静载和疲劳载荷共同作用下的结构可靠性分析

对在静载荷和疲劳载荷共同作用下的结构系统中的各失效元件的失效时间进行研究。首先,分析了失效路径中第一个失效元件的静载失效和疲劳失效时间,建立了两种失效时间下的安全余量方程,分别计算两种失效模式下的可靠性指标。通过对比两个可靠性指标的大小,得出了第一个元件的失效模式和失效时间。其次,在第一个失效元件失效时间的基础上,分析了失效路径中未失效元件的剩余强度和累积损伤,从而得出了失效路径中各元件的失效时间,为建立安全余量方程提供了合理的表达式。通过算例表明,本文方法符合工程实际,为在静载荷和疲劳载荷共同作用下的结构系统的可靠性分析提供了一个合理的方法。     

载荷谱在坦克上的应用

本文用理论和试验相结合的方法估算了坦克传动箱在载荷谱作用下的疲劳寿命；进而用以载荷谱为依据的螺纹优化冷挤压强化技术大幅度地提高了坦克传动箱的疲劳寿命，与传统寿命估算方法不同，本文在威布尔(Weibull)σ-N曲线公式与线性疲劳损伤累积法则的基础上建立了高周疲劳寿命公式。运用这一公式估算寿命，结果与试验和实际使用都符合较好。由文中的理论分析和试验结果可见，载荷谱是坦克可靠性设计和可靠性提高最重要的基础数据。     

基于修正Corten-Dolan模型的机体结构延寿方法研究

针对机体延寿工作的复杂性,从疲劳损伤积累的角度研究机体结构的延寿方法。利用剩余强度衰减退化修正的Corten-Dolan模型计算机体结构疲劳关键件的疲劳损伤累积量,推导了载荷服从正态分布时的疲劳可靠度和k级载荷下剩余疲劳寿命估算公式。根据疲劳损伤的积累量,将疲劳寿命折算成日历寿命。提出机体结构延寿分析流程并进行案例分析,寿命加速实验结果表明各关键件均达到延寿要求,说明该方法具有一定的参考价值。     

中、长疲劳寿命的累积损伤

该文根据坦克传动箱体的载荷特性,推导出了适用于中、长寿命估算的疲劳累积损伤公式,并用此公式及传动箱体的实测应力谱估算了传动箱体的寿命和可靠性,结果比以往常用的累积损伤公式准确。     

运载火箭结构振动疲劳损伤的工程分析方法

基于Miner线性累计损伤理论推导结构的正弦振动、定频振动、随机振动的疲劳损伤计算公式,结合有限元方法,以管路为例给出了结构在正弦、定频、随机振动载荷下的疲劳损伤工程分析方法和流程,可用于运载火箭结构的振动疲劳损伤分析和疲劳耐久性设计。     

随机载荷作用下扭力轴耐久性优化设计

利用多工况下扭力轴随机载荷时间历程,编制了8级扭矩谱;考虑材料性能、疲劳影响系数等因素的分散性,应用疲劳可靠性理论与方法,建立了耐久性分析模型,计算了疲劳寿命与耐久度。在此基础上,以车辆行驶6 000 km时扭力轴的耐久度作为目标,以刚度可靠性、结构尺寸等为约束,构建基于耐久度的结构优化模型;提出了以双循环策略处理耐久性目标、单循环策略处理可靠性约束的优化求解方法,既保证了目标的计算精度,又提高了优化计算的效率。优化结果表明:扭力轴在满足刚度可靠性等约束的条件下,耐久度得到明显的提高。     

矩形板在水下爆炸冲击载荷作用下的动力响应分析

根据塑性变形理论．推导出矩形板在水下爆炸载荷作用下中心处挠度的解析解。利用大型有限元程序对矩形板水下爆炸冲击载荷作用过程进行数值模拟，并对相同条件下的矩形板进行水下爆炸试验，进而将三者进行对比．得出所推导的公式可以用作对矩形板的水下爆炸损伤特性进行估算。     

雾对“日盲”紫外光传输的影响

从“日盲”紫外光的传输特性出发,利用经典散射理论以及前向散射修正,结合雾粒子尺度分布,对紫外光在雾中传输的衰减公式进行推导,并在推导出新的公式基础上,对紫外光传输的衰减进行计算机仿真,仿真结果验证了所推导公式的正确性。     

基于DIC的塑性诱导疲劳裂纹闭合行为研究

预测变幅载荷作用下的结构寿命,需研究材料的疲劳裂纹闭合效应,确定材料疲劳扩展时张开载荷的变化规律。针对箭体管路结构中常用的0Cr18Ni9不锈钢,通过数字图像相关技术测试2 mm厚0Cr18Ni9不锈钢板疲劳裂纹扩展时的张开载荷,获得张开载荷随裂纹长度、最大应力强度因子的变化关系;初步得到考虑塑性诱发裂纹闭合效应修正的Paris公式,为其在变幅载荷谱下的裂纹扩展行为预测奠定基础。     

桥式起重机主梁剩余寿命估算

桥式起重机在典型工况下工作循环一次时,对其主梁危险部位的应力进行测试,得到应力一时间历程,采用雨流计数法处理应力一时间历程获取载荷谱。根据线性累积损伤理论,估算出起重机在典型工况下工作循环一次时,主梁危险部位的损伤值。查询在线监测系统,获得起重机在各种实际工况下的工作循环次数,将实际工况近似为典型工况,推导出主梁的疲劳寿命公式。     

轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响研究

大长细比飞行器的刚性模态和弹性模态极易发生耦合失稳现象。轴向载荷作用下其结构刚度特性会发生变化,进一步降低其稳定性。使用有限元方法分析了大长细比导弹在轴向载荷作用下的结构刚度特性。采用当地流活塞理论计算弹性体变形的气动力,耦合结构运动方程,基于模态坐标在状态空间内实现结构运动方程的特征值分析和时域求解,研究轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响。研究发现:大轴向过载作用下,大长细比导弹的刚性模态和弹性模态将出现耦合失稳,且随着轴向过载的增加,弹体的结构刚度特性下降,失稳速度降低。     

基于接触面特征的螺栓联接刚度研究

螺栓联接由于其可靠和有效性在工业界得到广泛应用,螺栓联接设计中的联接刚度设计在螺栓联接结构中具有十分重要的作用。提出一种最佳预紧力下螺栓联接结构的有限元分析方法,在综合考虑螺栓螺母与被联接件及被联接件之间的受力、接触、摩擦等非线性因素的基础上,采用不同结构的系列参数模型运算结果进行联接刚度分析,研究了螺栓预紧力、被联接板厚度、螺栓公称直径、被联接板外径及螺母系数等因素对联接刚度的影响。通过接触面压应力分布实验验证和连续性假设,对联接结构刚度函数式进行无量纲化推导,实现了系列参数模型无量纲化刚度数据的有效拟合,在有限元分析结果基础上获得了计算螺栓联接结构联接刚度的计算公式。通过与有限元分析结果及文献[4-6]结果比较,验证了该刚度计算公式的有效性和可靠性。     

基于神经网络的结构疲劳可靠性优化设计

研究了人工神经网络在结构疲劳可靠性分析和结构优化设计中的应用。结构的疲劳寿命与各影响因素之间呈高度的非线性关系,或隐函数关系,传统的结构可靠度分析方法计算困难。采用神经网络响应面法模拟结构的极限状态函数及其偏导数,从而进行疲劳可靠性分析,在此基础上采用神经网络法对结构进行疲劳可靠性优化设计,通过算例说明其适用性及可行性。     

稳定变应力作用下疲劳强度可靠性设计方法

稳定变应力作用下机械零件的疲劳强度可靠性设计需要校核零件危险截面处的安全程度和计算可靠度，以检验是否达到设计要求。由于许用极限应力的变化与工作应力的增长规律有关，使计算危险截面处的可靠度比较困难。本文通过研究应力集中、尺寸和表面状态对零件极限应力的影响，以及寿命系数的影响，在应力循环特性为常数情况下，工作点分别位于疲劳区和塑性区时，利用可靠性工程技术，得出了该种情况下疲劳强度可靠度设计方法。     

基于MC-RSM的固体发动机药柱可靠性分析

随着人们对随机变量认识的深入和计算能力的提高,已形成了用于处理随机变量的结构可靠度设计与分析的方法与标准。针对固体火箭发动机药柱材料性能、载荷环境、几何尺寸等参数不确定性的影响,提出一种结合蒙特卡罗与响应面法计算随机载荷下固体发动机药柱可靠性的方法。通过建立固体发动机推进剂药柱的极限状态方程,采用响应平面法和蒙特卡洛模拟随机载荷和固体推进剂药柱初始强度来获取推进剂药柱的可靠度。该方法能有效地计算贮存、飞行等环境条件下固体推进剂药柱的结构可靠性。     

考虑砰击作用时舰船甲板的可靠性分析

针对甲板结构受压屈曲的失效模式，提出一种砰击载荷作用下舰船结构的可靠性分析方法。基于随机过程理论，计入砰击载荷和波浪载荷幅值的相关性，建立了舰船在砰击、波浪及静水载荷联合作用下甲板失效功能函数的随机过程模型。采用上穿率及并联系统可靠性分析方法求解此随机过程的可靠性。通过算例分析了舰船结构的阻尼率、砰击率及载荷相关系数对结构可靠性的影响。结果表明，结构的阻尼率决定了砰击载荷对可靠性的影响程度。同时对甲板结构各主要失效模式的可靠性进行计算，发现加强筋侧倾失效是最危险的。该方法将为合理评估舰船结构的可靠性提供理论参考依据。     

基于能量耗散率的NEPE推进剂疲劳损伤分析

为研究NEPE推进剂在应变加载条件下的疲劳损伤演化,基于循环加载过程中的推进剂耗散能变化,利用能量耗散变化比对推进剂疲劳过程进行分析。通过4个应变幅值进行了单轴拉伸疲劳试验,得到不同应变幅值下NEPE推进剂疲劳寿命,并得到在不同加载周次下的耗散能。结果表明,这种能量法能够以直观的方式解释疲劳损伤过程中损伤的累计,在对数坐标下耗散能变化比的稳定值与疲劳寿命呈明显的线性关系,稳定值随初始加载应变幅值的增大而增加。当加载应变增大时,材料稳定段相邻加载间损伤累计越快,疲劳寿命相对减小,也解释了2次循环加载间损伤发展的原理。     

理想冷贮备系统可靠度通用算法的研究

冷贮备系统是工业设计中常用的一种余度技术，但其系统可靠度却难以计算。应用概率论，推导出由N个相同单元组成的理想冷贮备系统可靠度的积分表达式，并在此基础上利用卷积定理、卷积的微分性质及拉普拉斯变换等知识，从理论上推导出一个便于运用的冷贮备系统可靠度的一般公式，为理想冷贮备系统的设计和计算提供依据，有助于解决组成系统元器件的故障密度函数比较复杂时的冷储备系统可靠性问题，这对余度技术的进一步研究具有参考意义。对于等价于理想冷贮备的系统，也可以参考该公式对其可靠性进行研究。