结构系统可靠性分析的发生函数法

发生函数法是多状态系统性能评估的重要工具. 本文在结构系统强度可靠性分析中引入并发展发生函数法, 分别构造描述强度(抗力)、应力(载荷)、安全裕度、疲劳寿命等概率分布的发生函数, 定义各类发生函数之间的复合算子及相应的性能结构关系, 实现静定、静不定结构系统静强度可靠性和结构系统疲劳强度可靠性的建模. 在发生函数的复合运算中, 通过同类项合并、近似项合并技术缩减计算量以提高效率. 理论分析和数值算例表明: 发生函数形式统一、表达简洁、宜编程、通用性强, 适用于具有多层次结构的系统概率建模. 新方法充分考虑了结构元件之间因孪生载荷而引发的失效相关性, 可为存在多模式损伤耦合的土木工程结构、机械装备系统静、动强度可靠性分析提供理论参考及有效工具.     

基于改进Yolov3的驾驶员疲劳检测

疲劳驾驶是引发交通事故的主要原因之一,为了预防疲劳驾驶的发生,基于多信息融合方法研究了驾驶员疲劳检测技术。通过改进的Yolov3算法与卡尔曼滤波算法的结合进行人脸检测。利用一种基于提升树的算法实现脸部关键点检测,并基于单位时间里眼睛闭合时间所占的百分比(percentage of eyelid closure over the pupil over time, PERCLOS),最长持续闭眼时间和哈欠次数这3个特征进行多特征融合的疲劳检测。在实车录制数据集上进行验证,实验结果表明：所提方法平均识别正确率达92.5%,具有较高的准确率,针对复杂环境有较强的鲁棒性,对于将来的研究有着重大意义。     

基于改进编解码网络的钢箱梁疲劳裂纹分割

针对基于图像的疲劳裂纹检测方法精度受焊缝、涂层等复杂背景因素影响较大的问题,提出了一种基于深度学习的空洞金字塔注意力网络(APA-Net)模型用于疲劳裂纹分割．在传统编解码网络的基础上引入预训练ResNet34模型、密集空洞卷积(DAC)模块、尺度感知金字塔融合(SAPF)模块和注意力门控(AG)机制,极大地提升了模型提取多尺度上下文信息的能力．通过图像裁剪制作了包含多种干扰因素的钢箱梁疲劳裂纹分割数据集,然后利用该数据集对APA-Net,FCN,U-Net,Attention U-Net,U-Net++和CE-Net等经典网络进行测试,结果表明：所提出的APA-Net在复杂背景干扰下对钢箱梁表面图像中的疲劳裂纹提取能力最佳,分割结果的平均交并比达72.2%,比其他经典网络中表现最优的CE-Net的平均交并比提高了约4%．最后通过消融实验讨论了所提模块对裂纹分割精度的影响．     

CFRP超高周三点弯曲疲劳热效应特性实验与数值模拟

针对复合材料超高周三点弯曲疲劳的温升问题,利用商用软件ABAQUS对实验过程中的热效应进行建模与数值模拟研究,得出了疲劳载荷作用下CFRP试样的主体产热阶段与位置,并根据冷却方案设定的基本原则,利用复合冷却方式开展了连续载荷作用下的超声疲劳试验,研究结果表明:CFRP不存在传统的疲劳极限.随着应力水平的改变,CFRP超...     

高速道岔曲尖轨疲劳裂纹成因分析

根据高速铁路18号单开道岔的基本轨-曲尖轨设计廓形和实测廓形数据,采用车辆-道岔动力学模型,分析了列车逆向-侧向过岔时轮载位置的转移、基本轨和尖轨上的接触斑法向应力和疲劳裂纹指数,提出了高速道岔曲尖轨疲劳裂纹形成的原因。研究发现:高速道岔基本轨和尖轨实测廓形显示尖轨降低值存在不足,使得同一转向架1、2位轮对的外轮轮载转移分别过早和过快,且随着车轮和钢轨廓形磨耗,这种情况进一步恶化。由此造成曲尖轨受到较大的法向接触应力,特别是1位轮对的外轮对曲尖轨轨肩和轨距角疲劳裂纹的形成贡献度最大。曲尖轨最早出现裂纹的区域在其顶宽20～50mm范围内。     

基于实测数据的挖掘机工作装置疲劳寿命评估

针对挖掘机工作装置疲劳评估中真实载荷难以获取的问题,本研究提出一种多工况实测载荷驱动和刚柔耦合模型相结合的疲劳寿命评估方法.以挖掘机工作装置为研究对象,利用压力和位移传感器分别测得其在不同工况下的油缸压力和伸缩量,建立力学平衡方程计算出斗尖载荷.以斗尖实际载荷数据作为驱动,在ADAMS中进行刚柔耦合虚拟样机仿真,得到工...     

温度升高后碳纤维片材增强RC梁的疲劳性能

为了研究CFL增强RC梁在不同温度下的疲劳性能,分别在20°C、50°C和80°C的温度条件下对CFL增强RC梁进行了3点弯曲静载和疲劳试验.试验结果表明:当加固梁的疲劳载荷水平为其静载屈服强度的83%,极限强度的61%时,加固梁的破坏模式、疲劳寿命、载荷-挠度曲线和应变反应等受温度的影响较小.因此,在该载荷水平下,加固梁的疲劳性能受温度的影响较小.     

模糊神经网络在驾驶员疲劳检测中的应用

针对驾驶员疲劳检测算法中数据量大、高速传输、复杂运算的实际需要,以DSP器件TMS320DM642为核心处理器,开发了嵌入式的驾驶员疲劳驾驶状况实时监测系统;为解决因疲劳/瞌睡驾驶而造成的交通事故,针对国内各种疲劳检测方法大都采用单一的疲劳特征进行疲劳识别的现状,运用模糊神经网络方法,将多个疲劳特征参数:眼睛闭合时间占某特定时间的百分率(PERCLOS)、眼皮的平均闭合速度(AECS)、点头频率(NodFreq)、哈欠频率(YawnFreq)结合起来对驾驶员疲劳状况进行识别,准确率达88.7%.试验结果表明,算法对疲劳检测问题有较好的效果,系统的开发对降低因驾驶疲劳引发交通事故发生率的研究具有重要意义.     

多级泵轴断裂分析

针对某化工企业引进的国外多级高压烃泵主轴发生断裂事故,结合该轴材料和断口形貌,运用机械可靠性设计原理和方法进行了计算和分析,以探寻其断裂的主要原因.计算分析结果与实际运行表明,该泵选型扬程过高,使泵轴的综合工作应力大,又存在局部应力集中,加之氯离子的腐蚀,因而轴的可靠性较低,导致发生疲劳失效而断裂.据此,文中提出了相应的改进措施.     

TC17合金电子束焊接接头高周疲劳失效行为研究

电子束焊接构件广泛应用于航空发动机关键部位,其需要满足长寿命与高可靠性的设计要求.针对TC17合金电子束焊接接头,采用旋转弯曲疲劳试验方法,获得焊接接头的高周疲劳性能,同时利用电子扫描电镜对疲劳断口进行微观观察,探明焊接接头的高周疲劳裂纹萌生和扩展机理.结果表明,TC17合金电子束焊接接头在10~7周次的疲劳强度为450 MPa,约为母材强度的81%,试样失效位置均位于焊缝区;试样表面最大应力与内部气孔缺陷处应力集中形成竞争机制,在10~5～10~7周次内,裂纹萌生于内部气孔,在10~7周次后,裂纹萌生于试件表面;试样断口显示出明显的穿晶断裂区和沿晶断裂区,疲劳寿命随沿晶断裂区的应力强度因子下降而增加;气孔面积及真实应力为影响疲劳寿命的主要因素,气孔处应力强度因子与疲劳寿命呈线性下降关系.