一种计算疲劳寿命的新方法—局部应力—应变分析法

引言疲劳设计的基本任务是要确保结构在使用寿命期间不发生疲劳破坏,因此疲劳寿命的估计是一个十分重要的问题。目前有两种疲劳设计思想:一种是安全寿命设计思想,设计的重点是保证结构具有比较长的无裂纹寿命或称裂纹形成寿命;另一种是破损安全设计或损伤容限设计思想,它的设计重点在裂纹扩展阶段,目前通常用断裂力学方法估算裂纹扩展阶段的寿命。本文的目的是介绍安全寿命设计中估算疲劳寿命的方法。传统的安全寿命计算方法依据的是构件的名义应力历史和构件的S—N曲线。近十几年来发展起一种局部应力—应变分析方法,这种方法根据构件应力集中部位的真实应力—应变响应计算寿命,依据的是材料的     

基于性能退化的机械设备寿命预测

为解决小样本机械设备的故障预测难题,提出一种基于性能退化的机械设备寿命预测方法。考虑机械设备退化过程受工况影响,提出局部退化规律的概念,并利用指数回归进行拟合表征,从而获得所有潜在的退化规律。通过表征局部退化规律的指数函数,计算局部寿命样本,进而获得各个时刻的局部寿命观测。鉴于机械设备在寿命周期的极限工况对应的剧烈退化少、中等工况对应的中等退化多,假设局部寿命来自某正态分布,并利用参数经验贝叶斯方法实现先验分布和后验分布的估计,全局寿命预测为最新观测对应的后验分布。通过仿真案例和数控机床的精度退化案例,验证了该方法具有良好的准确性和有效性。     

基于核密度估计的单轨车辆构架载荷谱外推

车辆构架疲劳寿命预测准确性受动载荷谱完整性的影响,但线路实测的载荷数据具有短时与局部特征,为了准确预测疲劳寿命需要将短期样本数据外推至全寿命周期范围,本文以单轨车辆转向架构架为分析案例。首先,采用基于自适应带宽的核密度估计方法对实测载荷谱进行概率密度估计,其次,通过蒙特卡洛模拟算法实现了载荷谱外推;最后,基于核密度外推后的载荷谱对构架进行疲劳寿命分析。分析结果表明,与传统线性外推的数据相比,基于核密度估计外推的载荷谱评估结果更加安全,更有利于保障车辆的安全运行。     

某型飞机单机寿命监控技术研究

用一类疲劳危险部位的寿命代替全机疲劳寿命的方法,对某型飞机的寿命做了定量分析,并基于考虑材料记忆特性的局部应力应变法,对某型飞机的疲劳危险部位进行了标准谱下的寿命计算,计算结果与试验结果较吻合。最后采用局部应力应变法及修正的Manson-Coffin公式,得到了基于飞参数据载荷谱的某型飞机危险部位的实际寿命,并与基于标准谱的疲劳寿命做了对比,为某型飞机的单机寿命监控奠定了基础。     

局部应变法寿命估算中几种算法的对比研究

局部应变法是一种有效的疲劳寿命估算方法。然而,当采用的算法不同时,寿命估算结果往往差别很大。本文对局部法寿命估算中常用的四种组合算法进行系统地比较和分析,并结合国产某强击、机机翼主梁根部疲劳危险孔的寿命估算实例进行方法评价。计算和分析表明:瞬态循环σ—ε曲线和当量应变(ε_(eq))—寿命(N)曲线是局部法寿命估算中值得推荐的一种组合算法。     

基于局部应力应变场强法的结构声疲劳寿命估算

针对带有缺口薄壁结构的声疲劳寿命估算问题,研究了基于局部应力应变场强的缺口结构随机疲劳寿命估算方法。该方法能同时考虑局部应力应变梯度和多轴应力应变对疲劳损伤的影响。以薄壁开孔柱壳结构为对象,在声激振响应分析基础上,计算出孔边局部位置处的应变场强谱,并估算出疲劳寿命。对比分析表明,该方法对带有缺口薄壁结构声疲劳寿命估算具有可行性。     

起重机用钢丝绳有限元分析及疲劳寿命预测

为提高起重机的起升安全性能,对某15 t桥式起重机用钢丝绳进行有限元分析,得到其受力分布特点,基于结果结合局部应力应变法进行疲劳寿命预测,并与有限元软件结果相比较。结果显示:钢丝绳在绳和芯的接触部位存在应力集中,应力峰值116.61MPa,变形峰值0.0082914mm,预测得到的疲劳寿命为67433.8次,与软件计算结果的误差为8.04%,最后提出了几点提高钢丝绳疲劳寿命的措施,研究结果可为起重机钢丝绳的制造、设计和选用提供一定理论参考。     

基于MSC.Fatigue的安全带固定支架焊缝的疲劳强度分析及优化

以某型号座椅为例,基于材料力学、断裂力学和局部应力应变法给出了汽车座椅安全带固定支架焊缝的静强度和疲劳强度的计算模型。通过MSC.patran建立其有限元模型,并进行了静力学分析,分析结果揭示了焊缝的应力集中部位。在静力学分析的基础上通过MSC.Fatigue进行了疲劳强度分析,结果表明应力集中部位的疲劳寿命最低,构件的疲劳寿命主要受薄弱环节的疲劳状况影响。根据有限元仿真分析结果,提出了"安全区域"的概念,基于"安全区域"对焊缝进行了优化设计,结果表明断续段焊缝相对于连续全焊缝更加符合工程实际要求。     

基于局部应力应变法的桥式起重机用钢丝绳疲劳寿命估算

为保证桥式起重机的提升作业安全性,以32t×42 m双梁桥式起重机用钢丝绳为研究对象,采用局部应力应变法估算其承载从自由状态到额定载荷的两个载荷步时的疲劳寿命。通过有限元数值算法得到钢丝绳的应力分布,由此确定可能发生疲劳破坏的危险部位在钢丝绳与绳芯接触处,应力大小为1 060.3 MPa,寿命为7 233.6次。根据Manson-Coffin公式,通过平均应力修正,得到基于局部应力应变法的疲劳寿命计算模型,计算得到疲劳寿命为7 937.4次,与有限元数值算法得到的寿命相差8.87%,阐明了局部应力应变法估算钢丝绳疲劳寿命的可行性。     

压力容器受低周疲劳裂纹萌生寿命的可靠性分析

由于压力容器构件的不确定因素,造成了构件局部应力应变响应和疲劳寿命具有随机性。通过将循环迟滞回线,应变寿命曲线表示为概率曲线,并考虑累积损伤的随机性,反映了构件的不确定性。使用Taylor多项式计算局部应力应变的均值和方差,并求出构件疲劳萌生寿命的均值和方差。计算了一定可靠性下的疲劳萌生寿命,得出在一定使用寿命时,结构的可靠度曲线。算例表明,它在疲劳寿命的可靠性估计中的应用及其工程意义。     

美国拖拉机零部件疲劳试验与寿命预估

本文简要地介绍了美国拖拉机行业近年来常用的疲劳试验技术与寿命预估方法,包括当量等幅、块程序与随机加载试验、局部应力——应变法和对比性试验预估寿命。同时,对室内静结构强度试验及其寿命评价亦作了一定介绍。     

结构可靠性定寿技术途径

本文首先回顾了过去采用的安全寿命设计法和损伤容限设计法的原则,然后提出了将两种设计方法相结合进行可靠性设计的一种新途径。为了获得具有一定存活率和置信度的“安全裂纹形成寿命“或”安全裂纹扩展寿命”,对分散系数作了论述。根据由若干关键元件组成的串联系统可靠性分析模型,建立在高可靠度下整体结构安全裂纹形成寿命和安全裂纹扩展寿命的关系曲线,从而合理地确定使用寿命和检修周期。     

带缺口构件疲劳寿命的研究进展

对带缺口构件疲劳寿命的构成、缺口疲劳裂纹萌生尺寸的定义、缺口疲劳寿命的局部应力估算方法、影响萌生寿命N1的主要因素、缺口疲劳寿命及锐缺口疲劳裂纹萌生寿命的研究现状等进行了简要综述,同时介绍了一种萌生寿命N1的新的表征参量△K/ρ(1/2),以及N1的估算方法.最后指出了控制缺口疲劳裂纹萌生寿命的主要参量以及它们之间存在...     

螺栓疲劳寿命预测

通过材料疲劳寿命方程回归、有限元计算,应用局部应力应变法,预测了螺栓试样疲劳寿命,螺栓试样疲劳试验验证了该方法的适用性及螺栓接触有限元计算结果的精确性.     

中压电网内部过电压防护措施探讨

对中压电网各种过电压形成机理进行了全面分析,指出由于操作或故障迫使电网的运行状态发生改变,在电场和磁场能量相互转化的过程中产生的过电压,幅值不高不会造成正常固体绝缘设备的直接击穿,但会引起局部放电,由于局部放电的积累性破坏,固体绝缘的寿命大大缩短,影响电网的安全运行,现就此展开讨论并提出有效的防护措施,有着重要的现实意义。     

基于PSO-BP神经网络的刀具寿命预测

针对刀具寿命影响因素与刀具寿命之间的高度非线性关系,引入BP神经网络技术对刀具寿命进行预测,建立了刀具寿命预测模型。针对标准反向传播算法存在收敛速度慢、容易陷入局部极小值及全局搜索能力弱等缺陷,采用粒子群算法优化网络权值及阈值,提高了神经网络的预测精度。仿真结果表明,与标准BP神经网络相比,PSO-BP神经网络用于刀具寿命预测的精度更高。     

结构寿命指针技术

寿命指针技术是实施全寿命安全保障,提高结构安全性的一种途径。寿命指针技术通过实时测量传感器的输出,获取结构表面所受载荷,利用寿命预测模型来预测和分析结构剩余寿命和安全程度。基于现场总线和数字信号处理器,研制了寿命指针单元,并提出了远程寿命监测系统的实现结构。寿命指针单元用于区域的结构寿命监测,并可组成适合大型结构的分布式寿命监测网络,及远程监测。     

用局部应力—应变法预测大型波纹管膨胀节寿命的有限元程序的研究

本文把弹塑性有限元法与材料的应变──寿命理论结合起来计算膨胀节的低循环疲劳寿命，即利用弹塑性有限元分析波纹管的最大应力应变（局部应力应变），根据局部应力应变利用奥氏体不锈钢材料的应变──寿命关系计算出波纹管的疲劳寿命。本文同时编写了该方法的Fortran计算程序，利用该程序可以比较准确地计算出膨胀节的低循环疲劳寿命。本文还把计算结果与膨胀节实测结果进行比较，证明了该方法是一种行之有效的估算膨胀节寿命的工程方法。     

缺口构件疲劳裂纹形成的研究

本文论述了使用缺口顶端的形变功密度作为预测缺口构件疲劳裂纹形成的控制参量,利用缺口弹塑性应力应变集中的能量理论计算缺口顶端的局部应力、应变,从而十分简便地预测缺口的疲劳裂纹形成寿命。同时提出了考虑缺口顶端局部应力比 R′的寿命估算公式:N[(A—R′)~m△W。]=C并进行了不同初始过载比的缺口疲劳裂纹形成实验,提出了在初始过载条件下估算缺口疲劳裂纹形成寿命的关系式。     

用局部应力应变法进行高周疲劳寿命预测的研究

概述局部应力应变法的基本原理和目前的使用方法,指出在计算中现行方法对低周疲劳有较好的寿命预测精度,但对高周疲劳寿命预测精度不高.这主要是因为没有考虑应力集中、表面加工状况、尺寸和环境介质的影响.在充分考虑四者之后,对应变寿命曲线的弹性分量进行修正,并推导出高周疲劳下的局部应力应变法修正公式.本方法计算简单、精度高.通过实例对传统局部应力应变法和文中提出的方法进行比较,得出本方法不仅适用于低周疲劳寿命分析,也可用于高周疲劳寿命计算.在工程中有良好的应用前景.