低温下钢-混凝土组合结构疲劳试验和极限承载力

针对钢-混凝土结合梁在青藏铁路上的应用情况,模拟青藏铁路线的温度环境,用专门研制的低温设备(最低温度能保持在-50℃以下),对由14MnNbq钢构件、直径为22 mm的栓钉(下称ψ22栓钉)和强度等级为C50的混凝土组成的钢-混凝土组合件作了低温疲劳试验和极限承载力试验.试验中,考虑了钢板的轧向和环境温度变化等因素对组合件承载力的影响,研究了低温下ψ22栓钉的破坏形式,疲劳承载力和极限承载力等问题,并将低温下的试验结果同常温下的试验结果进行了对比.研究结果表明:在同等荷载下,ψ22栓钉在-50～0℃的低温环境下疲劳寿命比在室温下的疲劳寿命长,且有温度越低,抗疲劳性能越强的趋势;钢板轧向对栓钉疲劳寿命影响很大,但对栓钉极限承载力没有明显影响;14MnNbq钢材质优良,转变温度低于-50℃.在温度为-50℃时,栓钉焊在14MnNbq钢板上对钢板材质无影响.     

一种大量程疲劳试验机实现小试样预制裂纹的方法

根据简单的力学原理，提出了一种使用大量程程控高频疲劳试验机，按照国标2038-91标准预制三点弯曲小试样裂纹的方法——双试样法，并与单试样法进行了对比，给出了实验数据，说明了双试样法的优点，详细给出了三点弯曲试样裂纹预制的相关公式及确定各个载荷具体方法。     

驾驶员疲劳状态检测方法研究

为解决由于疲劳驾驶导致交通事故的问题,采用视频图像分析技术处理疲劳的相关特征,运用基于训练的 Adaboost 人脸检测算法精确定位司机脸部和眼睛区域,实时采集眼睛二值化区域面积,采用阈值比较法进行眨眼判断,并提取眼皮疲劳参数 AECS( Average Eyelid Closing Speed) 和 PEＲCLOS( Percent Eyelid Closure over the Pupil Time) ,进行综合疲劳状态分析,最终确定是否疲劳驾驶。实验结果显示,人脸和人眼检测的精度都有较大程度提高,设计的软件可实时监测驾驶员疲劳状态,有效防止疲劳驾驶。     

非对称载荷下驱动轴强度与刚度的匹配与优化

为了解决某重载车辆的驱动轴容易发生早期失效的问题,提出了一种在非对称载荷作用下实现结构强度与刚度合理匹配的分段优化设计方法。通过分析非对称承载驱动轴的刚度对载荷分布的影响,建立了以结构强度和疲劳寿命为约束、驱动轴花键的应变相等为目标的驱动轴结构设计优化模型。优化设计结果表明,危险部位右侧花键齿根应力降低了90.3 MPa,驱动轴两侧扭矩分配更合理,且使用寿命提高了72.2%。     

中碳铬钨渗氮轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究

针对轴承钢失效形式主要为疲劳破坏的问题,对中碳铬钨渗氮轴承钢进行旋转弯曲疲劳（RBF）试验及分析。分析轴承钢经调质处理（880 ℃+540 ℃）后的组织,再经RBF试验后疲劳断口和渗氮处理的作用,还分析了非金属夹杂物对轴承钢RBF的影响,构建了非金属夹杂物深度和尺寸对中碳铬钨渗氮轴承钢RBF极限强度影响的模型。实验结果表明：试验钢调质处理后,组织为回火索氏体,主要析出M₆C型和M₂₃C₆型碳化物,力学性能优良,RBF极限强度达到729 MPa;疲劳源分为表面缺陷和内部非金属夹杂物,表面缺陷主要包括非金属夹杂物脱落形成的凹坑以及机加工留下的刀痕,非金属夹杂物主要为镁铝酸盐;轴承钢在NH₃渗氮气氛中560 ℃恒温保持25 h,渗氮层厚度达360 μm以上,渗氮工艺合适。研究结果对中碳铬钨渗氮轴承钢的发展及其疲劳性能的提高有一定的参考价值。     

基于颈腰部肌电及脑电信号的疲劳驾驶检测

为了有效判别驾驶员的疲劳状态,结合生物力学分析提取了驾驶过程中的颈腰部肌电信号EMG和头部脑电信号EEG,并分析其特征参数在驾驶过程中的变化规律.结果表明:颈肌样本熵、颈肌复杂度、腰肌样本熵、腰肌复杂度、脑电样本熵、脑电复杂度这6个生理信号的特征参数值都随着驾驶时间的延长而逐渐降低,通过主成分分析可实现特征参数间的合理组合.基于多元回归理论,建立了能够有效预测疲劳驾驶的数学模型.状态验证结果表明,该模型对疲劳状态判别的正确率可达95%以上.     

High-performance flexural fatigue of carbon nanotube yarns

Carbon nanotube yarns （CNTY） possess good specific strength and specific conductivity. As such, their potential for commercial applications is significant. Fatigue performance is a significant consideration in yarn/wire applications. In this study, the flexural fatigue performance of CNTY spun from super-aligned carbon nanotube arrays was investigated using a reversed bending test. The results showed that CNTY exhibited excellent resistance to pure flexural fatigue, significantly outperforming stainless steel wire; CNTY failed where a combination of flexural fatigue and tension-tension fatigue had special hollow fracture morphology, and CNTY resistance remained fundamentally unchanged in the combination fatigue process.     

泡桐木夹层梁的弯曲疲劳试验

对采用真空导入工艺的泡桐木夹层梁进行4点弯曲疲劳试验,研究发现泡桐木夹层梁的破坏形式主要有界面的脱黏、芯材的剪切破坏、面板分层等。试验过程中采集试件的S-N曲线,采用3种寿命预测公式对其进行线性拟合,得到该泡桐木夹层梁的寿命预测公式。基于S-N曲线在实际工程中的应用,引入失效率的概念,采用双参数的Weibull函数分布,对不同应力等级下的失效率进行研究,从而得到泡桐木夹层梁P-S-N曲线。     

材料与载荷随机性影响下管路结构振动疲劳可靠性分析方法

为应对振动环境下管路结构高可靠性寿命评估问题，建立材料、载荷等底层因素随机性模型，并考虑随机性传递、综合作用，获得管路结构振动疲劳寿命可靠性分析模型。以典型材料试验结果及单自由度时域系统，证明了随机性模型的适用性及寿命模型的高效性。以液体火箭发动机典型管路结构为分析对象，评估其高可靠性寿命。分析结果表明：在试车振动载荷作用下，管路结构振动疲劳寿命符合对数正态分布，且寿命存在较大的分散性；所考虑的随机因素中，材料疲劳性能对寿命分散性的影响较大；对管路结构，在确定性寿命的基础上，应考虑至少不小于5倍的寿命缩减系数，以覆盖载荷及材料的随机性影响而获得其高可靠度振动疲劳寿命。该研究为液体火箭发动机可重复使用技术发展提供重要技术支撑。     

双列圆锥滚子轴承动力学分析

基于滚动轴承动力学理论,建立了双列圆锥滚子轴承动力学分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的方法,对轴承非线性动力学微分方程进行求解。研究了双列圆锥滚子轴承的最大接触压力、滚子打滑率、滚子歪斜角以及轴承疲劳寿命等动态性能。分析结果表明:轴承的最大接触压力随轴向预紧量的增加呈先减小后增大的趋势,最佳预紧量随外载荷的增加而变大;滚子歪斜角随径向载荷的增加而变大,"压紧"侧的滚子歪斜角略微大于"放松"侧;轴承疲劳寿命随轴向预紧量的增加而增大直至最大值,随后迅速下降。