基于概率断裂力学的管道疲劳寿命分析

采用奇异单元模拟裂纹尖端应力场的奇异性,计算裂纹尖端的应力强度因子和张开应力.以概率论为基础,结合确定性疲劳断裂力学估算方法,考虑参数的不确定性和随机性,应用蒙特卡洛模拟法分析管道的疲劳寿命.结果表明：通过J积分计算得到的裂纹尖端张开应力与计算得到的管道工作应力基本相等.采用蒙特卡洛模拟法进行的一定可靠度和置信度下的疲劳寿命预测能反映评定参数的不确定性,较传统的断裂力学计算结果更安全.     

滚动接触疲劳载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹应力强度因子的影响

为研究轮轨滚动接触疲劳（Rolling Contact Fatigue,RCF）载荷对铁轨表面裂纹应力强度因子的影响,以UIC60铁轨轮廓尺寸为依据建立轮轨接触的三维有限元模型,通过改变RCF载荷大小、轮轨表面摩擦因数和接触中心位置等轮轨接触的输入参数,计算铁轨表面接触裂纹尖端的应力强度因子,分析RCF载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹的影响. 结果表明RCF载荷作为控制铁轨表面接触裂纹的重要因素,其变化直接导致裂纹尖端应力强度因子的变化,从而改变裂纹的扩展状况;为减缓铁轨表面裂纹的扩展,可以针对载荷采取均匀分布载重量、使用润滑剂降低轮轨摩擦因数等相应措施.     

滚动接触疲劳载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹应力强度系数的影响

为研究轮轨滚动接触疲劳(Rolling Contact Fatigue,RCF)载荷对铁轨表面裂纹应力强度系数的影响,以UIC60铁轨轮廓尺寸为依据建立轮轨接触的三维有限元模型,通过改变RCF载荷大小、轮轨表面摩擦因数和接触中心位置等轮轨接触的输入参数,计算铁轨表面接触裂纹尖端的应力强度系数,分析RCF载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹的影响.结果表明RCF载荷作为控制铁轨表面接触裂纹的重要因素,其变化直接导致裂纹尖端应力强度系数的变化,从而改变裂纹的扩展状况.为减缓铁轨表面裂纹的扩展,可以针对载荷采取均匀分布载重量、使用润滑剂降低轮轨摩擦因数等相应措施.     

多频简谐激励下裂纹梁的非线性振动响应

主要对含裂纹梁在振动与超声波联合激励下所出现的非线性动力响应的机理和特性进行研究.将疲劳裂纹在外加激励下的状态简化为周期性张开-闭合的非线性过程,基于圣维南原理,采用有限元方法建立了含非对称疲劳裂纹梁的非线性数值分析模型.利用非线性输出频率响应函数(NOFRFs)概念,对裂纹梁在高-低频简谐激励下所出现的非线性动力响应特性的机理进行了解释.具体以悬臂梁为例,仿真分析了裂纹深度和裂纹位置等参数的变化对系统非线性动力响应特性的影响规律.     

SiC/Al梯度功能材料蠕变性能有限元分析

为研究SiC／Al梯度功能材料（Functionally Gradient Material,FGM）的性能,采用ANSYS分别对具有4个梯度层的该种材料的3点弯曲试样和紧凑拉伸试样,在热载荷和机械载荷热载荷共同作用下的蠕变性能进行数值模拟分析,得到不带微裂纹、带垂直梯度方向微裂纹和平行梯度方向微裂纹的SiC／A1FGM试样在这两种工况下的蠕变应变随坐标位置及时间变化曲线．结果发现：（1）蠕变应变主要发生在铝合金富集层,横向裂纹对试件蠕变影响不大;（2）在有机械载荷作用时,裂纹位置对最大蠕变应变值有较大影响;（3）考察紧凑拉伸试件,发现随着远离裂纹尖端,其蠕变应变值也随之迅速减小,在有机械载荷作用下,蠕变减小趋势比只受热载荷作用明显,变化趋势反映出蠕变应变与材料的应力分布有很大关系．     

基于有限元法的汽车发动机连杆应力与疲劳分析模型及应用

为了研究汽车发动机连杆在不同工况下的受力情况,避免产生疲劳裂纹,从分析发动机的运动过程及连杆机构的受力情况入手,基于ANSYS软件生产连杆的模态柔性体,构建刚柔耦合动力学模型,基于有限元分析法构建静态应力分析模型分析局部应力集中现象。根据雨流计算法从载荷谱统计出幅值个数,叠加其对应的应力值计算连杆的疲劳寿命,分析结果得出,发动机转速为3 000 r/min时最容易发生疲劳损伤。研究成果具有极大的实用价值。     

基于毗域动力学的机身蒙皮疲劳裂纹仿真

针对航空机身蒙皮结构疲劳裂纹损伤难以开展完整性评估的问题,研究了一种基于毗域动力学的裂纹演化模型,通过构建材料点对间的力函数,建立机身蒙皮结构疲劳裂纹演化的积分方程,给出二维机身蒙皮结构在载荷作用下的孔边疲劳裂纹扩展的计算格式,并结合层流理论对模型方程进行了修正.仿真结果表明,上述方法可以表征裂纹间的于涉效应,实现机身...     

有限元法计算某钢结构件寿命

钢结构件在低于破坏载荷的反复作用下会发生疲劳断裂现象,周期性交变载荷对结构寿命影响最大。运用有限元方法,计算某结构件在特定载荷反复作用下的疲劳特性,确保试验件可靠性,使其在有限寿命范围内发挥最大功用。     

基于应变电测与虚拟仿真的结构故障诊断

为解决某型直升机主减速器悬挂装置疲劳试验中发生的试验件与工装断裂次序及试验有效性确定问题,采用有限元虚拟仿真与有限应变电测数据相结合的方法,通过进行不同故障情况下主减速器柔性悬挂试验系统的仿真分析,获得了试验系统在试验载荷下的应力应变场分布特性,并通过与试验过程中监控点的位移及应变电测结果验证对比,诊断出试验件与试验工装开裂的先后次序,实现了多裂纹产生情况下,主减速器悬挂装置疲劳试验过程中的故障诊断。     

基于瞬态动力学的某空调支架振动应力计算研究

一、引言 叉车驾驶室空调压缩机通过一个固定支架安装在发动机上,由于发动机本体振动很大,导致此支架会发生振动疲劳断裂,怎样设计、分析此支架一直是困扰CAE工程师的难题.基于频域的振动疲劳计算理论和方法已经比较成熟,但是如何获得支架在寿命周期内的载荷谱密度函数同样也是一个工程难题,导致很难在工程上应用;本文主要通过研究加速度强迫响应的时域瞬态动力学来计算应力的时间历程,并与试验测试应力对标,对标的结果令人满意,所以证明此方法可以指导类似产品的分析、设计工作.     

基于图像细化的疲劳断口图像条带周期测量

研究材料疲劳断裂准确判断测量问题,对材料的疲劳条带周期性进行定量分析疲劳应力和疲劳寿命是测量的一个重要手段,同时准确测量可以得到快修复。针对传统依靠研究人员的经验,采用人工目测,手动计算条带周期时工作量大,效率低的缺点,为了客观、定量、快速的检测疲劳周期,建立了疲劳条带的三角计算模型,并将遗传算法引入图像二值化处理,提出了基于图像细化的周期测量方法。经实际断口图像样本测试表明,采用的方法可以有效的减少人为因素的干予,提高测量精度,能满足断裂故障智能化诊断的要求。     

基于Abaqus柔度标定法的Q235材料断裂韧性仿真

为简便、准确地获得Q235材料的应力强度因子值和J积分值,用Abaqus对Q235材料进行有限元仿真,得到三点弯曲试样及其裂纹尖端区域的应力分布情况;针对裂纹尖端的奇异性,引入折叠单元进行裂纹尖端单元的奇异性建模.不同尺寸试件应力强度因子仿真值与试验值基本一致,表明该方法可以准确预测材料断裂参数.     

复合材料层板结构疲劳失效数值仿真研究

研究疲劳载荷作用下复合材料层板结构的疲劳失效问题,由于复合材料损伤演化和破坏机理十分复杂,传统方法依赖大量的试验数据,不仅耗费大,而且适用性有限。为了提高复合材料在疲劳载荷下疲劳失效的准确预测,提出了一种改进的疲劳失效分析方法。得到一个与损伤相关联的刚度-强度关联退化模型,利用复合材料刚度退化的连续性将损伤等效累积,使之能够适用于复杂载荷下的疲劳失效分析。利用Ansys软件开发了相应的复合材料层板结构参数化疲劳分析程序,能够仿真不同几何参数下复合材料层板结构在疲劳载荷下的疲劳失效过程。通过不同类型的算例比较,结果令人满意,证明改进方法及相应程序的正确性,具有工程应用价值。     

机器视觉疲劳裂纹扩展试验摄像头自动聚焦方法

在机器视觉疲劳裂纹扩展试验中,为了能够满足对裂纹宏观观察裂纹和准确定位裂纹尖端的要求,需要采用变焦镜头放大和缩小采集图像范围,针对于摄像头变焦后的聚焦问题,提出了摄像头的自动聚焦方法。首先建立图像采集系统,采集裂纹图像至计算机,通过中值滤波对图像预处理,去除噪声干扰,选取裂纹区域作为聚焦窗口,采用Laplace算子法作为清晰度评价函数,并提出一种变步长穷举法进行聚焦搜索。最后设计了以ARM7为核心的摄像头运动控制器。实验表明,所提出的方法能够实现疲劳裂纹扩展试验中摄像头在各种情况下的准确自动聚焦,为下一步精确测量疲劳裂纹扩展参数奠定基础。     

疲劳裂纹的声发射信号检测技术

疲劳裂纹的萌生和扩展是机械零件在变载荷作用下的主要失效形式。使用近几年来得到迅速发展的模态声发射技术获取疲劳裂纹的声发射波形,使接收到的声发射信号与声发射源的物理状态相关。在波形分析中采用参数分析法提取波形特征,建立声发射参数和裂纹扩展速度之间的关系。由于综合采用了多种技术进行信号分析,由信号特征得到的结果将更为准确。     

基于Zencrack的岸边集装箱起重机圆管构件疲劳裂纹扩展分析

由于二维裂纹扩展模式不能非常全面地反映岸边集装箱起重机结构件的疲劳裂纹扩展行为,以岸边集装箱起重机圆管构件为研究对象,利用Zencrack三维裂纹分析软件,详细分析未穿透裂纹与穿透裂纹的裂纹扩展关系,以及初始裂纹大小和载荷幅值对未穿透裂纹的疲劳裂纹扩展寿命的影响,对岸边集装箱起重机结构的抗疲劳设计及裂纹管理具有一定的参考价值。     

计算机在Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展曲线绘制中的应用

利用当前通用的计算机编程技术,以高级编程语言VB为制作工具,以Origin7.0为作图工具,绘制了铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展曲线。采用该编程技术,实现了参数的随机输入和曲线的动态形成,真实地制作了不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率（da/dn）与裂纹尖端应力强度因子（ΔK）的关系曲线。同时该方法极大地提高了数据处理的效率及准确性。     

柴油机机体横隔板断裂失效分析

针对高速大功率柴油机机体横隔板断裂失效现象,应用断裂力学和有限元方法,提出了机体横隔板断裂力学有限元分析的基本方法,建立了合理的含有裂纹的二维有限元模型,进行了静载荷作用下两种不同加载方式的分析,得到了柴油机机体横隔板的应力强度因子K、J积分,并考察了横隔板在静载荷作用下的承载能力;采用3种复合型裂纹扩展准则,预测了裂纹扩展方向,预测结果与横隔板的实际断裂情况相吻合,证明了该方法的正确性,对今后柴油机机体设计有一定的借鉴价值.     

基于涡流阵列传感器的金属结构裂纹监测方案可行性研究

针对飞机金属螺栓孔连接结构疲劳裂纹的特点和实时监测的需求,提出了一种基于柔性平面的涡流阵列传感器,设计了疲劳裂纹扩展实时监测方案,搭建了疲劳裂纹监测实验系统。通过建立监测系统的三维有限元仿真模型,得到传感器工作时感应磁场和磁位矢量的分布规律,验证了监测方案的可行性。通过设计疲劳裂纹扩展试验,确定了涡流阵列传感器定量监测能力。等幅程序载荷谱作用下2A12—T4铝合金试件疲劳裂纹监测试验结果表明:提出的涡流阵列传感器能够有效定量监测裂纹的扩展,裂纹监测方案是可行的,监测精度达到1 mm。仿真结果表明:传感器在工作时磁矢量位的分布关于激励线圈导线中心对称,在激励线圈导线中间达到最大值,同时裂纹存在时感应通道归一化跨阻抗幅值比增大10%。     

基于nCode Design-Life的某车架疲劳可靠性分析

针对某型半挂牵引车车架局部出现裂纹或者断裂现象,通过有限元理论和疲劳分析理论相结合进行了车架的有限元分析和疲劳可靠性分析。首先对该车架进行了建模和有限元静态特性分析,然后定义了特定的时间载荷序列数据和材料参数,选用了S-N疲劳设计和静态疲劳分析方法,利用疲劳分析软件nCode Design-Life对该车架进行疲劳可靠性分析,得出该车架的疲劳结果云图和各节点的疲劳寿命,并从相关云图中确定出车架容易破坏的位置和其寿命之后再进行样车实验验证。