1200TM塔吊局部应力应变疲劳寿命的计算

本文采用了近年来刚刚出现的循环应变疲劳寿命计算方法的理论,在对1200TM塔吊进行有限元计算和电测应力分析的基础上,对塔吊转柱部份应变集中区域的应变进行了分析,估算了其疲劳寿命,指出了此部份出现疲劳裂纹的可能性和理论根据,得出了安全性结论。     

高频谐振载荷作用下疲劳裂纹尖端变形场分析

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中,带有I型预制裂纹的CT紧凑拉伸试件裂纹尖端位移、应变场的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场并分析了其变化规律.为验证有限元计算结果的准确性,进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了CT试件疲劳裂纹扩展到5mm时在一个应力循环内裂纹尖端点的应变.研究结果表明:在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下I型疲劳裂纹尖端区域位移、应变均为和载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,I型疲劳裂纹尖端的位移、应变幅不断增大;裂纹尖端测量点应变有限元计算结果和实验结果最大误差为2.93%.     

疲劳寿命折算裂纹长度的计算原理和方法--强度稳定综合理论算法

疲劳寿命S—N曲线上的循环应力幅值S和板中的Ⅰ型裂纹半长ac以及裂纹扩展时的临界应力σcr都是材料应力应变曲线上的某个实际应力σ,以应力σ=σcr=S为参变量,就能建立起疲劳寿命N与Ⅰ型裂纹半长ac之间的函数关系,用此关系确定的ac就是疲劳寿命N的折算裂纹长度．文中说明了疲劳寿命折算裂纹长度的计算原理和方法,这是用材料自身本构关系构建的疲劳断裂和裂纹扩展这2种不同的断裂现象之间的关联性,这种关联性使疲劳寿命曲线有了新的表达方式(n0-φt曲线),从而使实验数据能在不同的实验(疲劳寿命实验和裂纹扩展实验)及不同的材料之间参考使用．     

2.25Cr-1Mo材料蠕变／疲劳交互作用下寿命评价

采用2.25Cr—1Mo无预裂纹和带预裂纹环状缺口圆柱形试样,进行了多维应力状态下无保持周期应变控制的高温低周疲劳试验,利用有限元程序对试样缺口周围及裂纹尖端附近的应力、应变场进行了分析,分别得到用当量弹性应变范围Δε_e、当量塑性应变范围Δε_p、当量蠕变应变范围Δε_c和当量应变范围Δε表示的材料在400℃、0.2％s~(-1)应变速率下的高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命方程。利用Matlab对试验结果进行非线性多元回归,得到用疲劳成分、蠕变成分和蠕变/疲劳交互作用成分三者的非线性组合来表征的材料无保持周期应变控制的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命评价方程,即认为整个试样的失效过程中存在着蠕变/疲劳交互作用,正是这种蠕变/疲劳交互作用的存在导致了试样或构件的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的降低,定量的表征了蠕变/疲劳交互作用对材料疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的影响。     

钢管冷轧辊等离子弧粉末堆焊工艺的研究

本文是在充分地研究钢管冷轧辊的技术条件和市售的等离子堆焊粉末的性质的基础上,更换了目前冷轧辊的基体材料,研制了适合于堆焊钢管冷轧辊曲面形的工作面的小型等离子粉末堆焊枪,选出了合适的合金粉末,确定了最佳工艺规范,并找出了防止堆焊层裂纹的工艺措施,为钢管冷轧辊延长使用寿命,降低成本,修复旧轧辊开辟了一个新的途径。     

带裂纹自增强设备的疲劳寿命估算

文中分析了内壁含有纵向裂纹的厚壁圆筒的应力强度因子的表达式，指出其中自由表面影响系数的Ｎｅｗｍａｎ－Ｒａｊｕ解是计算厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的首选表达式，同时还指出自增强处理能大幅度提高疲劳裂纹的扩展寿命，１００％的超应变处理有最长的疲劳寿命     

半钢轧辊修复的现状

半钢轧辊服役寿命的长短，对轧钢生产成本和设备维护成本影响极大．如何增加半钢轧辊的上机使用寿命和上机使用次数，成为国内外研究机构和轧钢企业关注的热点之一．堆焊修复已磨损的半钢轧辊，恢复其原始尺寸和表面性能是其延长寿命的方法．但是半钢轧辊的碳含量高，且含有较多其它的合金元素，导致半钢的淬硬性强，焊接性较差，很难实现成功的堆焊修复，使磨损到一定尺寸以下的半钢轧辊常被废弃处理．中冶集团建筑研究总院焊接研究所在充分考虑了半钢轧辊服役条件、使用性能和堆焊修复成本等多种因素的基础上，通过设计半钢轧辊表面堆焊过渡层材料和工作层材料，实现了半钢轧辊的堆焊修复．     

扭转预应变对Q345R钢超低周疲劳性能影响研究

采用横向应变控制方法,研究了扭转预应变对压力容器用钢Q345R超低周疲劳性能的影响。获得了预扭转前后材料的循环应力-应变关系、疲劳寿命等实验数据,据此,利用双参数威布尔分布数概率函数对疲劳寿命数据进行处理,结果表明其疲劳寿命以及置信度在双对数坐标系中的线性关系良好。通过Hollomon公式和MansonCoffin公式拟合疲劳实验数据,建立了疲劳寿命预测公式。计算并拟合了材料塑性应变能和循环周次的关系,并对比研究了预扭转前后材料的循环韧度。试样疲劳断口观察表明预扭转的材料比未预扭转的材料断口形貌中有较多的子孔洞、空穴和二次裂纹。     

平面复合型疲劳裂纹扩展问题

本文要解决的是平面复合型疲劳裂纹扩展方向以及疲劳寿命的预测问题。主要内容如下: 1.提出“等双剪应力线上δθmax平面复合型裂纹开裂判据”。与其它判据相比较;本判据所预测的裂纹开裂方向更接近于疲劳裂纹扩展试验的结果。 2.文中指出:是Z形裂纹的分支方向,而不是其主裂纹方向,在Z形裂纹的K_Ⅰ,K_Ⅱ值中起着支配性的作用。接着提出二个计算Z形裂纹应力强度因子的近似方法。 3.为预测复合型疲劳裂纹扩展的寿命,文中提出了一个新的裂纹扩展速率表达式,即折合张应力强度因子指数公式。此式所预测的寿命较接近于实验值。 最后,还讨论了应用主应力强度因子K~*,应变能释放率G,应变能密度因子S,预测复合型疲劳裂纹扩展的寿命问题。     

油气管线裂纹型缺陷的疲劳寿命预测

利用文献数据,采用Paris公式计算和分析合轴向表面裂纹的油气输送用X60管线钢的疲劳裂纹扩展过程,通过对比舍裂纹缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验结果,对所采用的基于失效评定图技术的含裂纹缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果进行了间接的试验验证。结果表明,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与试验结果相吻合,采用小试样测试结果经Newman法修正后进行油气输送管道的疲劳寿命计算和分析是可行的。     

86CrMoV7支承辊堆焊焊条堆焊工艺及性能的研究

研究了一种用于86CrMoV7钢支承辊修复的耐磨堆焊焊条。工艺试验表明,采用打底焊过渡层的方法可有效防止堆焊时出现裂纹,金相显微分析表明,研制的支承辊堆焊焊条的堆焊合金组织是马氏体基体和少量碳化物,性能测试结果表明,堆焊层的平均硬度在HRC52左右,满足86CrMoV7钢支承辊材料的硬度要求,耐磨性远大于86CrMoV7支承辊材料,是其耐磨性的36倍,可用于支承辊的修复堆焊。     

基于应变监控数据的金属结构疲劳裂纹量化模型研究

实时获取金属结构的疲劳裂纹长度是开展飞机单机寿命监控和剩余寿命估算的基础。采用深度学习方法，提出了一种基于应变监控数据的金属结构疲劳裂纹长度预测模型，通过构造循环对抗网络模型、裂纹尺寸的分类模型和裂纹长度的量化模型，分别实现了含裂纹结构的应变试验数据与有限元模型数据的映射、裂纹尺寸范围的准确分类、裂纹长度的精确量化。将上述方法应用于中心带孔金属板在随机载荷谱下的疲劳裂纹监测，有效实现了疲劳裂纹长度的实时预测。与试验结果对比表明，单孔板的孔边疲劳裂纹长度预测误差小于1 mm,满足工程实际的需求。     

基于有限元的波纹钢腹板组合箱梁疲劳损伤分析

针对波纹钢腹板组合箱梁（以下简称箱梁）的抗弯性能进行有限元分析,分析箱梁的静力位移、应力和应变结果,建立箱梁破坏损伤机理并得到应力薄弱点。同时,根据有限元分析结果,进行箱梁局部应力应变分析,得到箱梁不同水平下的疲劳寿命。最后,结合疲劳损伤和疲劳断裂理论进行箱梁的疲劳裂纹扩展行为及破坏过程和寿命预测研究,分析了正弦波疲劳荷载作用下箱梁中的钢腹板、PBL剪力连接件以及钢板翼缘等部件的疲劳裂纹萌生及寿命预测结果与试验结果吻合较好。研究表明：根据美国规范AASHTO2004中C类标准进行工程设计和疲劳寿命估算与试验符合较好,同时采用Palmgren-Miner线性累积损伤疲劳准则能有效地计算变幅疲劳载荷下箱梁的疲劳损伤及断裂破坏过程,为实际工程中箱梁疲劳性能设计提供参考。     

应变疲劳寿命的强度稳定综合理论法研究

应变疲劳分析是解决结构失效问题的重点研究内容之一.运用强度稳定综合理论及方法将应变疲劳寿命转化为切线模量因子的表达,通过分析转化过程中的无量纲曲线,发现一些材料间的固有规律.以切线模量因子为"桥梁",将循环应力应变曲线中的应力作为裂纹扩展时的临界应力,对应该应力的应变值当作疲劳试验的控制应变幅值,则对应的裂纹长度就是应变疲劳寿命的折算裂纹长度;通过切线模量因子建立的衍生比例定律和应力疲劳寿命的建模方法可以得到寿命应变关系的预测模型.这一模型与灰色系统理论的GM模型具有相同的数学表达,并通过实验数据验证该模型的误差小于5%.     

超级压光机压光辊失效形式探讨

压光辊(轧辊)在纺织、器材、造纸、冶金、机械等行业中应用极为广泛,对其失效形式的探讨显得至为重要.从压光辊(轧辊)的静强度、静刚度、交变应力与交变应力变形、离心应力与离心应力变形、不均匀温度场引起的热应力与热应力变形以及压光辊(轧辊)的疲劳寿命等方面进行了探讨,并给出了相应的数学计算式,以供参考.     

异型试板模拟压力容器接管高应变区疲劳扩展规律的试验研究

本文分析了压力容器接管高应变区的特点,试用一种新型试板——高应变梯度异形试板来模拟接管高应变区,以16MnR和15MnVR异形板进行疲劳试验,又以Φ1000×4500mm实物容器接管的疲劳试验作验证。文中采用按形变功率定义计算的△J描述疲劳裂纹扩展速率。异形板和容器接管的疲劳试验表明:两者结果近似。J积分幅度是控制疲劳裂纹扩展的有效参量,考虑应变梯度对△J的影响,并经结构几何和裂纹闭合效应的修正后,实验结果与计算结果比较吻合。 采用异形板模拟容器接管疲劳及用J积分描述高应变区的疲劳扩展规律,这是研究接管高应变疲劳问题的新的尝试。     

冷轧工作辊辊面剥落与使用条件

通过对冷轧厂轧辊损坏两年的跟踪调查，总结了轧辊损坏的规律，并找出了辊面剥落是导致轧辊服役期未满、早期报废的主要原因。根据现场条件及裂纹的产生和接触应力情况，从使用出发，分析了影响辊面剥落的诸因素，为冷轧厂采取措施提高轧辊寿命提供理论依据。最后总结了使用中防止辊面剥落的措施。冷轧厂３年的实践表明，这些措施是有效的，辊耗从１．００２ｋｇ／ｔ下降到０．６１６ｋｇ／ｔ。     

挤压变形AZ81镁合金的疲劳变形与断裂行为

研究镁合金的疲劳行为，可为镁合金的抗疲劳设计和合理使用提供可靠的理论依据.通过总应变幅控制的疲劳实验和断口形貌分析，确定了挤压变形AZ81镁合金的循环应力响应行为、疲劳寿命行为和断裂机制.结果表明：在应变控制的疲劳加载条件下，挤压变形AZ81镁合金呈现明显的循环应变硬化，其弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述，得到了拉伸滞后能的理论计算值与应变疲劳寿命之间呈线性关系、疲劳裂纹的萌生和扩展均以穿晶模式进行的结论.     

高强度马氏体钢(30CrMnSiNi2A)的塑性变形、微裂纹形成与疲劳无裂纹寿命

我们用光学显微镜、电子显微镜和冲击-疲劳试验机研究了高强度马氏体钢30CrMnSiNi2A的组织、塑性变形、微裂纹形成和疲劳无裂纹寿命。实验结果表明,30CrMnSiNi2A钢经油淬和马氏体区等温淬火,其组织主要是板条状马氏体。在疲劳裂纹顶端塑性区内观察到所谓的“形变浮凸”;形变浮凸的位向和尺寸与马氏体板条的位向和尺寸有着严格的对应关系。据此,可以认为,形变浮凸的形成是马氏体板条相互滑动的结果;马氏体板条的相对滑动是板条状马氏体组织塑性变形的一种重要模型。当马氏体板条间的滑动量超过某一极限值时,将沿马氏体板条间界开裂而形成微裂纹。残留奥氏体的薄层夹在马氏体板条之间,会使马氏体板条易于滑动,因而降低钢的屈服强度,促使微裂纹形成,缩短疲劳无裂纹寿命。切口根部的局部予应变对疲劳无裂纹寿命有巨大的影响;反向予应变缩短疲劳无裂纹寿命。正向予应变则大大延长疲劳无裂纹寿命。     

车载动力电池箱壁板抗振疲劳分析

为解决车载动力电池在汽车行驶过程中由振动引发的电池箱疲劳断裂问题,本文对动力电池箱进行了有限元分析。采用有限单元网格法画网格,在振动理论的基础上,对动力电池箱进行模态分析,得到其刚度薄弱位置,使用Workbench软件进行电池箱表面裂纹强度系数的有限元仿真,得到I型裂纹应力强度系数小于材料的平面应变断裂韧性,并对动力电池箱进行疲劳分析,分析电池箱的安全性。结果表明,裂纹部分不会扩展,疲劳分析的最小寿命高于最低疲劳寿命要求,对电池箱有较大影响的最大应力、最大应力强度系数和最低疲劳寿命符合国际要求。通过可靠的方法对进行分析,验证高速行驶的电动汽车电池箱结构可靠性,预见电池箱安全寿命,对系统的研究高频振动情况下的结构安全具有重要意义。