疲劳寿命预测方法综述

综述了疲劳裂纹形成寿命和疲劳裂纹扩展寿命的预测方法,评述了各种不同预测方法的基本假设、估算步骤和特点,并对疲劳寿命预测方法进一步的发展方向作了展望。     

连续管疲劳寿命模型建立及疲劳寿命预测

基于疲劳与断裂力学理论建立了连续管疲劳寿命理论模型,利用实验结果和数值计算结果验证了该模型的可行性,并基于Qt平台,采用C++开发了连续管疲劳寿命预测软件。该软件有计算模块、数据库显示模块和曲线图形分析3个模块,可预测连续管弯曲半径、壁厚、内压和屈服强度等因素对其疲劳寿命的影响。计算结果显示,内压和弯曲半径对连续管疲劳寿命影响最为严重,壁厚与疲劳寿命近似为线性关系,随着屈服强度的增加,疲劳寿命增加较快。建议连续管在实际使用过程中应尽量减少带压弯直循环,选择外径较大的滚筒,选用壁厚和外径较大的连续管,在钻井作业中选用高钢级连续管。     

预测球墨铸铁疲劳寿命的电磁方法

采用自制的磁滞特性测定仪研究球墨铸铁在疲劳试验过程中磁感应强度的变化。结果表明 :球墨铸铁在疲劳过程中 ,磁感应强度的变化和疲劳程度有关。在此基础上探讨了对球墨铸铁构件疲劳寿命进行动态预测的可行性     

轴向柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测

轴向柱塞泵工作环境恶劣、工况复杂,柱塞在柱塞腔内做往复直线运动,承受着复杂的交变应力,疲劳损伤是其常见的失效形式之一。为了分析柱塞泵的疲劳损伤、预测其剩余寿命,提高其运行的安全可靠性,提出柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测方法。建立柱塞泵的刚-柔-液耦合模型,进行联合仿真并分析;基于Miner疲劳累计损伤理论,运用ANSYS Workbench软件及nCode模块,得到柱塞的疲劳损伤云图和疲劳寿命云图,对柱塞泵疲劳损伤的薄弱部位以及剩余寿命进行分析,最后探究了主轴转速、工作压力对柱塞泵疲劳损伤及剩余寿命的影响。结果显示：在典型工况下,柱塞的疲劳寿命约为7 448.8 h,基本可以满足柱塞疲劳寿命要求。     

铜合金的疲劳寿命预测

采用平面弯曲疲劳试验,测定了C1100P-1／4H纯铜和C2801P-1／4H黄铜的S-N曲线。结果表明,实验铜合金没有疲劳极限。随外加交变应力增大,疲劳寿命缩短。在相同外加应力条件下,轧制态合金的疲劳寿命高于退火态合金的疲劳寿命。利用Manson—Coffin法则和塑性应变幅与疲劳循环次数的理论关系,通过计算得到了铜合金的理论S-N关系曲线,与实验结果吻合较好,表明该理论S-N关系曲线可用来预测铜合金的疲劳寿命。     

基于红外热像法的AZ31B镁合金疲劳寿命预测

采用红外热像法测量AZ31B镁合金板材在疲劳过程中表面温度场的变化,结果表明,当疲劳载荷大于疲劳强度时,镁合金试样表面的温度变化经历5个阶段:温度上升阶段、温度下降阶段、稳定阶段、断裂前的温升阶段和断裂后温度下降阶段。通过疲劳过程中镁合金试样表面的温度变化规律,基于不同的理论提出了2种预测疲劳寿命的方法:由试验过程中试样表面温升(?TM)特征确定其疲劳寿命,?TM–Nf曲线拟合结果表明,?TM=3.89℃为温升极限值,即?TM>3.89℃时,试样会发生断裂,与实测疲劳试样的温升值(3.68℃)相比,误差为5.7%;利用能量法提出了镁合金疲劳寿命的计算公式,用能量法和传统试验方法分别绘制S-N曲线,结果具有很好的一致性,用2种方法分别计算了循环次数为1×107时的疲劳强度ΔσeΦ=99.3 MPa、ΔσeSN=99.8 MPa,误差为0.5%。采用红外热像法估算疲劳寿命具有简单、省时等优势。     

汽车前轴的疲劳试验及其疲劳寿命的预测

采用成组试验法,对某汽车前轴进行了疲劳寿命试验,对疲劳数据进行了相应的处理后,得到了该汽车前轴P-S-N曲线的数学表达式.通过雨流计数法,得到该汽车前轴各路面载荷谱的均、幅值计数结果,根据Goodman经验疲劳公式,对雨流计数结果进行了零均值应力转换,从而利用Miner线性疲劳累积损伤理论估计随机载荷下该汽车前轴的使用寿命.     

人工神经网络在球墨铸铁疲劳寿命预测中的应用

在研究了球墨铸铁疲劳过程中磁导率的变化和疲劳寿命间的关系基础上，建立了球墨铸铁疲劳寿命预测的神经网络模型，根据网络的计算结果可以预报球墨铸铁的疲劳损伤度，预测其寿命。     

焊接对接接头疲劳寿命的预测

在Ｄ３６钢焊接对接接头的低周疲劳试验的基础上，利用Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｆｉｎ定律对试验数据进行了分析处理，得出了焊接接头应变与疲劳寿命之间的关系。利用这一关系可以对任意应变下焊接接头的疲劳寿命进行预测。同时，对焊接接头疲劳寿命的影响因素进行。     

对接焊接接头的疲劳寿命预测

本文在Ｄ３６钢对接焊接接头的低周疲劳试验的基础上，利用Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｆｉｎ定律对试验数据进行了分析处理，得出了焊接接头应变与疲劳寿命之间的关系，利用这一关系可以对任意应变下焊接接头的疲劳寿命进行预测。同时结合对疲劳断口显微分析，讨论了焊接接头疲劳寿命的影响因素。     

一种新型粉末高温合金的低周疲劳行为与寿命预测模型分析

对一种新型第3代粉末高温合金A3在700℃、应变范围0.6%～1.4%试验条件下的低周疲劳性能进行了研究,分析了材料的循环滞后回线、Massing特性、循环应力应变响应、应变-寿命关系等特性。采用Manson-Coffin模型、拉伸滞回能模型、三参数能量模型对疲劳寿命数据进行拟合预测,结果表明Manson-Coffin模型的寿命预测精度最高,在3倍分散带以内。用扫描电子显微镜对疲劳源区观察,结果表明:低应变时疲劳源数量上呈现单源,高应变时呈多源特征;随应变量增大,疲劳源位置趋向于试样表面,裂纹扩展区面积减小,瞬断区面积增大。疲劳断口典型的3个区域观察结果表明:疲劳源四周存在较多河流状线,其为裂纹扩展方向,裂纹扩展区存在较多二次裂纹,瞬断区出现韧窝与解理断裂特征。A3合金的断裂模式主要为穿晶断裂。     

基于电阻法的金属材料损伤表征研究现状

电阻率对金属材料微观组织变化具有精确性和敏感性。近年来,随着微电阻测量精度的不断提高,基于电阻法的金属材料损伤表征研究开始大量出现。综述了不同金属材料试样在拉伸韧性损伤、高温时效损伤、高周疲劳损伤和蠕变损伤过程中弹性模量、拉伸强度、断裂韧性、硬度、时效时间和疲劳周次等参量与电阻参量的映射关系,探讨了损伤导致电阻变化的微观机理,指出了今后微电阻法的主要研究方向。     

ZL702A铝合金构件微动疲劳寿命预测研究

目的探讨ZL702A铝合金的微动损伤机理,寻找适合的微动疲劳寿命预估模型。方法以ZL702A铝合金为研究对象,设计方足桥-试件微动模拟件进行微动疲劳实验,用4XC-PC金相显微镜观察断裂试件表面的磨损形貌,探讨微动损伤机理。建立方足桥-试件有限元模型,编程计算剪应变幅、法向正应力、相对滑移距离等微动特征参数,分别运用FS、KBM、Mc Diarmid以及Ruiz参数预测ZL702A铝合金微动疲劳寿命。结果疲劳裂纹主要在局部塑性区成核,剪切应变可以加速裂纹核的形成,疲劳裂纹增长是裂纹尖端剪切带不断聚合的过程,裂纹面上的法向应力/应变使这种聚合加速。法向载荷保持不变,随着最大轴向力的增大,微动损伤增大。4种微动疲劳寿命预估模型的结果表明,微动损伤在试件接触区边缘最大,容易萌生微动裂纹,与实验值一致。微动疲劳寿命预测结果表明,Ruiz参数预测结果与实验结果误差在2倍公差带因子范围内,最接近实验值。结论微动磨损区分为粘着区、混合区、滑移区,在混合区边界上最容易发生塑性变形,萌生微动疲劳裂纹,用Ruiz参数预测ZL702A铝合金的微动疲劳寿命是可行的。     

基于力学理论的单体液压支柱寿命阈值预测

介绍基于损伤力学和断裂力学结合的寿命预测模型,并应用于单体液压支柱的寿命预测。根据损伤力学基本连续损伤模型,将断裂力学帕里斯修正公式中应力替换,得到新的寿命预测模型。分析单体液压支柱恒阻工作的力学特性,根据强度理论和压杆稳定理论计算支柱受力极限理论值。建模优化模型,寻找最优材料损伤因子和应力幅,为寿命预测提供阈值。模型对支柱的损伤和预测具有积极意义。     

局部应力-应变法估算ZA27蜗轮的疲劳寿命

用Ｎｅｕｂｅｒ局部应力－应变分析法估算了铸造锌铝合金ＺＡ２７蜗轮的疲劳裂纹形成寿命。结果表明：ＺＡ２７合金能够代替铜合金来制造蜗轮,并能保证其足够的使用寿命。     

核电关键构件材料的寿命预测方法

核电压力容器和管道对反应堆安全和正常运行起着重要的保障作用,而核电压力容器和管道的疲劳或腐蚀破坏是核安全的重要隐患.结合核电压力容器与管道用304钢,研究材料疲劳性能及零部件疲劳寿命预测问题.采用总应变控制方法,对核电站容器管道国产材料304不锈钢进行了低周疲劳试验研究,获得了材料的应变-疲劳寿命关系曲线.采用Mans...     

井架结构的疲劳寿命预测及承载试验研究

为了计算在役JJ113/32型井架结构的承载力与剩余疲劳寿命,在现场对该井架进行了静、动态载荷测试。利用I-DEAS软件建立了有限元仿真模型,在测试钩载下二者的结果吻合较好,验证了模型的准确性。经综合分析,井架承载的薄弱杆件位于1号立柱的下部,承受的最大应力小于材料的极限应力值,满足原最大设计钩载的要求。对井架杆件的疲劳寿命的计算结果表明,该井架有较大的寿命安全系数,能够在服役期继续使用。     

含点蚀铝合金的疲劳寿命预测技术研究进展

腐蚀损伤是老龄飞机所面临的一个关键问题,尤其是点蚀坑,是引发裂纹萌生、扩展并导致飞机结构失效的一个重要原因。进行含点蚀损伤铝合金的疲劳寿命预测是充分发挥老龄飞机的潜力,使之继续安全、有效服役的关键。综述了近年来国内外进行含点蚀损伤铝合金疲劳寿命预测的研究现状和取得的主要研究成果,重点介绍了基于断裂力学方法的主要分析模型和所采用的关键技术,并对今后该领域的研究方向提出了几点建议。