车身配件的随机振动疲劳分析

在汽车研发过程中,零件和材料的疲劳破坏是工程师们不得不考虑的因素,零件的寿命更是质量的重要指标。随机振动是检测零件疲劳最常用的测试项目,通过有限元分析可在计算机上进行仿真分析。本文阐述了随机振动疲劳分析的基本原理和分析流程,以ANSYS和疲劳分析软件为平台,提供了一个车身配件的分析案例。     

电磁超声非线性效应表征的 Lyapunov 指数分析方法

针对金属疲劳损伤非线性效应非接触式检测需求及其低信噪比问题,提出电磁超声方案对非线性效应进行信号拾取, 并采用 Duffing 混沌系统实现对金属疲劳程度定量评估,进而依据相轨图和 Lyapunov 指数表征材料疲劳演变非线性特性。 采用 有限元方法分析铝合金疲劳损伤演变过程,基于材料 Murnaghan 模型和微裂纹等效弹簧模型,研究疲劳损伤演变过程中相对非 线性系数变化规律;进而探究 Duffing 混沌系统对于非线性效应特征提取的抗噪能力,当信噪比在 20 dB 时,相对非线性系数误 差为 132. 12% ,而 Lyapunov 指数误差为 8. 82% ,因而 Lyapunov 指数较非线性系数而言有显著的抗噪能力;此外,基于对铝合金 疲劳检测进行实验研究,验证了电磁超声非线性效应 Lyapunov 指数表征分析方法的可行性及准确性。 研究结果表明,Lyapunov 指数能够有效应对电磁超声非线性检测过程中低信噪比问题,从而提升非线性特征拾取的灵敏度和可重复性,进一步增强电磁 超声等非接触式超声检测方法在疲劳在线检测演变的工程应用的贡献。     

金属材料工程力学行为学及其微细观过程理论

分析了金属零部件在实际服役条件下力学行为（工程学结构）的研究现状,建议建立以微细观过程理论为指导思想的金属材料工程力学行为学,从晶粒范畴内产生的微观过程、在周围晶粒范围及中介区域内产生的细观过程,及其最后形成的有工程意义的宏观效应出发,综合地研究工程力学行为发生和发展的全过程,以形成更符合实际的物理力学模型及定量化理论。建立上述科学,有利于克服力学和材料科学分学科研究带来的局限性。根据多年来在钢材理解断裂和冷脆行为,金属疲劳裂缝萌生和疲劳极限,以及铝合金超塑性方面的研究,阐明建立上述科学的必要性与可能性。     

高/低循环复合疲劳寿命及断裂特性的评定

高循环载荷叠加低循环载荷是航空发动机及多数动力机械构件的工作条件。材料科学工作者和冶金工程师近年来十分重视工程材料在接近构件工作条件下的疲劳断裂行为研究,主要有三个方面的原因.(1)愈来愈多的研究结果表明,开展金属材料接近构件工作条件下疲劳行为研究,是对材料及其工艺应用研究在技术上的促进。(2)为了运用金属材料疲劳断裂机理方面的基础理论来发展具有良好疲劳性能的合金,必须进行疲劳损伤、裂纹起始和扩展各个阶段机理的基础研究,当前这些基础性研究的方向.也是发展接近构件工作条件下的动态力学行为研究。(3)研究     

塑料斜齿轮与金属蜗杆传动机构疲劳寿命分析

高分子材料领域的快速发展,促进了中低载荷齿轮传动中金属齿轮塑料化的趋势。塑料斜齿轮常被用于代替金属蜗轮与金属蜗杆进行啮合传动,但金属与塑料材料的各方面性能差异较大,塑料斜齿轮损伤形式复杂,其疲劳寿命难以预测。针对这一问题,基于Hertz接触理论和航天领域形成的相对坐标法,运用多体动力学软件RecurDyn建立金属蜗杆与塑料斜齿轮的刚柔耦合动力学模型,获得了塑料斜齿轮在对应加载工况下的瞬态应力值,作为Durability模块中塑料斜齿轮的载荷输入值;引用德国塑料齿轮标准VDI 2736中POM齿轮疲劳寿命与接触应力幅值关系,得到塑料斜齿轮材料的S-N曲线,并基于应力时间历程寿命计算准则,对塑料斜齿轮的疲劳寿命进行了分析。通过疲劳台架实验验证了该分析模型的准确性,为后续塑料齿轮疲劳寿命的研究提供了理论依据。     

48MnV钢拉压疲劳过程中的磁记忆信号变化

为探索金属磁记忆信号在材料疲劳过程中的变化规律，选用48MnV钢为材料，以其疲劳极限为负载作标准拉压疲劳试验，并采用金属磁记忆诊断仪检测材料疲劳过程中磁记忆信号的变化。试验结果表明，磁记忆信号在整个疲劳过程中表现出振荡、突变和收敛三大规律，即：磁记忆信号随疲劳循环次数的增加而上下振荡；在500万次疲劳循环附近，磁记忆信号存在一个突变点；该突变点前后，磁记忆信号随疲劳循环次数增加均有明显的收敛现象。     

疲劳内耗方法研究回顾

内耗是指固体由于内部原因造成的振动能量的消耗,它能灵敏地反映材料内部微观缺陷的状态及其运动变化。材料或构件在循环载荷下由于内部损伤和缺陷的累积逐渐导致疲劳失效,而通过考察疲劳过程中的能量消耗、超声衰减响应与材料阻尼本领等内耗量的变化,可以建立一种理解材料疲劳行为和表征材料疲劳性能的有效方法。本文将对内耗方法应用于疲劳研究的理论背景和手段加以概括介绍,并对其在疲劳剩余寿命评估、裂纹萌生检测等方面的研究应用进行介绍回顾,最后对此类方法的进一步研究利用做了讨论和展望。     

复型技术和它的应用

接触表面的疲劳损伤是国内外许多学者和工程师所关心的问题。接触疲劳与其它疲劳破坏相比,影响因素较多而复杂,接触表面不仅有力的作用,还伴有滚动和滑动的摩擦与磨损,目前接触疲劳的研究远比其它疲劳研究来得少。问题在于相对运动过程,出现     

金属橡胶材料疲劳损伤性能研究

对设计制作的固支圆盘形金属橡胶构件进行疲劳损伤特性试验研究,对其疲劳损伤性能的分析表明金属橡胶材料的疲劳破坏不同于实体材料,它不会发生突然断裂失效,其疲劳破坏形式主要是其内部的金属丝产生局部断裂、破碎和磨损,从而在构件内部产生累积损伤,宏观上表现为承载能力和耗能性能不断衰减;通过对其内部金属丝两种典型勾连结构耗能方式随振动周期变化情况的分析,揭示金属橡胶材料疲劳损伤机理主要是其内部勾连结构滑移挤压方式的不同及金属丝间的微动摩擦、磨损及断裂;用刚度损伤和阻尼损伤描述金属橡胶的疲劳损伤过程,并提出综合损伤因子D作为金属橡胶疲劳失效判据。     

核电用接管安全端308L焊缝金属高温低周疲劳性能研究

在300℃高温环境下研究了核电用接管安全端308L焊缝金属的低周疲劳性能,获得了308L焊缝金属材料的循环应力-应变曲线及低周疲劳寿命曲线。基于疲劳过程中不同应变幅水平下循环应力-应变滞回环的试验结果,分析了应力峰值随疲劳循环数的变化规律,绘制了308L焊缝金属材料疲劳寿命曲线,并与ASME疲劳设计曲线进行对比,最后分析了308L焊缝金属的疲劳断口。试验结果表明,材料在高温条件下表现出循环软化直至失效; Basquin和Manson-Coffin关系可以很好地描述0. 3%～1. 0%应变幅范围内的应变-疲劳寿命曲线; 308L焊缝金属低周疲劳裂纹呈凸形扩展,并伴随有疲劳辉纹和二次裂纹出现。     

振幅对金属橡胶材料疲劳寿命的影响分析

对设计制作的固支圆盘形金属橡胶试件进行了疲劳试验,研究了振幅对金属橡胶材料疲劳寿命的影响。提出了割线刚度和等效黏性阻尼系数两个疲劳参数,分析了疲劳加载过程中承载能力和耗能能力随振动周次的变化趋势,并以疲劳参数为基础建立了金属橡胶材料疲劳损伤与振动周次的数学模型。结果表明,小振幅的初始稳定加载有助于改善金属丝线的力学特性,提高金属橡胶材料的承载能力和耗能能力,而振幅的增大会导致金属橡胶材料疲劳寿命的迅速缩短。     

民机结构疲劳损伤可靠性分析

为不断改进飞机结构设计提供技术支持,在飞机结构设计和维修中,需制订一套实用的结构疲劳分析程序,以便于结构工程师确定出合理的检查任务,以此来保证结构疲劳可靠性。结构疲劳的可靠性是通过设计阶段的疲劳设计和疲劳损伤觉察可靠性评估来保证。疲劳设计是采用"分散因子"的方法来确定结构疲劳可靠性。针对飞机维修和修理过程中遇到的疲劳问题,对结构疲劳评估和损伤容限评估进行了研究和分析。     

金属波纹管低周疲劳寿命及可靠性的研究

应用有限元法、试验、数理统计等综合分析方法,对金属波纹管低周疲劳寿命及其可靠性进行研究和探讨。通过波纹管材料疲劳寿命试验、软件仿真分析、产品疲劳寿命试验及相关数据研究,金属波纹管的疲劳寿命呈威布尔分布规律,其寿命分散度也较大。在实际产品设计时将有限元仿真分析、工程设计和试验有机地结合在一起,研究波纹管的可靠寿命和安全系数,能够提高设计精度和可靠性。     

基于金属磁记忆检测的HT300疲劳损伤实验研究

为验证金属磁记忆检测技术用于重型机床基础件疲劳寿命评估的可行性,对重型机床基础件常用材料HT300进行了基于金属磁记忆检测的疲劳损伤实验研究。结果表明,金属磁记忆检测手段能够较好地检测出基础件的应力集中部位,能对基础件的疲劳损伤程度进行定量表征,是预测机床基础件疲劳寿命的有效手段。     

基于金属磁记忆三维曲面相似度的疲劳损伤定量评估

金属磁记忆检测与评价技术通常对二维磁记忆信号曲线特征量进行分析,具有不错的应力集中或者缺陷表征能力。磁记忆信号三维曲面,具有更充分地信息量,能够更加客观充分地反映材料损伤和应力集中情况,因此,重点分析三维磁记忆信号曲面相似性随疲劳加载的变化规律。研究表明,应用金属磁记忆信号曲面相似系数来评估疲劳损伤程度是可行的。     

金属多轴疲劳行为与寿命预测研究进展

多轴疲劳损伤行为和寿命预测研究关系着复杂加载条件下金属结构件的服役安全,一直受到科学和工程领域的重视.总结多轴低周和高周疲劳试验性能测试一般过程和疲劳行为研究,重点论述多轴非比例加载对低周疲劳和高周疲劳行为的影响,受加载路径,加载载荷和材料类型的影响,非比例加载对材料低周疲劳循环硬化行为和疲劳寿命的影响有差异,对低周疲劳和高周疲劳表现的疲劳行为的影响也有差别,作用机理不尽一致.单轴本构关系通过引入非比例度因子、修正循环强度系数或将多轴加载时的应变等效为单轴应变等方式可推广到多轴疲劳领域.基于应力、应变、能量、临界面和临界面应变能密度法的多轴疲劳寿命预测模型在文中做了综述,疲劳损伤参量中包含能量项的一些多轴疲劳寿命预测方法常被用于多轴低周和高周疲劳寿命预测.缺口件多轴疲劳寿命可采用多轴损伤参量结合局部应力应变法、应力梯度法、应力场强法及临界距离法等进行预测.     

18Cr2Ni4WA渗碳层接触疲劳过程中的组织变化

一、概述接触疲劳是在反复接触应力作用下材料表层损伤积累和发展到破坏的过程,其破坏的主要形式是裂纹、麻点和剥落。接触表层的显微组织直接影响材料的接触疲劳寿命。同时,它在接触疲劳过程中要发生一定的变化。而这些组织变化又反过来影响材料的接触疲劳寿命。研究材料在接触疲劳过程中的显微组织变化及其对疲劳寿命的影响是接触疲劳的一个重要研究方面。A.B.Jones首先发现了在接触疲劳过程中显微组织的不稳定性,观察到在轴承内滚道的显微组织经化学侵蚀变黑,认为这是马氏体的热回火现象。后来J.J.Bush等人发现,只有当应力超过一定的门     

金属低周疲劳的能量耗散与热发射

金属疲劳是一个能量耗散过程 ,其中主要的能量耗散形式包括内耗热和储能。储能是材料缺陷数量、分布及损伤状态的宏观体现 ,它需要借助于材料的热发射间接地获得。本文利用细小热敏电阻测量了 4 0 Cr Ni Mo A,80 90和 TC4三种材料在低周疲劳过程中的热发射规律 ,试验中观察到了温度涨落现象 ,发现热发射与材料的热传导系数、疲劳寿命和加载频率有关 ,并给出了最大温升的拟合公式     

疲劳断裂失效分析与表面强化预防

对于航空航天零部件而言,随着结构设计不断使用高强度结构材料来制造承力构件,越来越多的零件以疲劳断裂的方式发生失效事故。因此,总结疲劳断裂的失效特征,分析其影响因素,探讨疲劳失效的预防措施一直是材料和力学等学科的研究工作者和工程师们所关心的课题。     

声发射与显微结构的破坏

由英国金属学会冶金工程委员会组织的一系列的园桌会议(为使工程师和冶金师更紧密地配合)中的一次会议。由Dr.B.L.Eyre主持参加这次会议的不仅是声发射专家,也邀请了物理冶金师和工程师。会议对研究断裂机理的研究工具和对探测及监控大结构件中的裂缝生长以及对焊接过程中的无损检验发生很大的兴趣。对这次会议组织者的希望是应当集中声发射数据的物理解释,即声发射与特定的形变和断裂过程之间如何相联系以及它对显微结构的敏感性是什么? 为了提供讨论的中心问题,一些人受邀来作介绍,在早晨的会议中有以下内容: