高低周复合载荷下的钛合金疲劳寿命估算

航空发动机转子叶片等在工作中常受到高低周复合载荷的作用.对TC11钛合金试件进行低周、高周和高低周复合疲劳性能试验,得到不同载荷类型下的中值寿命.在试验结果的基础上,运用线性累积、非线性累积损伤理论,对高低周复合疲劳试验的寿命进行估算,并对结果进行分析讨论.结果表明:高低周复合循环降低了TC11的抗疲劳性能;线性累积损...     

高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性研究

为分析高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性，对构架疲劳关键测点进行动应力线路实测并对测点实测时域数据波形进行解析；基于实测应力时间历程及雨流计数法编制二维应力谱，利用Goodman等寿命方程将二维应力谱等效转换为一维应力谱；阐述线性累积损伤及非线性累积损伤模型的建立方法并对实测数据的线性累积损伤及非线性累积损伤进行了计算及对比分析；分别基于线性累积损伤理论及非线性累积损伤理论推导出各理论下的等效应力，基于实测数据对两种等效应力进行了计算及对比分析；通过结合非线性累积损伤及线性累积损伤理论计算的等效应力及不同可靠度下的材料S-N曲线计算并对比分析构架结构的疲劳寿命。研究结果表明，与非线性疲劳分析理论相比，线性疲劳分析理论对高速列车转向架构架的疲劳特性评估偏于保守。     

腐蚀疲劳交替下2A12-T4航空铝合金的寿命分析研究

基于飞机服役期间经历“地面腐蚀与空中疲劳”的交替损伤模式,考虑载荷间的相互作用,研究了航空铝合金2A12-T4在预腐蚀与“腐蚀+疲劳”交替模式下疲劳寿命的退化与损伤累积规律。同级加载条件下提出利用腐蚀疲劳耦合损伤指数和迟滞载荷用来描述考虑交替腐蚀疲劳损伤模式,用各级疲劳损伤间的相互影响及腐蚀损伤与疲劳损伤在服役工作期间的耦合作用来描述腐蚀、疲劳间的相互促进、加速劣化的现象。基于损伤力学和非线性累积理论,考虑载腐蚀疲劳耦合指数与迟滞载荷对传统的Miner线性累积损伤理论进行修正。建立了飞机结构材料的寿命计算模型,并将模型计算结果与试验结果进行对比验证。确定了腐蚀实验中的腐蚀耦合损伤,并利用低载锻炼效应理论得出均匀分布的迟滞载荷。计算结果表明,本文提出的寿命计算模型的结果与实验结果比较吻合。     

基于飞参的小幅值载荷循环对疲劳寿命计算的影响分析

对基于飞参的航空发动机载荷谱循环提取方法和损伤计算时转速幅值低于10%的小循环去除方法进行总结,指出各自优缺点;根据实际飞参数据计算分析某型航空发动机使用过程中的转速循环分布规律,基于Miner线性累积损伤理论计算幅值低于10%的转速小循环对航空发动机高压转子部件疲劳损伤的影响,比较分析不同小循环的去除方法对疲劳损伤计算结果影响,指出各自优缺点;基于EGD-3标准,提出按疲劳强度极限标准去除小循环,并经计算验证其合理性,同时确定某型航空发动机疲劳计算时转速小循环去除的敏感系数为0.3%。     

基于热力熵分析的风力机叶片疲劳早期损伤研究

风力机叶片受到交变载荷作用容易发生疲劳断裂,因此对叶片疲劳损伤的健康监测是十分必要的。故提出基于热力学熵对风力机叶片疲劳损伤研究方法,分析叶片累积熵产随疲劳循环周数变化规律,确定发生疲劳断裂的阈值点。结果发现,叶片的损伤能也是影响疲劳损伤的重要因素;叶片的累积熵产随疲劳循环周数有3个阶段变化,研究得到疲劳损伤阈值点为累积熵产变化曲线的第3阶段起始点,并且阈值点的累积熵产和疲劳断裂熵均为独立固定值,不受载荷、频率、应力比因素影响,经过计算阈值点的累积熵产与疲劳断裂熵比值为0.5。利用其他疲劳实验验证阈值点,结果证明阈值点的确定是准确的。     

钛合金高周疲劳特性的影响因素分析

高周疲劳（HCF）亦称高循环疲劳,它是航空燃气涡轮发动机的主要失效方式之一。高周疲劳失效几乎涉及航空发动机每一个钛合金零件,如压气机叶片、压气机内环和机匣等,会导致发动机重要部件的过早失效,甚至整个发动机和飞机的损失。但仅研究高周疲劳并不能解决实质问题,必须研究各种损伤对钛合金材料高周疲劳特性的影响。损伤通常包含低周疲劳、外物损伤、在缺口或应力集中处形成裂纹和接触疲劳等,这些损伤都可能降低高周疲劳性能。本文主要介绍和总结了国内外有关低周疲劳和外物损伤对钛合金高周疲劳特性影响的研究现状。     

复杂载荷作用下压气机叶片疲劳寿命数值分析

为提高叶片服役寿命,在计算叶片应力分布并预测其在复杂载荷作用下的疲劳寿命后,基于逆向工程建立了三种不同精度的叶片模型;考虑离心和气动载荷作用,求解压气机叶片复合载荷作用下的应力分布规律;通过叶片模拟件疲劳试验,确定TC4钛合金疲劳极限,拟合寿命模型参数;利用非线性连续损伤力学模型预测叶片在典型工况下的疲劳寿命。结果表明：不同模型的应力及寿命计算值存在一定差异,开展叶片数值分析时,需考虑计算模型还原叶片几何特征的精度对计算结果的影响。     

预测腐蚀疲劳寿命的概率方法

在建立航空发动机铝合金构件点状腐蚀和腐蚀疲劳裂纹扩展模型的基础上，将铝合金叶片的机械腐蚀特性和由环境诱导的电化学行为看作是随机量或随机过程，提出腐蚀疲劳寿命预测的概率方法，利用重要随机变量的累积分布函数，估算寿命累积分布函数，预测腐蚀疲劳寿命。     

一种旋转设备疲劳寿命预测的新方法

疲劳损伤累积模型是预测机械零部件疲劳寿命的基础。针对大多数损伤累积模型忽略了多级载荷历史效应及载荷次序效应对损伤累积的影响,提出了一种基于S-N曲线及Miner理论的非线性疲劳损伤累积模型。该模型考虑了载荷历史效应与载荷次序效应对机械零部件疲劳寿命的影响,克服了线性疲劳损伤累积模型的不足。将该模型与线性疲劳损伤累积模型预测结果进行对比,表明该模型对机械零部件疲劳寿命预测结果更加精确和可靠。     

金属材料多轴疲劳累积损伤理论研究进展

考虑到多轴载荷下累积损伤规律与单轴情况的不同,将现有的金属材料多轴疲劳累积损伤理论分为以下四类:(a)不分方向的线性累积模型;(b)不分方向的非线性累积模型;(c)分方向的线性累积模型;(d)分方向的非线性累积模型。首先对以上4类多轴疲劳累积损伤理论分别进行了回顾,并着重介绍了近年来的最新进展。接着,收集整理了目前使用这些模型处理过的金属材料多轴变幅载荷试验,给出了这些试验的载荷谱型和数据点数,并统计了各模型对各试验的预测准确率。最后,根据各类模型的准确率对它们的适用范围、计算效果进行了对比分析与讨论。     

基于损伤树的飞机系统战伤分析

为分析飞机系统战伤的影响,以某型飞机液压系统为例建立了其损伤树,并通过求损伤树最小割集的办法,建立了飞机系统损伤概率的计算模型。借鉴现有的计算公式,提出了飞机系统部件破片损伤概率计算的方案与流程,并进行了仿真计算,可为飞机系统抢修备件准备和损伤概率计算提供依据。     

基于蠕变损伤力学理论的HK40炉管焊接接头的蠕变损伤研究

1　前言熔焊技术的发明给制造业带来了革命性的变化 ,使得化工、石化以及发电等工业的大型高温过程装置得以建造。可是 ,在高温构件的失效中 ,焊缝的先行失效占有较大的比例 ,从而表明焊接对结构完整性的不利影响。为了实现高温构件的优化设计与维修 ,准确预测焊接构件的高温性能变得十分重要。转化炉炉管是高温下烃类转化制氢的关键部件。炉管材料一般采用离心铸造耐高温合金ＨＫ型( 0 4Ｃ ,2 5Ｃｒ,2 0Ｎｉ)或ＨＰ型 ( 0 4Ｃ ,2 5Ｃｒ,35Ｎｉ) ,整个炉管通常由 3～ 4根短管焊接而成。炉管在长期的高温服役过程中 ,材料微观组织劣化在晶…     

航空齿轮齿面失效分析

对航空用16NCD13钢渗碎淬火齿轮进行了化学成分，金相组织分析，对该材料齿轮进行了齿面接触疲劳试验，通过电子显微镜观察齿面失效形貌，并分析失效形成的原因和发展规律。     

火炮身管损伤的研究

深入研究身管损伤问题,分析了身管损伤的各种原因,归纳总结出身管延寿的主要措施,可为身管的设计和使用提供参考。     

基于数学形态学的广义分形维数的内燃机燃烧信号提取

针对中小功率内燃机工作时所发出的典型非线性非平稳信号,开发了一种振动信号采集设备,提出一类以数学形态学为基础的广义分形维数的特征提取方法,在对振动冲击信号进行预处理之后,通过形态学的广义分形维数估计提取燃烧时的特征信号,以监测内燃机的燃烧状态。实验数据表明,利用以数学形态学为基础的广义分形维数能够获得有效地燃烧振动波形。     

机车车辆踏面损伤机理研究

为研究机车轮对踏面损伤的诱发因素,基于车辆系统动力学和和赫兹非线性接触理论,在恶劣线路上对该机车动力学响应特性进行现场测试。运用频域分析方法获得了轮对和车体等主要部件在加装一系悬挂纵向减振器前后振动加速度功率谱密度变化幅频特性,并对测试数据的频响特征进行研究。试验结果表明,一系悬挂纵向减振器对轮对和车体的纵向振动有密切关系,加装一系纵向减振器对轮对纵向振动有一定的缓解作用;机车轮对的扭振是造成车轮多边形化的一个主要因素,尽管车轮多边形化非常严重,但并不剥离;在运行过程中轮对产生15~20Hz的纵向振动时,踏面剥离将成为主要的损伤形式。     

基于循环平稳的疲劳损伤检测方法

对称循环加载是疲劳试验中常用的加载方式,该加载方式的试样振动信号具有循环平稳特性,通过采集试样疲劳过程中的振动信号并进行循环平稳性分析,提取二阶循环统计量的特征参数可描述试样损伤状态。研究目的是提取循环加载疲劳试样的循环平稳性指标,反映试样疲劳损伤累积规律。开展疲劳过程中循环加载试样振动信号的循环平稳性分析,基于提取的二阶循环统计量,建立监测变量在线描述试样损伤状态。开展疲劳试验和仿真分析,验证了该疲劳损伤检测方法的可行性。     

应力多轴度对机械零部件破坏的影响研究

目前工程实际应用中大多是直接采用单轴试验的数据,没有考虑到应力状态的影响,这与构件实际应力状态不符,很多研究者对多轴应力状态下材料的行为进行了研究。介绍了应力多轴度对断裂韧性以及多轴应力状态对材料的疲劳断裂和蠕变失效的影响研究的最新进展,对几种具有代表性的多轴应力状态下破坏准则以及多轴应力状态下蠕变损伤准则做了简要的回顾,并进行简单的评述。     

基于损伤力学的Cr25Ni35Nb炉管材料蠕变损伤有限元分析

基于修正的Kachanov—Rabotnov本构方程,编制了用于计算管单元的用户子程序,并且与ABAQUS有限元分析软件耦合。通过拟合不同温度和不同应力下的Cr25Ni35Nb钢炉管材料蠕变试验数据,得到了蠕变损伤力学本构方程中的材料参数,对炉管运行10万h后的蠕变损伤进行数值模拟,得到了整体损伤分布与最大损伤部位。     

广布疲劳损伤裂纹萌生问题研究

围绕广布疲劳损伤裂纹萌生问题研究了广布疲劳损伤裂纹萌生寿命与广布疲劳损伤出现时间的关系,以及MSD对裂纹萌生寿命的影响。给出了根据疲劳开裂情况确定的裂纹萌生寿命和损伤累积的修正计算方法,解决了MSD结构中细节疲劳裂纹萌生寿命计算问题同时计及了MSD对裂纹萌生的促进加速效果。