4Cr_2NiMoV模具钢热疲劳性能的研究

本文首次实验研究了新型热锻模具钢4Cr_2NiMoV 的热疲劳裂纹起始寿命及其规律.根据修正后的 Manson-Coffin 公式以及热应力引起的应变范围,导出一个新的描述热疲劳裂纹起始寿命的表达式,并用4Cr_2NiMoV 钢实验结果验证上述表达式是可行的.此外,本文还简要讨论了热疲劳裂纹扩展及断口形貌的特性.     

疲劳裂纹扩展的非平衡统计模型

为了研究金属中微观结构对疲劳短裂纹扩展性能的影响 ,在宏观与微观相结合的疲劳断裂非平衡统计理论中 ,考虑了材料微观结构因素 ,从而能够合理地解释有关疲劳短裂纹及长裂纹的实验结果 .建立的非平衡统计理论模型把位错机理同裂纹扩展联系起来进行模拟 ,得到了包括疲劳短裂纹及长裂纹的整个金属疲劳寿命内的普适裂纹扩展速率公式 ,并和他人的理论结果进行了比较 .     

考虑显微组织影响的焊接接头疲劳裂纹扩展寿命估算

本文讨论了焊接头的微观金相组织及其对疲劳裂纹生长率的影响,用标准试样的裂纹扩展速率数据,考虑微观组织的影响建立了疲劳裂纹在不同区域扩展的疲劳模型,并用这些模型编制计算机程序估算了裂纹的扩展寿命。与实验值进行了比较。     

LY—12硬铝合金表面裂纹产生和发展

本文通过实验研究了ＬＹ—１２硬铝合金在单向拉伸疲劳载荷下表面裂纹形状的变化规律，由实验数据处理得到了适用于ＬＹ—１２硬铝合金材料疲劳寿命计算的关系式。研究表明，拉伸疲劳时表面裂纹扩展速率可用Ｐａｒｉｓ公式描述。     

16Mn钢对焊接头疲劳寿命的估算

本文总结了16Mn钢对焊接头疲劳试验结果并给出了新的寿命估算方法，实验结果表明，在中短寿命范围内，16Mn钢对焊接头的疲劳寿命可更好地表示为当量应力幅的幂函数，以考虑应力比的影响，对于不含裂纹式缺陷的焊接件，先分别估算其疲劳裂纹起始寿命和裂纹扩展寿命，然后求和得总寿命，在估算裂纹起始寿命时，采用了新的公式和方法并考虑了焊趾处材料的显微组织、表明状态以及焊趾处宏观几何和微观几何特征的影响。在估算列纹扩展寿命时，采用了新的列纹扩展速率表达式，并取应力比R＝0.6，以考虑残余应力的影响。用上述公式和方法，估算了16Mn钢对焊接头的疲劳寿命、第一次观察到裂纹α0时的寿命以及剩余寿命，均与实验结果符合得很好。     

根据拉伸性能预测铝合金板材的疲劳裂纹扩展速率

本文在郑修麟和Hirt提出的疲劳裂纹扩展公式基础上’结合铝合金疲劳裂纹扩展门槛值的经验公式,提出了一个根据拉伸性能预测铝合金板材疲劳裂纹扩展速率的新方法。大量实验数据与估算结果对比表明,本文提出的疲劳裂纹扩展速率估算式是可行、实用的。此外,本文还强调了疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th)在疲劳寿命估算中的重要性和工程中的实用性。     

典型结构件疲劳寿命分析研究

为建立疲劳裂纹对典型结构件性能影响的机理性模型,解决疲劳分析问题,以飞机的典型部件机翼为研究对象,建立了机翼的变幅载荷谱.基于弹塑性断裂力学,进行了机翼裂纹的扩展分析,利用多自由度动态有限元解析理论,进行了机翼的工作状态模拟和疲劳断裂分析,并给出了裂纹寿命预测的公式以预测构件的裂纹寿命.     

基于神经网络的疲劳裂纹扩展率的初步估算

采用基于神经网络的方法对压力窗口疲劳裂纹扩展公式（Paris公式）中的两个材料常数进行了估算，用人工神经网络建立一个学习系统，以获得各种材料的疲劳裂纹扩展率，通过计算和实验数据的比较，证明了利用神经网络进行疲劳裂纹扩展率的估算是可行的。     

随机载荷加载下疲劳裂纹扩展速度的一种计算方法

为了揭示出随机载荷加载下,疲劳裂纹扩展速度的规律,利用临界平面方法,把多轴随机载荷等效为单轴随机载荷,并进而简化为单轴多级恒幅载荷谱,然后利用恒幅疲劳裂纹扩展的速度公式,计算裂纹的总增加量,推导出随机载荷加载下疲劳裂纹扩展速度的计算公式。通过对试件的疲劳寿命预测,验证了该公式的正确性。     

预切口沥青混合料小梁疲劳试验研究

沥青路面在初始裂纹形成后的裂纹扩展规律对于沥青路面的设计和养护具有重要的理论与实践意义。基于疲劳断裂力学原理,对沥青混合料小梁进行了疲劳裂纹扩展试验,研究了复合型裂纹的扩展规律。结果显示,对于I—II复合型裂纹,扩展初期表现出复合裂纹扩展特性,随着裂纹的继续扩展,表现出I型裂纹特征;随着预切口到加载中心距离的增大,沥青混合料小梁的疲劳寿命增大;对于连续级配沥青混合料,最大粒径越大,小梁的疲劳寿命越长。     

沥青混合料小梁疲劳试验数值模拟及其寿命预测

沥青路面的裂纹扩展及疲劳寿命对沥青路面的设计和维护具有重要意义。通过对三点弯曲疲劳试验的沥青混合料小梁在不同位置预切口，对不同类型裂纹的试件进行疲劳试验，并利用耦合的无单元伽辽金/有限元法，对试验过程进行数值模拟，利用广义Paris公式预测试件的疲劳寿命，并同试验结果进行了比较。结果显示．数值模拟和试验结果接近，可以应用于沥青路面的疲劳裂纹扩展模拟和寿命预测。     

一种结合UKF的疲劳结构剩余寿命预测方法

针对机械系统中疲劳结构的剩余寿命(RUL)预测问题,提出了一种结合无迹卡尔曼滤波算法(UKF)的RUL预测方法.该方法包括疲劳裂纹性能参数评估和RUL预测两个部分.在性能参数评估部分,通过对Paris疲劳裂纹扩展公式进行离散化,建立了参数状态空间评估模型,并利用传感器获得的实时状态信息结合UKF算法对状态空间评估模型中的疲劳性能参数(C和m)以及疲劳裂纹长度表现出的不确定性进行评估,以避免状态信息不完备、工况噪声等不确定因素对结构疲劳寿命预测的影响;在剩余寿命预测部分,利用UKF算法评估得到的参数结果,结合离散化得到的递推裂纹扩展模型,对结构的剩余寿命进行预测.仿真结果表明:提出的方法能够很好地处理疲劳裂纹扩展模型中疲劳性能参数的不确定性,且在剩余寿命预测上,通过与扩展卡尔曼滤波算法(EKF)进行比较分析,发现所提方法能够更准确地预测结构疲劳裂纹的RUL.将离散的Paris疲劳裂纹扩展公式和UKF算法进行结合,能够有效地提高疲劳结构的剩余寿命预测精度.     

橡胶球铰疲劳裂纹扩展寿命预测

通过橡胶纯剪试样疲劳裂纹扩展试验,得出了裂纹扩展速率与撕裂能之间的关系;以单位撕裂能范围为损伤参量,建立了复杂应力状态下的橡胶疲劳裂纹扩展寿命预测模型.基于ABAQUS有限元结构分析和橡胶材料等效应力计算方法,得出橡胶球铰在疲劳载荷下的单位撕裂能范围;对橡胶球铰的疲劳裂纹扩展寿命进行分析预测,并通过产品台架疲劳实验进行验证,结果表明橡胶球铰经过200万次疲劳试验后无明显裂纹,没有发现失效破坏,与寿命预测值基本吻合.     

铬钼钢在氢蚀下的疲劳裂纹扩展研究

对铬钼钢在氢腐蚀环境下的疲劳裂纹扩展行为作了研究．重点考查了在不同的温度、压力、时间和载荷比等情况下的疲劳裂纹扩展特性，并找出了对Ｐａｒｉｓ公式中的系数的影响趋势．从而为石油化工设备的寿命评估、安全评定以及压力容器的可靠性设计提供必要的理论和实验依据．     

表面裂纹疲劳扩展规律的研究

本文对三类表面裂纹的疲劳扩展规律进行了实验研究及分析。实验结果表明,用Newman-Raju公式计算表面裂纹应力强度因子时,裂纹深度方向和表面方向的扩展速率均符合Paris公式。从Newman-Raju应力强度因子出发,应用Paris公式,经过理论推导及数值解,提出了拉弯(TB)组合加载下,三类表面裂纹形貌函数的统一表达式,其形式简单,与实验结果吻合良好。     

滚子链链板疲劳裂纹的萌生及扩展

通过对带孔试件疲劳过程的动态观察，得到疲劳裂纹的萌生寿命及扩展速率；采用有限元法计算出在不同载荷及不同裂纹长度下带孔试件和标准链板（２４Ａ）的裂纹尖端应力强度因子幅值△Ｋ。从而，可以根据Ｐａｒｉｓ公式ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｋ）￣ｎ得出滚子链链板疲劳裂纹的萌生及扩展规律。     

钢桥荷载谱中高荷载对疲劳裂纹扩展的影响

陈述了在随机加载条件下，Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布荷载谱中高荷载对１６Ｍｎ钢疲劳裂纹扩展影响的研究。实验表明，在比较接近钢桥服役条件的荷载谱中，高荷载循环加速了疲劳裂纹扩展，缩短了裂纹扩展寿命。     

滚子链链板疲劳裂纹的萌生及扩展

通过对带孔试件疲劳过程的动态观察，得到疲劳裂纹的萌生寿命及扩展速率；采用有限元法计算出在不同载荷及不同裂纹长度下带孔试件和标准链板（２４Ａ）的裂纹尖端应力强度因子幅值△Ｋ。从而，可以根据Ｐａｒｉｓ公式ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｋ）＾ｎ得出滚子链链板疲劳裂纹的萌生及扩展规律。     

板、轴类构件中表面裂纹弯曲疲劳扩展规律

本文从断裂力学基本理论出发,引入“相当能量率”概念,给出一种表面裂纹疲劳扩展的速率分析模型及一系列计算公式,在探讨板、轴件中表面裂纹弯曲疲劳扩展规律的基础上,得到一种“用贯穿裂纹试件的实验结果预测表面裂纹构件疲劳寿命”的特性线法,提出三种方法预测“含横向表面裂纹园轴件”的疲劳寿命,并为园轴中横向表面裂纹的确定提供了一种途径。文中还给出了P105钻杆钢表面裂纹试件在弯曲疲劳时扩展特性的初步研究。     

高强度钢随机载荷下裂纹扩展模型

工程结构在全寿命周期内大多都承受随机载荷作用，随机载荷中载荷顺序对裂纹扩展有显著影响．用基于裂纹闭合现象的裂纹扩展模型依次模拟恒幅载荷、过载峰及随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展．通过裂纹张开应力反映裂纹闭合效应，将Paris公式计算疲劳裂纹扩展，将有效应力强度因子范围代入Paris公式中计算，并用高强度钢程序块载荷下疲劳实验结果与计算结果比较．结果证明，基于裂纹闭合现象的裂纹扩展模型能很好地模拟随机载荷下的疲劳裂纹扩展，理论计算结果与试验结果相吻合，具有工程实用价值．