测量法和热像法得到办公座椅不同工作状态时的疲劳寿命曲线。研究结果表明:采用两种方法得到的疲劳寿命曲线基本一致。随着座椅仰角的增大,座椅的使用次数迅速减小;当座椅仰角3°时,采用传统测量法得到的座椅寿命更久;反之,采用热像法得到的座椅寿命则相对更久。     

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。     

基于格点型有限体积法的活塞高周疲劳分析

针对柴油机活塞高周疲劳问题,基于格点型有限体积方法(CV-FVM)建立高周疲劳数值模型,并采用C++开发求解程序。使用该程序计算矩形孔板的最大等效应力和疲劳寿命,并与有限元法计算值及其他文献的研究结果进行对比,验证了本文模型的正确性。利用该数值模型进行燃气压力作用下某活塞的高周疲劳性能分析,其结果与有限元法的计算结果相一致。分析表明,在机械载荷作用下,活塞的von Mises等效应力与疲劳寿命成反比,最小疲劳寿命出现在活塞销孔上表面内侧,与最大等效应力所处区域一致,因此预测活塞高周疲劳寿命时要重点关注销孔位置的应力情况。     

一种新的疲劳可靠寿命计算方法

疲劳可靠寿命的计算方法中,存在模型误差、计算烦琐,使可靠寿命计算误差较大等问题·在分析现有问题的基础上考虑疲劳试验数据获得后绘制PSN曲线的实际过程,讨论了PSN曲线的绘制,给出了拟合的曲线方程·利用实际拟合的PSN曲线提出一种新的疲劳寿命计算方法,并由此建立了在恒幅应力作用下机械零件疲劳可靠性寿命预测的模型·利用该模型推导出工作应力服从指数分布、正态分布、对数正态分布和威布尔分布,寿命服从对数正态分布时疲劳可靠寿命的计算公式,供设计计算时使用·与原有计算模型相比,本文给出的计算模型不但消除了系统误差,还使计算大为简便