疲劳裂纹叶片振动的非线性特性研究

以带疲劳裂纹悬臂梁为例研究疲劳裂纹对叶片固有频率及强迫振动响应的影响。应用传递矩阵法求解裂纹叶片振动响应,选用余弦函数模拟疲劳裂纹的开合过程,理论分析了裂纹叶片的非线性振动特性,并进行裂纹试件实验。理论分析及实验结果都表明疲劳裂纹不仅使悬臂梁的固有频率下降,而且引起强迫振动响应的非线性特征。最后,就叶片裂纹故障监测特征量的选取做了分析、讨论。     

破损舰体结构疲劳裂纹扩展试验研究

针对破损舰船的疲劳寿命问题,采用预制缺口的疲劳试样模拟破损舰体结构,利用液压伺服疲劳试验机对舰用疲劳试样进行了拉伸疲劳试验,研究了平板和加筋板预制缺口疲劳试样在拉伸疲劳载荷作用下的裂纹扩展规律,确定了不同疲劳应力幅值作用下疲劳试样裂纹开裂的临界疲劳次数,得出了裂纹长度、疲劳载荷循环次数和疲劳应力幅值之间的拟合关系式,并与高频疲劳试验进行了比较.试验结果对预报破损舰船在波浪中航行时的裂纹扩展情况有重要参考价值.     

钢芯铝绞线接续管风振疲劳响应试验研究

为验证钢芯铝绞线接续管压接后微风振动作用下接续管管体与管绞线的疲劳情况,以LGJ-240/30钢芯铝绞线和YJD-240/30钢芯铝绞线接续管为试验对象,进行了风振疲劳试验研究,并通过SEM电镜对试件的裂纹进行了扫描,由此来采集接续管与管口的裂缝长度,并对接续管疲劳试验中的动弯应变进行了采集.结论表明,接续管疲劳源区在...     

钢桥面板疲劳裂纹损伤非线性Lamb波检测的数值模拟与试验研究

为有效识别车辆荷载作用下钢桥面板的早期疲劳裂纹,进行钢板疲劳裂纹非线性Lamb波检测的数值模拟和试验研究.基于声接触非线性理论,提出了首波能量、拟声速和非线性参数3个损伤指标.试件同时考虑了孔洞缺陷、宏观裂纹和疲劳裂纹3种类型的缺陷,其中,疲劳扩展裂纹通过疲劳加载试验生成.在三维数值模型中,通过零长度非线性弹簧单元模拟...     

航空发动机压气机叶片疲劳寿命的研究

根据航空发动机压气机在实际工作中已用时间不同的两组叶片的恒幅振动疲劳试验数据 ,通过统计分析确定其疲劳破坏前应力循环次数的分布。根据 Miner疲劳损伤累积理论 ,找出叶片在实验中与在实际工作中所受疲劳损伤的当量关系 ,从而确定新叶片在实际工作中疲劳寿命的分布 ,并计算出新叶片在一定可靠度下的疲劳寿命。     

桥式类型起重机箱形梁变幅疲劳试验研究

本文对桥式类型起重机箱形梁在变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展规律及其寿命进行了实验研究，建立疲劳裂纹扩展规律及其寿命进行了实验研究，建立了疲劳裂纹扩展的Ｐａｒｉｓ公式。由得到的裂纹扩展公式估算了箱形梁的疲劳寿命和疲劳强度，并与试验结果作了比较。     

航空发动机气压机叶片疲劳寿命的研究

根据航空发动机压气机在实际工作中已用时间不同的两组叶片的恒幅振动疲劳试验数据，通过统计分析确定其疲劳破坏前应力循环次数的分布。根据Miner疲劳损伤累积理论，找出叶片在实验中与实际工作中所受疲劳损伤的当量关系，从而确定新叶片在实际工作中疲劳寿命的分布，并计算出新叶片在一定可靠度下的疲劳寿命。     

共振态下阻尼硬涂层对叶片疲劳裂纹扩展延缓效应的研究（英文）

本文提出采用大气等离子喷涂NiCrAlY阻尼硬涂层的方法来抑制叶片的裂纹扩展。首先,分别对无涂层和带涂层叶片试验件开展共振疲劳测试。结果表明,阻尼硬涂层具有一定的裂纹修复和扩展延缓能力。然后,建立了含裂纹叶片试验件的有限元模型,并通过对比叶片试验件固有频率随裂纹扩展的变化验证了该有限元模型的有效性。进一步引入裂纹扩展模型并获得了无涂层和带涂层叶片试验件在不同裂纹扩展阶段的裂纹尖端应力强度因子,揭示了阻尼硬涂层延缓裂纹扩展的机理。最后,给出了不同条件下叶片试验件的裂纹扩展曲线,并讨论了涂层参数厚度、涂层弹性模量和涂层密度对裂纹扩展速率的影响,还分析了涂层施加阶段对裂纹扩展的影响。进一步讨论了裂纹深度和裂纹角度对裂纹扩展的影响,这有助于优化涂层布局。实验和数值分析结果表明,阻尼硬涂层可以有效地延缓叶片裂纹扩展,是一种实用的延缓裂纹扩展技术。     

国内外耐候钢腐蚀疲劳试验技术发展

为了解耐候钢在腐蚀作用下的疲劳性能,并更好地用于桥梁建设,腐蚀疲劳试验是有效的研究途径.首先,介绍了环境腐蚀等级分类、均匀腐蚀和坑蚀,简述了腐蚀作用对钢材及其疲劳性能的影响.随后,回顾了3种疲劳试验的种类,总结和分析了国内外腐蚀作用对疲劳性能影响的试验研究结果.在此基础上,归纳了腐蚀疲劳试验包含的内容:试件设计、腐蚀试验和疲劳试验,研究了耐候钢腐蚀疲劳试验.最后,进行了20个加速腐蚀后HPS 485W和Q345CNH钢的疲劳试验,并与自然腐蚀后的耐候钢进行对比分析.结果表明:腐蚀环境能对钢材的腐蚀作用产生很大影响,坑蚀作用是导致疲劳裂纹萌生的重要因素;虽然有多种钢材的腐蚀疲劳试验方法,但需要有顺序有层次合理地展开相关试验研究;试件的设计应该在规范的基础上进行优化,并考虑疲劳过程中试件的能量耗散;在加速腐蚀试验需要合理控制环境条件,保证预期的试验结果;盐雾干/湿交替腐蚀后耐候钢的疲劳强度大幅降低,并且数据离散性更小.在自然腐蚀试验和加速腐蚀试验结合的基础上,逐步实现从腐蚀后疲劳试验到腐蚀-疲劳试验和从小试件到结构件的发展.     

钻柱在扭转、纵向振动下的疲劳寿命估算

鉴于目前钻柱的疲劳寿命估算多是以单一裂纹理论为基础,不能很好地反映钻柱扭转和纵向振动的共同作用.根据复合型裂纹扩展理论和断裂力学方法,以及钻柱在生产和应用中的表面线性裂纹现象,提出了钻柱在扭转、纵向振动下的疲劳寿命计算模型.应用实例表明,该模型计算方法简单,便于工程应用.     

TC17高温高周旋转弯曲疲劳实验研究

本文利用高温旋转弯曲疲劳试验系统,完成了用于航空发动机的高强钛合金TC17在常温、200℃和350℃条件下的疲劳性能的实验,主要研究了温度对TC17疲劳强度和裂纹扩展率的影响. 通过测量试件在试验过程中的挠度变化,对比分析了不同温度下的疲劳裂纹扩展速率.并通过断口分析研究了裂纹萌生与扩展行为.本研究结果发现,在TC17高周疲劳破坏过程中,裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命90%以上,高温不仅促进了裂纹的萌生而且促进了裂纹的扩展.     

TC4钛合金的疲劳裂纹扩展Walker公式

为了研究不同应力比下TC4钛合金疲劳裂纹扩展特性,用Warker公式来描述不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率.按照标准试验方法,试验加载应力比分别为0.06,0.5,0.7.利用递增多项式数据处理的计算程序,绘制了铸造TC4钛合金疲劳裂纹扩展速率曲线,并对疲劳断口进行扫描分析,计算Walker公式下的材料常数.结果表明,当应力比R≥0时,疲劳裂纹扩展速率随应力比的增大而增大,表现为疲劳条带间距增大.计算得材料常数m为4.082 16,n为-0.023 91,C为6.963 04×10-7.     

Q345圆钢杆的疲劳破坏模型

为研究结构钢圆杆的疲劳破坏模型,以结构钢的椭球面断裂模型为开裂判据,由结构钢圆杆疲劳裂纹的裂尖真实应力场,计算出结构钢圆杆疲劳裂纹的失稳扩展面积、稳定扩展面积和稳定扩展长度.基于结构钢疲劳裂纹随加载次数加速扩展的试验事实,假定结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率是循环加载次数的单调递增幂函数,即双对数坐标系下结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率和循环加载次数为单调递增线性函数,积分后得到结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展长度和疲劳寿命间的函数表达式,导出结构钢圆杆的疲劳破坏模型.建议的结构钢圆杆的疲劳破坏模型表明,结构钢圆杆的疲劳寿命是名义最大应力、相对应力幅、初始裂纹位置和初始裂纹长度的复杂函数,不能简单化为仅是应力幅的函数.对Q345B圆钢杆进行了常幅循环应力疲劳试验,结果表明,Q345B圆钢杆的疲劳寿命随相对应力幅和名义最大应力的增加而降低.根据Q345B圆钢杆的疲劳试验结果,标定了其疲劳破坏模型参数,验证了建议的疲劳破坏模型精度.     

高低周复合载荷下的P-S-N曲线研究

在高低周复合载荷作用下,对45钢进行了5级应力水平下的疲劳寿命试验,并对试验结果进行了统计分析,得出了P-N图和P-S-N曲线.结果表明:高低周复合疲劳寿命满足对数正态分布,每级应力水平下疲劳寿命的分散程度相同.     

D-Markov模型在疲劳裂纹扩展模式识别中的应用

研究曲轴在交变载荷作用下,疲劳裂纹扩展的阶段性,以及裂纹扩展阶段内隐含的一些内部模式的演变,对曲轴疲劳试验过程中谐振台架的振动加速度进行了测录,并应用基于D-Markov模型的异常检测算法对这一监测信号进行分析,计算了其在各个时间段中的异常度曲线,与曲轴疲劳裂纹扩展速率曲线进行了对比,分析了D-Markov模型对裂纹扩展模式的识别能力.结果表明,基于D-Markov模型的异常检测算法对曲轴疲劳裂纹扩展内部模式的演变有一定的预测能力,如果能针对系统的某种可测量信号建立一种识别方法,对发动机工作过程中零部件裂纹扩展的演变模式进行动态、实时的监视和预测,则可以为预防破坏性疲劳失效事故的发生和科学合理地制定维修计划提供参考依据.     

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。     

中度球化的20 g材质疲劳裂纹的扩展速率

对已超期服役且中度球化的焦炭塔20 g材质在常温下的疲劳裂纹扩展速率da/dN进行了试验研究.试样采用CCT试样,有效试样数为3件,用七点递增多项式法求da/dN和Δk,将3个试样的da/dN和Δk数据点合在一起进行回归分析.回归时对数据点进行了取舍,对前几组数据点的异常(da/dN随Δk的增大而降低)作了理论上的分析,认为是预制裂纹产生过高的残余拉应力影响了裂纹的正常扩展,随着裂纹扩展,预制裂纹时产生的残留塑性区被消耗掉,疲劳裂纹扩展速率才恢复正常.得到了以Paris公式表达的平面应变da/dN与Δk关系式.将此式与另一个不同实验条件下的关系式作了比较,认为该式反映了该材料在目前状况下的疲劳扩展规律.     

橡胶球铰疲劳裂纹扩展寿命预测

通过橡胶纯剪试样疲劳裂纹扩展试验,得出了裂纹扩展速率与撕裂能之间的关系;以单位撕裂能范围为损伤参量,建立了复杂应力状态下的橡胶疲劳裂纹扩展寿命预测模型.基于ABAQUS有限元结构分析和橡胶材料等效应力计算方法,得出橡胶球铰在疲劳载荷下的单位撕裂能范围;对橡胶球铰的疲劳裂纹扩展寿命进行分析预测,并通过产品台架疲劳实验进行验证,结果表明橡胶球铰经过200万次疲劳试验后无明显裂纹,没有发现失效破坏,与寿命预测值基本吻合.     

锈蚀疲劳后混凝土中钢筋力学性能试验

为研究锈蚀疲劳后混凝土中钢筋的力学性能退化规律,对锈蚀钢筋混凝土梁疲劳破坏后取出的梁内主筋进行轴向拉伸试验,结合试验得到的锈蚀疲劳钢筋的应力-应变曲线,定量化地提出了锈蚀疲劳后混凝土中钢筋的本构关系模型,并对模型计算值与试验实测值进行对比验证.试验结果表明,未锈蚀钢筋在疲劳循环200万次后表现出与原状钢筋相同较好的延性破坏特征,疲劳作用对未锈蚀钢筋的力学性能没有实质影响;锈蚀疲劳后钢筋的应力-应变曲线发生了显著变化:屈服台阶特征改变、延伸率减小、屈服强度降低,变化幅度的大小与锈蚀疲劳程度有关,软钢不同程度地硬化;疲劳裂纹的出现使得钢筋在极低的延伸率下即突然拉断破坏,强度大幅降低,延性几乎完全丧失.     

中碳钢在变幅载荷下疲劳裂纹加速扩展的研究

通过对带有环状Ｖ型切口的４５＃钢圆棒料在恒幅过载和变幅过载下的低周次疲劳试验，表明变幅递增过载的裂纹扩展速率比恒幅过载裂纹扩展速率显著增大。基于试验事实和断口分析，探讨了过载下的疲劳裂纹扩展机制，说明过载时裂纹扩展速率瞬时显著增大是裂纹钝化的结果，进而寻找到了促使裂纹加速扩展的适宜加载方式，为超低周疲劳断裂的工程应用提供了依据。