一种考虑材料损伤的低循环疲劳寿命预测方法

为了更加精确地预测材料的低循环疲劳寿命,对三参数幂函数公式和拉伸滞后能寿命模型进行研究,提出了基于三参数幂函数的损伤能寿命预测模型。分别利用该模型和Manson-Coffin公式对高温合金、钛合金及结构钢等多种材料的低周疲劳试验数据进行拟合并将其分析结果进行对比;根据GH4133合金250℃时的低循环疲劳试验数据,建立了该条件下材料的循环应力-应变曲线和损伤能寿命预测模型,同时对曲线及模型进行验证。结果表明:建立的循环应力-应变曲线能够正确反映该条件下材料的应力与应变之间的关系;所提出的损伤能寿命预测模型对12种材料的低周疲劳试验数据的拟合效果较好,寿命预测精度明显高于Manson-Coffin公式。     

考虑焊点不确定性的车身点焊结构疲劳寿命优化

基于区间优化的方法,构建了考虑焊点不确定性的TS、MTS两种点焊结构的疲劳寿命不确定性优化模型。采用修正的Manson-Coffin公式作为点焊结构的疲劳寿命计算公式,同时考虑工艺中焊枪落点的不确定性,将焊点的位置坐标作为区间变量,通过对焊点坐标进行区间优化,获得结构疲劳寿命最大时的焊点坐标。给出了相应标准焊接结构试样疲劳寿命的上下界,为工程实际中点焊结构的疲劳寿命极限的分析及最优设计提供了计算工具。     

基于区间长度等分的疲劳损伤寿命预测模型

现有疲劳损伤模型寿命计算存在着经验数据,计算结果的准确性有待提高。在疲劳载荷谱技术的基础上,将疲劳加载区间长度进行虚拟等分,根据MINER思想进行疲劳损伤寿命的计算。提出了基于区间长度虚拟等分的疲劳损伤寿命预测模型,并从理论层面和仿真分析试验两个方面加以证明和验证。算例表明:基于区间长度等分的疲劳损伤模型,寿命预测结果的准确与可信性得到了提高。     

某乘用车催化器总成低周疲劳寿命预测

鉴于目前SUS441铁素体不锈钢催化器总成应用低周疲劳寿命预测经验通用公式精度低的不足,对SUS441材料进行高温拉伸试验数据采集,拟合修正了Manson-Coffin公式疲劳寿命预测参数;通过STAR-CCM+软件和ABAQUS软件建立基于体映射法的流-固-热耦合模型,分析了催化器总成在4个工作循环后的热负荷,对SUS441催化器总成进行低周疲劳寿命估计。结果表明,温度场仿真结果与试验数据在误差范围内,模型可信度高;利用修正公式得到应变-低周疲劳寿命曲线,进行寿命预测,通过发动机台架冷热冲击耐久试验证明修正公式比经验通用公式更准确,该结果可为催化器总成设计开发提供指导。     

镍基高温合金的热机械疲劳寿命预测模型研究

针对发动机热端部件常用材料镍基高温合金GH4169进行了200～450℃及400～650℃条件下的同相位热机械疲劳(TMF)试验,考虑TMF条件下多晶材料在弹性阶段产生的微观损伤应变能,提出一种适用于多晶材料的TMF寿命预测模型,并结合试验数据确定模型参数;采用GH4169、IN718、DD8三种高温合金对该模型的TMF寿命预测能力进行评估,结果表明,提出的寿命模型预测精度高于TMF寿命预测常用的Manson-Coffin模型和Ostergren模型。     

铝合金车轮弯曲试验疲劳寿命预测研究

弯曲疲劳试验是汽车车轮三项性能试验中失效频率较高的一项.文中建立弯曲试验的有限元模型,使用I-DEAS有限元分析软件进行静力分析,分别采用名义应力法和局部应力应变法, 结合Manson-Coffin、Simth-Waston-Topper损伤公式预测铝合金车轮弯曲试验的疲劳寿命.通过与某型16×6.5J车轮试验对比,证明Simth-Waston-Topper方法预测铝合金车轮弯曲疲劳寿命更接近试验寿命.     

基于免疫算法的316L不锈钢高温低周疲劳寿命预测

以316L奥氏体不锈钢为研究对象,以带有保持时间修正的Manson-Coffin高温低周疲劳寿命预测模型N_f(△t)=f(ε_(pa),△t)为目标函数,应用免疫算法优化其参数并进行寿命计算;另对316L不锈钢进行了550℃和600℃的高温低周疲劳试验,并将计算值与试验值进行了对比。结果表明:采用免疫算法可较好地对该钢在550℃和600℃的高温低周疲劳寿命进行预测。     

随机载荷循环作用下的机械结构疲劳寿命预测模型

基于名义应力法建立了随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型。分析了结构所受循环载荷作用的不确定性特征,在以循环载荷作用次数为寿命度量指标框架下,运用概率加权法和线性Miner累积损伤法则,分别建立了疲劳寿命与应力之间关系分别服从指数函数和幂函数两种形式时,随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,并运用所建立的模型对某转动轴的疲劳寿命进行了预测研究。     

基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型

发展了基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型及构建方法,用于描述随机滚动接触疲劳应力幅-寿命关系。除考虑数据分散性的统计分布规律外,模型还考虑样本数量相关的寿命置信度预测效应, 引入最小正态寿命的置信下限评价。Weibull分布的尺度参数和形状参数,寿命置信度评估参数,以及概率S-N曲线的指数,全部由试验数据来确定。G20CrNi2Mo轴承钢的滚动接触疲劳试验数据的分析证实所提出方法的可应用性。并且证实该滚动接触疲劳寿命的分布规律,宜采用包括Weibull分布在内的有偏统计模型来描述。     

一种多轴载荷下的疲劳寿命预测模型

提出了一种多轴疲劳载荷下的疲劳寿命预测模型,该模型运用Von mises等效应力应变之间的关系,将单轴Manson~Coffin方程的寿命预测模型转化为多轴疲劳应力~寿命预测模型。以2A12铝合金为分析研究对象,依据相关的经验公式以及运用有限元仿真方法得出寿命预测模型的相关常数,从而获得寿命预测曲线。通过和实验结果比较可知,所提出的多轴寿命预测模型具有较好的预测精度,能有效的预测多轴载荷下的疲劳寿命。     

Dissimilar material welding and assessing reliability of super alloy for green and high efficiency thermal power plant

This paper studies the prediction of fatigue and corrosion fatigue lives using neural network and accelerated life methods for dissimilar material weld between Alloy617 and 12Cr steel. First, dissimilar material welding between Alloy617 and 12Cr steel was performed using buttering technology. The fatigue and corrosion fatigue strengths, and electrochemical corrosion susceptibility of dissimilar material weld were assessed. After that, on the basis of obtained data, fatigue life and corrosion fatigue life of dissimilar material weld were predicted using the neural network and accelerated life test methods. The predicted results showed good agreement with the actual fatigue and corrosion fatigue lives. Especially, the results of the neural network prediction were more accurate than those of the accelerated life method.     

基于多重因素的滚动轴承寿命计算新方法

基于L-P轴承寿命理论,对当前滚动轴承主要的寿命预测模型进行了定性分析。通过经验公式整理、试验数据总结和图形数据处理等方法,重点研究失效概率系数、材料系数、润滑系数、负荷系数、温度系数和清洁系数对轴承疲劳寿命的影响,并建立了多重因素作用下轴承寿命预估模型。基于此模型,利用Matlab和VB的混合编程,开发了轴承疲劳寿命图谱软件,实现了轴承寿命与影响因素的四维可视化显示,并分析各修正系数对滚动轴承寿命的影响规律,确保轴承处于最佳工作状态。     

基于线性疲劳累计损伤橡胶悬置疲劳寿命预测研究

橡胶元件疲劳寿命的有效预测是其设计开发过程中的重要环节。引入橡胶元件线性疲劳累计损伤原理,提出张量形式橡胶疲劳寿命公式,且根据橡胶材料的实际承载工况提出其失效标准。依据橡胶材料的承载变形可简化为单轴拉伸及简单切应变,设计用于承载拉伸载荷的哑铃型橡胶试柱和承载剪切载荷的环形橡胶试柱,并实测疲劳寿命数据,以最小二乘法原理拟合拉伸与剪切的疲劳寿命函数公式。以车用变速箱悬置与发动机后悬置为疲劳寿命预测研究对象,通过分析其承载位移载荷时的应变张量,利用张量形式的疲劳寿命预测公式预测两种悬置在两种典型工况下的疲劳寿命。结果发现,橡胶材料的拉伸疲劳寿命曲线与简单剪切疲劳寿命曲线的变化趋势一致、形状类似、拟合函数幂指数十分接近;张量形式的疲劳寿命预测公式可有效地预测橡胶悬置的疲劳寿命。     

灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中的研究

考虑影响疲劳寿命因素的不确定性,应用灰色理论进行疲劳寿命预测。提出了基于线性GM(1,1)模型和非线性灰色Verhulst模型预测构件疲劳寿命的新方法。利用试验数据进行分析和计算,结果表明:基于传统Miner方法的疲劳寿命预测误差为61.4%;基于线性GM(1,1)模型的预测误差为24.1%;基于非线性灰色Verhulst模型的预测误差降低到17.5%。基于灰色模型预测的结果均偏向安全,说明灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中具有较好的预测精度和潜在的工程实用价值。     

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。     

New Approach for Prediction of Non-Conformal Contact Fatigue Life Considering Lubrication Performance Parameters

In this study, an engineering model was developed to predict the contact fatigue life through contact fatigue test using two-roller machine. DBR (Dark and Bright Ratio) method is used to quantify the failure rate of damaged surfaces of micro-pitting occurance. The variation of failure rates with number of cycles for different Hertzian pressures and rotiaional speeds is demonstrated. We proposed the new regression equation for predicting the contact fatigue life with the film parameter. It is shown that the fatigue life prediction curve by the proposed formula gives very high goodness of fit with the contact fatigue test results.     

基于等效结构应力法的镁合金接头疲劳寿命预测

针对镁合金焊接结构疲劳强度评估方法不全面的问题,在等效结构应力法的研究基础上,提出了镁合金焊接接头疲劳寿命预测方法。基于 200 余个包含不同特征的镁合金接头疲劳试验数据,采用有限元数值模拟,计算试件接头焊趾处的等效结构应力。结合 ASME 标准中对曲线拟合的规范,进行镁合金接头寿命曲线拟合,得出了预测疲劳寿命的常系数 C d 和 h 。将拟合结果与铝材的疲劳寿命曲线进行对比,结果表明,镁合金接头在 1×10^7?次循环下的疲劳强度约为 31.6 MPa ,同等条件下约为铝材疲劳强度的 82% 。该镁合金接头疲劳寿命预测方法可用于评估镁合金结构疲劳强度是否满足轨道车辆车体结构使用需求。     

链条的疲劳性能试验方法与数据处理

通过理论与实践相结合阐述了链条产品疲劳性能试验方法、样品制备、试样安装、试验注意事项以及试验数据处理；在链条行业试验数据处理中引入不确定度，找出了对不确定度的影响因素，并在此基础上，推导出了链条疲劳性能测量不确定度的计算方法和理论公式，给出了不确定度在报告中的表述方法；讨论了不确定度对试验结果的影响。     

基于损伤力学-临界面法预估多轴疲劳寿命

基于损伤力学理论建立的非线性疲劳寿命预估模型在多轴疲劳寿命预估中获得了广泛的应用,但该模型并未考虑损伤面发生的位置及其物理意义,将其与临界面法相结合提出一种新的多轴非线性疲劳寿命预估模型,新模型能够弥补现有的非线性疲劳寿命预估模型未考虑临界面物理意义的不足。新模型从损伤的角度来预估多轴疲劳寿命,不仅考虑了临界面上裂纹形成及扩展的物理意义、相位差对附加强化现象的影响,而且对非对称加载下的平均应变进行修正。新模型仅仅利用单轴疲劳试验数据以及单轴疲劳材料常数就可以预估出试样的多轴疲劳寿命,从而避免了代价高昂的多轴疲劳试验。采用45钢、316不锈钢、钛合金TC4三种材料的多轴疲劳试验数据对提出的模型进行评估和验证,对几种材料比例/非比例以及对称/非对称加载下的多轴疲劳寿命进行预估,预估结果与试验结果的误差都在5%以内,结果表明提出的多轴非线性疲劳寿命预估模型具有较高的预估精度。