局部应变可靠性分析方法

根据随机振动试验的有关理论，确定产品局部应变载荷的概率密度函数。基于Coffin-Manson律，将曲线近似表示为均值和均方差循环应变-寿命曲线的形式。利用应变-寿命转换关系，获得循环寿命均值和标准差函数，在此基础上确定给定寿命下的应变强度概率密度函数。建立了随机循环强度-载荷动态干涉可靠性分析模型。实例分析说明了方法的有效性和实用性。     

应变疲劳可靠性理论与方法的新进展

介绍概率应变疲劳试验法、评价模型和损伤随机演化机制方面的新进展。突破经典极大似然法在参考试验载荷之外的单试样限制，提出新的广义极大似然疲劳试验法。新发现随机循环应力—应变响应现象并建立其概率模型。新发展概率疲劳应变一寿命模型。概率模型参数由称为广义极大似然法的方法确定，在整体数据层面综合考虑数据分散性规律与样本量对概率评价的影响。考虑随机应力—应变关系反映“随机应变载荷”、随机应变—寿命关系揭示材料的“应变强度”，提出随机应变载荷—强度干涉恒幅可靠性模型，与Keciguliu的递推法结合可进行变幅和应变载荷谱下的可靠性分析，形成了应变疲劳可靠性理论和方法的新体系。进一步根据有效短裂纹准则，揭示疲劳性能随机及演化性的本质原因源于主导有效短裂纹萌生区域及其裂尖区域微观结构扩展条件的差异及演化性；随机疲劳裂纹扩展、应变—寿命和应力—应变关系是3个关联的随机疲劳关系；疲劳损伤是一个由初始混沌状态，到独立无关的随机状态，然后到史相关随机状态的演化过程。     

概率循环应力－应变曲线及其估计方法

试验揭示了核工程材料1Cr18Ni9Ti不锈钢管道焊缝金属的循环应力－应变响应存在很大分散性。意味着任何外载,即使恒幅条件,将产生随机应变加载史。为保证设计分析的安全性,引入了称为“概率循环应力－应变曲线”的表征方法。应用线性回归技术和极大似然法原理,给出了概率曲线及其置信限的估计方法。以经过验证的良好假设分布——正态分布模拟循环应力幅的随机性。概率曲线表征为均值和均方差循环应力－应变幅曲线的形式。任意可靠度下的分析可方便地根据正态分布函数完成。材料低周疲劳试验结果分析说明了方法的有效性。     

循环应力—应变特性曲线统计特征

论述了循环应力－应变特性曲线的分散性，提出了对循环应力－应变特性曲线进行统计分析的方法，并对试验数据进行了分析和论证。     

循环应力－应变特性曲线统计特征

论述了循环应力－应变特性曲线的分散性，提出了对循环应力－应变特性曲线进行统计分析的方法，并对试验数据进行了分析和论证。     

应变疲劳可靠性分析的新进展与展望

应力分析较难考虑材料本构分散性和适用于弹塑性条件.未来解决结构失效问题趋向于应用应变知识.应变疲劳可靠性分析是其中的重要问题之一.现有方法仅适于缺乏试验数据时的近似分析.近期完成的一系列试验与理论研究,揭示了材料的循环应力—应变(CSS)响应存在分散性.从宏微观结合角度提出了“有效短裂纹准则”,较好地揭示了疲劳损伤及其演化的机制,说明了产生这一分散性的本质原因.考虑所有材料常数的随机性和相关性,提出了描述随机CSS响应与循环应变—寿命关系的统计模型.进一步考虑应变载荷—强度干涉,建立了新的基本分析方法.值得进一步研究的重要课题是,建立考虑平均应变/应力和多轴效应的方法,以及建立新的基于短裂纹行为理论的概率应变损伤容限设计与安全评价方法.     

35钢循环应力应变特性的实验研究

通过对国产３５碳钢进行不同的热处理，获得了两种不同晶粒尺寸的试件，分别对其循环应力－应变特性进行了实验研究。结果表明，由于３５钢材料的波状滑移特性，晶粒尺寸对其循环应力－应变特性影响不大。两种晶粒尺寸的材料均具有Ｍａｓｓｉｎｇ特性，其循环应力－应变曲线可近似用具有相同参数值的方程式进行统一描述。     

概率循环应力─应变曲线及其估计方法

试验揭示了核工程材料１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管道焊缝金属的循环应力─应变响应存在很大分散性。意味着任何外载，即使恒幅条件，将产生随机应变加载史。为保证设计分析的安全性，引入了称为“概率循环应力─应变曲线”的表征方法。应用线性回归技术和极大似然法原理，给出了概率曲线及其置信限的估计方法。以经过验证的良好假设分布──正态分布模拟循环应力幅的随机性。概率曲线表征为均值和均方差循环应力─应变幅曲线的形式。任意可靠度下的分析可方便地根据正态分布函数完成。材料低周疲劳试验结果分析说明了方法的有效性。     

某型汽车起重机起重臂的应力和应变疲劳寿命预估

以某型现役汽车起重机起重臂钢结构为研究对象,基于单位载荷下的名义应力谱和FE-SAFE(durability analysis software for finite element models)耐久性分析软件,建立起重臂钢结构件的应力及应变疲劳寿命预估模型,给出该材料的应力及应变寿命曲线,并分别采用应力、应变疲劳损伤模型,对该型起重臂钢结构的疲劳寿命进行预算。预算结果表明该型起重机起重臂结构工作30 978个循环时出现裂纹,而其使用寿命为392 699个工作循环。计算结果与试验结果对比得出:两种寿命预估模型结果与试验值基本符合,故该型现役起重机检修周期和使用寿命的制定应采用两种疲劳寿命预估模型综合考虑。     

GS-20Mn5钢非对称循环应力-应变本构模型及其应用

在实际工程中,机械结构件承受反复载荷时,内部往往是非对称的应力应变状态。在非对称循环加载条件下,材料不仅会表现出循环软/硬化特性,还会表现出平均应力松弛行为。这会影响其在循环稳定状态下的力学性能,进而影响结构在相应工况下承载服役的强度安全性。针对大型压机本体结构常用GS-20Mn5钢进行了单向拉伸及应变比R为0.5,应变幅0.20%、0.25%、0.27%、0.30%和0.40%的非对称应变循环加载试验研究,分别构建了基于单向拉伸试验结果的A-F随动硬化模型,以及基于非对称循环加载的Landgraf模型来描述其平均应力松弛特性,将其应用到Ramberg-Osgood公式中,结合A-F非线性随动硬化模型,建立了非对称循环加载条件下对应于循环应力-应变曲线的本构模型,并确定了相应模型参数。针对承受非对称循环载荷的某大型锻造液压机上横梁,应用所建立的本构模型分别进行了安定性数值分析,评估了其在循环载荷下的弹塑性强度安全性。结果显示,与采用单向拉伸条件下的A-F模型时的计算结果相比,采用非对称循环应力-应变本构模型时上横梁的安定极限载荷提高了约7%。     

应变疲劳可靠性分析的现状及展望

未来是应用塑性变形知识解决结构失效问题的时代,应变疲劳可靠性分析是其中重要问题之一,它在90年代才引起注意,文献很少。现有方法假设Coffin-Manson循环应变—寿命（CSL）关系中的疲劳强度和塑性系数为独立随机变量,强度和塑性指数为常数,实际上它们都是拟合试验数据的相关随机变量。因此,只适于缺乏试验数据时的近似分析。试验揭示了材料的循环应力一应变（CSS）响应存在很大分散性。考虑这一分散性和CSL与CSS关系中材料常数的相关性,建立新的方法是未来值得研究的基础课题。建立考虑平均应变/应力影响和多轴方法,使之应用于工程实践是值得进一步研究的重要课题。     

概率循环应变－寿命曲线及其估计方法

引入了概率循环应变－寿命曲线描述低周疲劳循环应变－寿命试验数据的分散性。应用线性回归方法和极大似然法原理,发展了曲线及其置信限的估计方法。方法采用经验证的良好假设分布即对数正态分布模拟疲劳寿命的分散性。基于Ｃｏｆｆｉｎ－Ｍａｎｓｏｎ律,将曲线近似表征均值和均方差循环应变－寿命曲线的形式。任意可靠度下的疲劳分析可方便地根据正态分布进行。与现有独立随机变量观点不同,材料常数视为关键随机变量。１Ｇｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管道焊接头试验数据分析验证了方法的有效性。     

概率循环应变—寿命曲线及其估计方法

引入了概率循环应变—寿命曲线描述低周疲劳循环应变—寿命试验数据的分散性。应用线性回归方法和极大似然法原理 ,发展了曲线及其置信限的估计方法。方法采用经验证的良好假设分布即对数正态分布模拟疲劳寿命的分散性。基于Coffin Manson律 ,将曲线近似表征均值和均方差循环应变—寿命曲线的形式。任意可靠度下的疲劳分析可方便地根据正态分布进行。与现有独立随机变量观点不同 ,材料常数视为关联随机变量。1Cr18Ni9Ti不锈钢管道焊接头试验数据分析验证了方法的有效性。     

考虑疲劳本构随机性的结构应力疲劳可靠性分析方法

提出考虑疲劳本构关系随机性的结构应力疲劳可靠性分析方法。视循环本构模型的材料常数为相关随机变量,考虑存活概率和置信度2个概率测度,与疲劳试验有机结合,应用极大似然原理建立随机疲劳本构的概率模型。随机疲劳强度即概率S－N关系也用2个概率测度下表征,并考虑从中短到长寿命阶段的可能工程实践范围。基于载荷史服从疲劳本构关系产生随机应力载荷、给定寿命时概率S－N关系揭示结构强度分布的观点,建立随机应力载荷—强度干涉可靠性分析模型,可实现任意概率水平的可靠性寿命预测和可靠度评定。中国铁路货车RD2型车轴的可靠性寿命预测和可靠性评定,说明了方法的有效性。     

LZ50车轴钢的概率循环本构模型

试验研究了LZ50车轴钢随机循环本构模型。验证了先前在焊缝金属试验中的发现与推断,即工程材料的循环本构存在随机性,与广泛所认识的循环应变—寿命关系的随机性一样,是固有的疲劳现象。同时考虑数据分散性规律和数据量对概率评价的影响,基于Ramberg-Osgood方程及其修正形式,提出了任意存活概率和置信度的随机循环本构模型及其参数的求解方法。LZ50车轴钢试验数据的分析验证了模型的有效性和实用性。     

P─S─N曲线及其置信限参数估计的统一常规方法

拓展常规方法到三参数和Ｌａｎｇｅｒ模型，提出了估计三参数、Ｌａｎｇｅｒ和 Ｂａｓｑｕｉｎ三种常用应力一寿命模型 Ｐ─Ｓ─Ｎ曲线及置信限的一种统一常规方法。方法将曲线表示为对数疲劳寿命均值和均方差线的广义形式，至多６个材料常数，并方便地采用线性回归技术求解。４５碳钢缺口试样（ｋｔ＝２）对称循环加载模式成组法疲劳试验结果分析说明了方法的有效性。三参数模型的拟合效果最好，Ｌａｎｇｅｒ模型稍差，Ｂａｓｑｕｉｎ模型较差。从拟合误差和安全性角度，Ｂａｓｑｕｉｎ模型不宜描述该套数据。此外，常规方法的估计结果可能受到试验数据局部统计特征参量的影响，要避免有必要遵循各加载水平试样数相同的原则，或发展改进的可以最大限度减小这种影响的方法。