材料S-N、ε-N及da/dN-ΔK疲劳性能数据之间的内在联系

材料的S-N、ε-N及da/dN-ΔK疲劳性能数据分别是应力寿命法、局部应变法以及LEFM裂纹扩展法进行结构寿命分析的基础.文中根据几种疲劳寿命模型,探讨同一材料三种疲劳性能数据之间的内在联系及相互预测的可能性.具体内容包括,(1)用da/dN-ΔK性能数据预测S-N数据.(2)用ε-N性能数据预测S-N数据.(3)用ε-N性能数据推测da/dN-ΔK数据.研究结果表明,同种材料的S-N、ε-N及da/dN-ΔK疲劳性能数据之间是相互联系的,存在相互预测的可能性.     

轮盘低循环疲劳寿命可靠性分析方法

疲劳寿命呈现异方差特性,其标准差随弹性应变幅和塑性应变幅的减小而增大,因此在Manson-Coffin公式中引入标准正态变量斗和线性标准差σe、σp,将ε-N曲线参数表示为随机变量μ的函数,建立了低循环疲劳寿命的概率模型。在低循环疲劳试验数据的基础上应用异方差回归分析方法获得了该模型的参数,通过蒙特卡洛模拟验证了模型的精度。应用该模型进行等厚空心轮盘的低循环疲劳寿命可靠性分析,得到了轮盘中心孔危险点的疲劳寿命分布。由于没有事先假设疲劳性能参数的分布特性,参数均由试验数据分析得到,并且采用异方差回归分析能够充分利用数据信息,在提高分析精度的同时能够节约疲劳试件,因此该分析方法具有较好的工程应用前景。     

材料S-N、ε-N及dα／dN-△K疲劳性能数据之间的内在联系

材料的S-N、ε-N及dα／dN-△K疲劳性能数据分别是应力寿命法、局部应变法以及LEFM裂纹扩展法进行结构寿命分析的基础。文中根据几种疲劳寿命模型，探讨同一材料三种疲劳性能数据之间的内在联系及相互预测的可能性。具体内容包括，(1)用dα／dN-△K性能数据预测S一Ⅳ数据。(2)用ε-N性能数据预测S-N数据。(3)用ε-N性能数据推测dα／dN-△K数据。研究结果表明，同种材料的S-N、ε-N及dα／dN-△K疲劳性能数据之间是相互联系的，存在相互预测的可能性。     

基于局部应变的疲劳寿命计算方法

材料的P-ε-N曲线是构件基于局部应变-寿命可靠性分析计算的基础。主要考虑总体拟合效果最佳、与疲劳失效机制的一致性和尾部预测安全性等因素的情况下，提出了确定循环寿命的良好统计方法。以Coffin-Manson律为基础，采用线性回归方法和相关系数优化法，考虑应变-寿命的随机性，获得了标准试样在任意置信度下的P-ε-N曲线。产品在工作环境下受力复杂，根据材料在弹、塑性状态的泊松比不同，结合第四强度理论，获得适用于多轴应变疲劳寿命的修正曲线。利用随机振动试验模拟使用环境对构件进行可靠性试验，通过对直接测量的应变时间历程进行分析计数，并运用局部应变法对构件进行疲劳寿命计算，证明了方法可用于解决工程实际问题。     

S-N曲线和P-S-N曲线小子样测试方法

采用异方差回归分析理论，建立一种S-N曲线和P-S-N曲线小子样测试方法，可以对金属材料中寿命区的S-N曲线和P-S-N曲线进行散点测试。该方法能将一条S-N曲线上的所有试验数据作为一个整体进行统计分析，实现多母体联合推断，信息量远远大于成组试验法，既可节省大量试件，又能提高测试精度。此外，该方法对成组试验数据的分析精度也比成组试验法高，可以对过去积累的S-N曲线试验数据进行处理，在不补充试验的情况下，即可得到P-S-N曲线。大量Monte Carlo模拟验证和工程应用表明，在精度相同的情况下，该方法可以比成组试验法节省60％以上的试件。     

估计疲劳寿命三参数P-S-N曲线的新方法

由于不同应力水平下对数疲劳寿命的方差不等,因而不同应力水平下的对数疲劳数据不满足最小二乘估计的Gauss-Markov假设条件,此时采用常规最小二乘法估计的三参数P-S-N曲线不是统计意义下的最佳线性无偏估计,而加权最小二乘法则可以给出异方差条件下的最佳线性无偏估计.为此基于加权最小二乘和Bootstrap方法提出一种疲劳寿命三参数P-S-N曲线估计方法,在所提方法中,Bootstrap方法被用来确定不同应力水平下疲劳试验寿命数据的协方差矩阵对角线元素,避免迭代确定加权最小二乘法中的权矩阵.对三种材料的四组疲劳试验寿命数据进行分析的结果表明,所提方法具有工程实用性,传统最小二乘法由于忽略了Gauss-Markov假设条件可能得到偏危险的结果,而由于所提方法得到的是最佳线性无偏估计,因而在子样容量增大时将趋于估计的真值,并且参数估计的方差将是最小的.     

应变曲线在零件疲劳寿命设计时的应用

首先对零件产生低周疲劳的原因及其特点进行了简要叙述,说明了应用σ-N曲线无法描述零件低周疲劳寿命的变化规律.在工程设计应用中通常采用σ-N曲线来反映零件低周疲劳的实际寿命变化的规律.扼要论述了通过实践验证及对多种不同静强度的材料进行等应变幅疲劳试验,归纳出适用于零件低周疲劳的通用公式.并用实例验证了其估算过程,对计算结...     

奥氏体不锈钢深冷容器疲劳设计曲线探讨

现行压力容器标准中奥氏体不锈钢疲劳设计曲线均基于常温疲劳试验数据拟合得来,并未考虑低温对奥氏体不锈钢强度、疲劳寿命的影响。本文提出一种基于常温疲劳设计曲线和深冷力学性能,获取奥氏体不锈钢深冷疲劳设计曲线的方法。首先,在试验研究基础上整理分析了文献中77 K和4 K温度下的奥氏体不锈钢疲劳试验数据,并按ASME BPVCⅧ-2采用的Langer模型表征疲劳试验曲线;其次,根据低温对奥氏体不锈钢强度和塑性的影响规律,分别对Langer模型中的疲劳极限和塑性应变项系数进行修正,建立低温下Langer模型系数与温度的关联关系,提出了深冷疲劳试验曲线计算公式;最后,通过对比文献中110 K温度下材料疲劳试验数据,初步验证了深冷疲劳曲线计算方法的有效性。     

概率循环应变—寿命曲线及其估计方法

引入了概率循环应变—寿命曲线描述低周疲劳循环应变—寿命试验数据的分散性。应用线性回归方法和极大似然法原理 ,发展了曲线及其置信限的估计方法。方法采用经验证的良好假设分布即对数正态分布模拟疲劳寿命的分散性。基于Coffin Manson律 ,将曲线近似表征均值和均方差循环应变—寿命曲线的形式。任意可靠度下的疲劳分析可方便地根据正态分布进行。与现有独立随机变量观点不同 ,材料常数视为关联随机变量。1Cr18Ni9Ti不锈钢管道焊接头试验数据分析验证了方法的有效性。     

概率循环应变－寿命曲线及其估计方法

引入了概率循环应变－寿命曲线描述低周疲劳循环应变－寿命试验数据的分散性。应用线性回归方法和极大似然法原理,发展了曲线及其置信限的估计方法。方法采用经验证的良好假设分布即对数正态分布模拟疲劳寿命的分散性。基于Ｃｏｆｆｉｎ－Ｍａｎｓｏｎ律,将曲线近似表征均值和均方差循环应变－寿命曲线的形式。任意可靠度下的疲劳分析可方便地根据正态分布进行。与现有独立随机变量观点不同,材料常数视为关键随机变量。１Ｇｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管道焊接头试验数据分析验证了方法的有效性。     

汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计

基于某车型动力总成拉杆悬置橡胶的材料拉伸试验数据，利用Abaqus软件拟合得到橡胶材料Ogden超弹性本构模型参数，并依据橡胶材料的应变疲劳理论，试验测试了ε-N疲劳曲线。基于悬置橡胶结构的刚度试验标定了其有限元模型，再根据疲劳台架试验进行了悬置橡胶疲劳寿命计算与结构优化，最后预测了其在整车驱动耐久试验疲劳寿命。     

J—COD设计曲线及其与各国COD设计曲线的比较

1前言COD设计曲线是建立在宽板试验基础上的经验公式。其形状与宽板试验时确定应变ε时所取标距有关，而标距大小的取值缺乏理论依据（英国和日本取法不同），导致同一宽板试验数据可得到不同的COD设计曲线。此外，宽板试验近似呈现为均匀的应力应变场，它与实际结构的高应变梯度场相差较大，而且实际结构评定时所取的应变与宽板试验中的应变定义完全不同。但此、用根据宽板试验结果建立的COD设计曲线对实际结构进行评定时是否有足够的安全格度是一个值得关注的问题。既然国际国内缺陷评定规范已纷纷将COD设计曲线降格为初级评定，就有…     

P-S-N曲线的Bootstrap置信带

由小子样疲劳试验数据估计出的疲劳可靠性设计P-S-N曲线可能偏于危险,目前常采用C-P-S-N(置信度-可靠度-应力-寿命)曲线提高预测结果的可信性,文中基于Bootstrap方法提出一种新的估计C-P-S-N曲线的方法.给出所提方法的具体实现,所提方法借助Bootstrap再抽样技术,可以拟合任意置信度和任意可靠度下的C-P-S-N曲线,并获得更安全可信的估计结果,有效改善常规方法出现的危险问题.采用所提方法对材料LY12CZ铝合金板材疲劳试验数据进行分析讨论,结果表明所提方法是合理可行的.     

蠕变变形自动测量系统的设计

在电子蠕变试验机上实现了蠕变变形数据的实时自动采集,对加载过程采集的数据,用最小二乘法进行自动拟合,计算得到弹性应变。在试验过程中,可自动采集0. 1%、0. 2%、0. 5%等不同规定应变的蠕变寿命,可以实时绘制蠕变ε-τ曲线、F-τ曲线和σ-ε曲线。     

局部应力—应变法可靠性寿命估算

本文讨论了可靠性寿命当量累积损伤原理,并在此基础上,对于多级(复杂)应变载荷情况,提出了应变疲劳可靠性寿命估算方法.算例利用P—ε—N曲线和应变疲劳统一方程,估算了累积当量损伤和应变疲劳可靠性寿命.     

局部应变法寿命估算中几种算法的对比研究

局部应变法是一种有效的疲劳寿命估算方法。然而,当采用的算法不同时,寿命估算结果往往差别很大。本文对局部法寿命估算中常用的四种组合算法进行系统地比较和分析,并结合国产某强击、机机翼主梁根部疲劳危险孔的寿命估算实例进行方法评价。计算和分析表明:瞬态循环σ—ε曲线和当量应变(ε_(eq))—寿命(N)曲线是局部法寿命估算中值得推荐的一种组合算法。     

多轴疲劳的应变——寿命曲线

用局部应力应变法进行疲劳寿命估算,必须使用应变－寿命曲线,单轴疲劳的应变－寿命曲线,对疲劳研究人员已是众所周知,而多轴疲劳的应变－寿命曲线则还很少进行研究。本文就泊松比在弹性应力状态和塑性应力状态下对多轴疲劳应变－寿命曲线的不同影响进行了研究。     

非对称循环疲劳寿命研究及涡轮盘概率寿命分析

提出基于试棒非对称循环疲劳实验数据的发动机轮盘低周疲劳寿命可靠性分析方法.通过250℃恒温两种不同应变比下GH4133材料疲劳实验,得到应变疲劳寿命曲线.通过有限元数值模拟标准试棒寿命,说明用非对称循环应变寿命曲线估算结构寿命比对称循环应变寿命曲线估算更准确.最后采用所提方法计算分析某涡轮盘销钉孔边低周疲劳概率寿命,寿命数值计算结果与试验结果吻合良好.     

涡轮盘低循环疲劳两种可靠性分析方法的对比

使用基于应力和基于应变的疲劳可靠性分析方法,对比分析了涡轮盘低循环疲劳寿命及可靠性。P-S-N曲线由三参数函数式来描述,并由异方差回归拟合,涡轮盘危险点的应力应变可由有限元分析和响应面法得到,对比了应力寿命、应力强度、应变寿命和应变强度四种疲劳可靠性模型的寿命及可靠度,结果表明基于应力的分析方法,也可用于涡轮盘低循环疲劳可靠性分析。     

缺口件p-S-N曲线的随机有限元法与试验应用

p-S-N曲线是结构疲劳可靠性分析的重要依据之一,获取最可靠的p-S-N曲线的方法是基于试验数据。由于耗时长,缺口形式多变等原因,缺口件p-S-N曲线往往难以全部通过试验获得。使用随机有限元法(stochastic finite element method,SFEM)计算疲劳寿命与疲劳强度得到了一定研究,但参数常常比较复杂。考虑光滑件p-S-N曲线和缺口几何参数,使用随机有限元法模拟缺口分散性,与表示光滑件疲劳寿命分散性的p-S-N曲线结合起来,通过蒙特卡洛抽样得到相应的局部应力应变的随机样本,获取了缺口件的p-S-N曲线,并将其用于疲劳可靠性研究的一部分,低载删除的试验研究。试验表明该方法可行,可以用于缺口件p-S-N曲线的拟合折算。