仿鞘翅轻质曲面夹心板结构的设计及其力学性能研究

甲虫鞘翅是一种优异的天然复合材料,具有壳薄、质轻、高强韧性、抗断裂、损伤自愈合、疏水等性能。采用三维激光扫描仪对东方龙虱鞘翅进行扫描,获取点云数据,抽取甲虫鞘翅轮廓线进行曲线拟合,运用逆向工程技术进行曲面重建。在对甲虫鞘翅外形曲面重构和断面微观结构特征分析的基础上,设计、制备了一种仿甲虫鞘翅轻质结构曲面夹心板。对仿生结构模型进行有限元分析,并对试样进行实验测试,以验证有限元分析的正确性和可靠性。在此基础上,在相同结构尺寸下将仿生曲面夹心板与平板夹心结构进行力学性能比较,结果表明所设计的仿鞘翅轻质曲面夹心板具有更优越的力学性能。     

广义断裂性能曲面

分别利用多参数的福尔曼（Ｆｏｒｍａｎ）和沃克尔（Ｗａｌｋｅｒ）裂纹扩展模型,将应力强度　因子变程ΔＫ和应力强度因子均值Ｋｍ作为二元变量,建立了空间Ｋｍ－ｄａ／ｄＮ－ΔＫ曲面。考虑应力幅值和均值的共同作用,建立了沃　克尔型裂纹扩展　寿命　的σａ－σｍ－Ｎ＊曲面。作为表征材料断裂可靠性性能的重要指标,　讨论了断裂性能曲面的测定与拟合方法,并给出了具体应用实例。     

浅议机械零件强度的可靠性设计

<正> 机械产品的可靠性能主要取决于机械零件的可靠性,而机械零件强度的可靠性则是零件可靠性能中最重要的指标之一。随着新技术、新工艺、新材料和新结构的出现,机械零件强度可靠性设计问题已普遍地引起人们的重视并被视作为机械零件设计领域内的一场新的飞跃。1 机械零件强度可靠性设计与传统设计方法的区别传统的机械零件强度的设计方法(安全系数法)是通过零件危险截面上的工作应力σ和零件材料本身的许用应力[σ]及安全系数n,按强度的判别式σ≤[σ]/n来明确零件     

行波管热丝引出结构的耐随机振动量级分析

热丝组件是行波管内部温度最高的部位,其结构的抗振性能直接影响整管的抗振可靠性。用热力耦合仿真技术获得了随机振动PSD谱1σ、2σ、3σ概率分布下热丝断裂部位的应力场分布及最大应力值,并以试验获得的热丝高温抗拉强度作为热丝断裂判据,评价了25℃和85℃环境温度工作时原热丝结构能承受抗振量级,结果表明:1σ概率分布下,原热丝结构在25℃和85℃环境温度下工作时分别能承受加速度均方根为19.22g和18.67g的随机振动量级;3σ概率分布下,能承受16.06g和15.08g的随机振动量级。并评价了不同结构尺寸的热丝结构的抗振能力,研究发现热丝所能承受的随机振动抗振量级随热丝引出端长度的增加而增大,随热丝直径的增大而增大。研究成果为热丝结构优化设计提供理论依据。     

疲劳性能广义σ-N曲面

利用三参数σ－Ｎ曲线方程和等寿命图线，建立了应力幅值、应力均值和疲劳寿命的关系式，即广义σ－Ｎ曲面方程。以此作为疲劳寿命估算和疲劳可靠性设计的依据。     

基于6σ的鲁棒优化设计思想和方法

基于6σ的鲁棒设计优化方法把结构可靠性、鲁棒质量工程以及6σ质量工程原理等不同概率分析方法中的概念加以整合,可以从约束满足的概率和性能目标的灵敏度这两个与设计“σ水平”有关的方面来评价设计质量,使得全面的概率优化设计得以实施。介绍这种设计思想的基本概念、数学描述和实施过程。     

门式启闭机门架结构6σ稳健优化设计

以重量减轻为目标,对启闭机门架结构的确定性优化结果进行可靠性分析,优化结果的可靠度为86.5％,可靠度不高.针对传统确定性优化设计中没有考虑不确定因素对产品性能和质量的影响,其优化结果可靠性和稳健性往往较低的问题.基于6σ质量设计方法、蒙特卡洛模拟法、多岛遗传算法,采用多学科设计优化软件ISIGHT对门架结构进行6σ-稳健优化设计.计算结果表明,经6σ稳健优化后门架结构自重降低了21.6％,其可靠性和稳健性显著提高,可靠度达到98％,为门式启闭机门架优化设计提供理论指导.     

深海立管的断裂与可靠性评估进展

针对海洋立管的疲劳、断裂及可靠性问题,详细评述近十年国内外这方面的研究成果.立管系统是近海勘探和开采工程中一个非常关键的组成部分,对于负载中的深水立管,结构失效控制和可靠性是设计中需要考虑的一个重要因素.对深水立管系统的可靠性断裂评估,应根据结构和环境情况,选取适当的评估方法.涡激振动是引起海洋深水管疲劳失效的主要因素,论述深水管的涡激振动和抑制方法,涡激振动分析结果可用于评定立管的强度和疲劳积累.最后,给出一些用于深水立管的疲劳寿命预测以及可靠性评估的实用理论和计算方法.     

挖掘机斗杆缸支座断裂原因及改进措施

<正>1.故障现象我们对2台某型挖掘机进行可靠性试验,当工作到约200h时,2台挖掘机斗杆缸均在同一部位出现了断裂,断裂部位位于缸筒底部支座的半径10mm过渡圆角位置,如图1所示。2.故障原因查找为了找出斗杆缸支座断裂原因,我们从斗杆缸支座结构、设计强度、机加工质量、化学成分、晶粒度等方面进行分析和查找,以求找出其断裂原因。(1)结构斗杆缸支座为45号钢锻造而成,屈服强度(σ_s)为355MPa,锻造后缓冷,钢材的晶粒     

一种用于结构疲劳可靠性分析的动态损伤干涉模型

借助于结构静强度设计中的应力——强度干涉模型,从引起结构疲劳破坏的根本原因——累积损伤出发。把抗疲劳结构在使用期间受到的累积损伤类比为“应力”,把结构在破坏时的临界损伤类比为“强度”,提出一种用于疲劳可靠性分析与计算的动态损伤干涉模型,即累积损伤——临界损伤——时间(DD_(?)T)模型。并通过实例作了计算,证明方法可用、结果合理。     

箱形梁焊接结构安全可靠性分析方法

根据概率损伤容限分析及可靠性理论，提出了一种基于箱形梁的焊接结构安全可靠性分析方法，给出了该类结构疲劳裂纹随机扩展过程中较普适的α—αc干涉模型和结构疲劳可靠性表达式。在给定与疲劳寿命有关的各参数条件下求得动态可靠性曲线，从而在箱形梁类的焊接结构设计中，可以很方便地根据可靠性要求，确定或选择设计参数，并在设备使用过程中按周期进行检查和维修。     

活塞式制冷压缩机气阀弹簧模糊可靠性设计

由于活塞式制冷压缩机气阀弹簧工作时受到交变应力作用,其疲劳变形或断裂问题时有发生。考虑到气阀弹簧设计过程中存在着一些模糊因素,采用传统设计方法很难保证其工作的可靠性。基于现代设计理论,首先构建了零件模糊可靠性设计的模型,然后针对气阀弹簧工作过程中的应力与强度问题进行了分析研究,并以计算实例阐述了气阀弹簧模糊可靠性设计的方法和步骤,最后通过实验研究验证了该设计模型的可靠性。     

基于线性疲劳累积损伤理论的直齿圆锥齿轮传动可靠度计算

线性疲劳累积损伤可靠性理论认为零部件的可靠度取决于抗疲劳损伤强度大于疲劳损伤量的概率,本文将此理论应用于直齿圆锥齿轮传动的可靠性设计,建立单级载荷谱工况下可靠度计算模型,通过分析和计算直齿圆锥齿轮设计算例,结果验证了基于线性疲劳累积损伤理论的可靠度计算模型在直齿圆锥齿轮传动可靠度计算中的可行性与合理性,为机械零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

飞机结构经济寿命可靠性设计与评定

从经济性和维修性的要求出发,保证飞机结构在使用寿命期间内,在规定的工作条件下完成规定的功能后,因疲劳断裂失效的可能性(失效概率)减至最低程度。为了满足经济寿命的要求,科学地确定飞机结构的目标设计寿命,将安全寿命设计与损伤容限设计有机结合,以此建立飞机结构经济寿命耐久性模型,合理地制定检修周期,既能做到充分挖掘飞机结构潜力,又能保障个体飞机结构安全。将飞机结构安全寿命可靠性设计发展为飞机结构经济寿命可靠性设计,为飞机长寿命、高可靠性和低成本的目标研制构建了理论框架。     

PROBABILISTIC MINER‘S RULE IN FATIGUE RELIABILITY

Firstly, constant amplitude P-Sa-Sm- Nc surface family is established. Secondly, four basic assumptions, i.e., monotonically increasing, non-coupling, separability and nonintersecting of fatigue damage accumulation are proposed from the viewpoint of both damage mechanics and fracture mechanics. Then the individual isodamage D-Sa-Sm-N surface under constant amplitude loading is constructed and the two-dimensional individual Miner's rule is derived. Consequently, the two-dimensional probabilistic Miner's rule (TPMiner) is established and proved for a population subjected to variable amplitude loading. Finally, with successfully experiment verification, TPMiner proves be to very useful and feasible in fatigue reliability theory.     

海洋平台结构系统的冰激疲劳可靠性分析

提出一种冰激疲劳损伤简化计算方法，用于计算冰力作用下平台管节点的疲劳损伤，并根据该方法分析平台构件和整体的疲劳可靠性。该方法用两个指数函数拟合平台和海冰相互作用时疲劳应力和应力循环次数与海冰厚度、速度的关系，具有较高的拟合精度，而且给出基于S—N曲线的疲劳损伤计算公式，从而使疲劳损伤计算得到很大简化。在此基础上，给出平台构件可靠性和整体可靠性的计算方法，并通过提出冰载荷作用下海洋平台整体疲劳失效的简化判断依据，简化平台整体疲劳可靠性计算过程。同时基于断裂力学的Paris公式，建立冰载荷作用下构件疲劳裂纹扩展的可靠性模型，当平台被检测出有裂纹时，可以使用该模型对构件和平台整体进行可靠性分析。对冰激动力响应不太严重的平台，可以用文中提出的方法进行疲劳可靠性分析。     

基于结构可靠性的悬架结构设计方法研究

悬架是车辆中联结车身和车轮的纽带,具有承上启下的关键作用,在使用过程中来自路面的冲击载荷容易造成悬架的断裂破坏.为保证结构的安全工作,需要依据结构可靠性的要求对悬架系统进行结构设计.文章介绍了结构可靠性设计的理论,并针对悬架结构不太规则的特点提出了基于结构可靠性和有限元方法相结合的设计方法.最后给出了悬架结构的设计实例.该研究为悬架结构的设计和实验提供了理论依据.     

曲轴的可靠性分析及疲劳强度设计探讨

曲轴是发动机中最重要的零件之一。大量研究表明,曲轴的主要失效形式表现为:疲劳破坏和断裂。特别是随着发动机的动力性和可靠性要求的提高,其强度问题变得更加重要。简要介绍了可靠性设计基本理论,指出设计决定了产品的可靠性水平。阐述了基于可靠性的抗疲劳设计理论,并总结了三种典型的抗疲劳设计方法,以及疲劳寿命的预测方法。最后运用相关理论对曲轴的疲劳寿命进行了估算。     

RESEARCH PROGRESS ON STRUCTURAL FATIGUE RELIABILITY DESIGN AND ANALYSIS METHODS OF CHINESE RAILWAY VEHICLES

A state-of-art review is given to the new advances on fatigue reliability design and analysis methods of Chinese railway vehicle's structures.First,the structures are subject to a complicated random fatigue stressing history and this history should be determined by combining dynamic simula- tion and on-line inspection.Second,the random fatigue constitutions belong to an intrinsic fatigue phenomenon and a probabilistic model is developed to well describe them with two measurements of survival probability and confidence,similar model is also presented for the random stress-life rela- tions and extrapolated appropriately into long fatigue life regime.Third,concept of the fatigue limit should be understood as the fatigue strength at a given fatigue life and a so-called local Basquin model method is proposed for measuring the random strengths.In addition,drawing and application methods of the Goodman-Smith diagram for integrally characterizing the random fatigue strengths are established in terms of ten kilometers.Fourth,a reliability stress-based method is constructed with a consideration of the random constitutive relations.These new advances form a new frame work for railway fatigue reliability design and analysis.     

ZG230-450铸钢的疲劳可靠性设计Goodman-Smith图

研究铁道车辆ZG230-450车轮铸钢疲劳可靠性设计Goodman-Smith图的绘制方法.图中疲劳寿命单位采用循环数或车辆行驶里程万公里,疲劳强度由中-短与长寿命范围的概率疲劳S-N曲线确定,图中转折点坐标与设计判据采用全概率模式求解.应用文中方法可获得任意可靠性水平下ZG230-450铸钢中短与长寿命范围的疲劳可靠性设计Goodman-Smith图.