非线性疲劳损伤累积理论研究

为解决两级载荷作用下的材料常在损伤值不为一时破坏的问题，在原有常用疲劳累积理论的基础上，避开等效损伤，并考虑加载顺序、领域潜在损伤和损伤的非线性对材料疲劳寿命的影响，建立了一种非线性疲劳损伤累积模型及其计算公式，并利用两种材料疲劳实验数据，通过该模型预测了它们疲劳寿命，所得结果符合实际，证明了该模型及其计算公式对材料进行寿命预测是可行的．     

线性疲劳损伤累积理论的研究

为解决两级载荷作用下的材料常在损伤值不为一时破坏的问题,在原有常用疲劳累积理论的基础上,考虑加载顺序与领域潜在损伤对材料疲劳寿命的影响,首先建立了一种线性疲劳损伤累积模型及其数学公式.然后利用两种材料疲劳实验数据,通过该模型预测其疲劳寿命.所得结果符合实际.最后得出该模型及其数学计算公式对材料进行寿命预测是可行的.     

结构钢高周疲劳寿命预测的电阻模型

研究了金属材料基于电阻变化的损伤定义，它能较好地反映损伤演化过程中共同存在和相互作用的宏、细、微观效应，并且在传导电流的导电截面与承载截面等价的假设条件下，与有效截面的损伤定义等价．通过纯弯旋转高频疲劳试验，提出了基于电阻变化的常用结构钢的高周疲劳损伤累积模型，获得了相应的疲劳损伤演化律及其寿命预测公式，并对由正火45号碳钢、16Mn钢和20Mn钢三种结构钢制成的试样进行了具体测试．     

多级等幅疲劳加载下RPC的损伤累积及剩余寿命预测

为了进行活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)结构的疲劳寿命分析,对轴向循环压缩荷载作用下RPC的损伤累积行为进行了试验,利用残余塑性应变定义了RPC的疲劳损伤,给出了损伤演化方程.基于等效损伤准则,导出了反映RPC非线性损伤累积的力学模型,利用模型进行了RPC的剩余疲劳寿命预测.结果表明,理论损伤累积模型能较好地预测RPC的剩余疲劳寿命.     

缺口件疲劳损伤累积规律的研究

为解决传统疲劳方法对于缺口件疲劳寿命估算不准确的问题,引入疲劳损伤累积的概念.利用有限元分析方法,计算了中心圆孔试件在4种疲劳载荷作用下缺口处的应力-应变响应.采用坐标变换的方法得到缺口处在4种疲劳载荷作用下任意材料平面上的应力、应变分量.选取6种损伤参量进行研究,计算得到6种损伤参量随截面位置的变化情况,进而可以确定最大疲劳损伤.为了获得6种损伤模型的累积规律,计算在不同循环内的最大累积损伤,进而获得最大疲劳累积损伤与循环次数的关系.结果表明:中心圆孔缺口件在4种疲劳载荷作用下6种损伤模型的累积规律都为线性.以该结论为基础可估算缺口件的疲劳寿命.     

疲劳寿命预测能量方法的试验验证及其参数系统分析

根据疲劳过程能耗分析建立的损伤模型和目前常用的几种典型疲劳损伤模型,进行了复杂载荷历程下的疲劳寿命预测,并将预测结果与疲劳失效试验结果进行了比较.讨论了疲劳寿命预测方法中参数系统,提出一种检验寿命预测方法完备性的方法.     

渐开线花键副微动磨损疲劳寿命预估

为准确预估渐开线花键副微动磨损疲劳寿命,在假设微动磨损与微动疲劳共同作用的情况下,对某型机主减速器花键副的微动损伤机理进行研究.分析国内外现有的微动疲劳预测方法,在传统SWT法预估疲劳寿命的基础上,忽略疲劳发生的位置和方向,给出花键副的损伤累积计算方法,在给定工况下预估航空花键副微动磨损疲劳寿命.结果表明:花键副微动作用过程中,微动磨损与微动疲劳互相竞争互相抑制,最终导致花键副在两种微动模式共同作用下发生疲劳失效;花键副的疲劳寿命随着SWT值的增大而减小.提出的损伤累积模型能较准确地反映微动磨损对微动疲劳的作用,为花键副的设计和维修提供了数值参考,也为进一步研究考虑齿侧间隙时的花键副微动磨损疲劳寿命预估提供了依据.     

基于Bui-Quoc.T法则的疲劳寿命可靠性计算方法

目的 提出一种新的疲劳寿命可靠性计算方法,为非线性结构疲劳寿命计算提供参考.方法 分析Miner准则在进行疲劳损伤累积计算时的不适用性,在此基础上应用Bui-Quoc.T非线性累积损伤法则,以结构疲劳强度持久限的降低作为衡量损伤度的参数,建立了新的非线性累积损伤模型.在此基础上推导出疲劳寿命可靠性计算公式,并采用蒙特卡罗法对其进行计算.结果 通过算例计算可靠度指标为4.11,计算结果偏于安全,表明此算法可靠,若采用线性累积算法计算,则无法得到有效结果.结论 提出的疲劳寿命可靠性计算方法可用于结构在复杂载荷作用下的疲劳寿命可靠度计算.     

运用仿真技术预测疲劳寿命

采用人工神经网络的方法描述了材料在疲劳损伤过程中的性能变化，并将材料的疲劳过程看作一个离散事件，建立了即能反映累积损伤的非线性效应，又能反映材料循环特性的疲劳损伤累积模型．通过将估算结果与实验值的比较，证明该方法有效地提高了寿命估算精度．     

载荷谱下后桥疲劳寿命的预测

以某多功能运动车(SUV)扭杆梁后桥为对象,根据疲劳累积损伤理论中常用的PalmgrenMiner准则、修正的Miner准则和双线性准则,对程序载荷谱下后桥的疲劳寿命进行预测,并结合台架试验验证各损伤模型的精度.结果显示,在随机载荷谱下进行疲劳寿命预测时Miner准则的精度最高,与试验寿命的吻合最好.     

关于低周疲劳损伤演变规律的探讨

对于低周疲劳损伤,根据Lemaitre提出的损伤演变方程或耗散势表达式,均可导出关系式D=1-(1-N/N_f)~(1/A)这个公式值得商榷。考虑到疲劳损伤存在损伤寿命门槛值N_O和临界值N_O,并计及反映累积塑性应变对疲劳寿命的影响,本文对Lemaitre提出的公式作了修正,导出的关系式为D=D_O[1-(1-N-N_O/N_O-N_O)~(1/A)这个公式能较好地反映低周疲劳的客观实际。     

高温多轴变幅疲劳损伤累积

为进行高温多轴变幅疲劳寿命预测,以应力幅作为损伤变量,采用经典的Chaboche模型进行多轴疲劳损伤计算.多轴加载下等效应力的确定是根据单轴加载下的本构关系,利用多轴等效应变求出等效应力.修正Chaboche疲劳累积损伤模型中应力指数表达式的形式,根据Chaboche损伤累积模型,求解变幅加载下的疲劳损伤.推导出多级加载的Chaboche疲劳损伤累积公式,将其用于变幅加载块的疲劳损伤估算.寿命预测结果与试验结果接近,误差基本在2倍因子之内,说明了寿命估算方法的可行性.     

定侧压混凝土双轴变幅拉-压疲劳累积损伤研究

为了调查混凝土在双轴拉-压交变荷载作用下的疲劳性能和累积损伤规律,利用改造的MTS疲劳试验机对变截面棱柱体混凝土试件进行了定侧压下轴心拉-压单级等幅和多级高-低、低-高变幅疲劳试验．总结了实测等幅与变幅疲劳应变与变形模量的衰减规律,基于疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了两阶段的损伤演化方程,依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳累积损伤模型,并给出了利用本文模型进行疲劳损伤分析和剩余寿命预测的方法．模型预测的剩余寿命与实际试验结果的对比验证了模型的精度与有效性．     

疲劳短裂纹损伤参量研究

用Monte Carlo方法建立了疲劳短裂纹演化过程的物理模型,实现了材料疲劳损伤微观物理过程。在此基础上对模拟结果进行了分析,探讨了表征材料损伤的疲劳损伤参数,提出一定面积上的裂纹总长度可以作为材料损伤的疲劳损伤参数。并拟合出裂纹总长度与材料相对寿命之间的关系及曲线,用于材料的疲劳寿命预测。     

基于动态响应特性的点焊疲劳损伤参量

针对不同疲劳损伤累积量,研究了点焊疲劳试件的固有频率变化特性.研究结果表明,试件的固有频率与所承受的循环数比成非线性关系.提出了一个由固有频率相对变化来描述的疲劳损伤参量,并利用疲劳损伤理论,建立了非线性疲劳损伤演化模型.结果表明,所提出的疲劳损伤参量能够很好地描述点焊接头疲劳损伤特性,疲劳寿命预测误差在两个因子之内.     

不稳定变载荷时非90%可靠度滚动轴承的寿命计算

本文以不稳定变载荷的(Miner)疲劳损伤累积法则为理论基础,把受不稳定变载荷滚动轴承的承载情况转化为等效平均当量动载荷和等效平均转速。应用可靠性设计方法,推导出滚动轴承寿命计算通用公式,并对非90％可靠度滚动轴承寿命修正系数进行初步探讨.     

高速铁路隧道基底软岩动力累积损伤特性

利用相似材料模拟高速铁路隧道基底软岩,采用荷载控制和非对称正弦波循环加载方式对软岩试件进行动三轴疲劳与损伤检测综合试验。通过试验结果分析,建立了软岩3参数多项式疲劳寿命计算模型和4参数多项式累积损伤参量计算模型,获得了软岩疲劳损伤特性,即：软岩疲劳破坏表现为端部拉-剪复合破坏和中部压-剪复合破坏两种模式;疲劳破坏全过程表现为初始微孔隙压密、裂纹发生与稳定扩展以及损伤裂纹加速发展3个发展阶段;软岩疲劳寿命主要取决于本身强度和动应力水平,强度愈高、动力应力水平愈低,其疲劳寿命就越长;当动应力水平相同时,软岩疲劳寿命与其弹性模量呈线性增长关系。     

Fatigue behavior and cumulative damage rule of concrete under cyclic compression with constant confined stress

Fatigue is one of the main destructing forms ofsuch civil engineering structures as concrete bridges,concrete pavements, concrete crane beams, concretesleepers, concrete offshore platforms, etc. These struc-tures may be subjected to uniaxial and biaxial compres-sion fatigue loading caused by vehicles, crane vibra-tions, wind, and/or waves. Many studies have beencarried out to characterize the fatigue behavior of con-crete under uniaxial stress states[1 ~3]. Literature on thebehavior of concret…