用局部应力—应变法预测大型波纹管膨胀节寿命的有限元程序的研究

本文把弹塑性有限元法与材料的应变──寿命理论结合起来计算膨胀节的低循环疲劳寿命，即利用弹塑性有限元分析波纹管的最大应力应变（局部应力应变），根据局部应力应变利用奥氏体不锈钢材料的应变──寿命关系计算出波纹管的疲劳寿命。本文同时编写了该方法的Fortran计算程序，利用该程序可以比较准确地计算出膨胀节的低循环疲劳寿命。本文还把计算结果与膨胀节实测结果进行比较，证明了该方法是一种行之有效的估算膨胀节寿命的工程方法。     

疲劳损伤累积理论的一种新表达方法

从疲劳损伤累积的Miner理论出发,定义了应力循环的一次循环的疲劳损伤量δ和零件的疲劳损伤累积强度K。据此二个定义,建立了一种疲劳损伤累积理论的新表达方法。在进行常规疲劳计算时,这个方法同Miner理论完全一样,但具有计算更方促的特点。在进行疲劳损伤累积可靠性计算时,可以很方便地进行等幅、变幅及随机变幅应力的疲劳损伤累积可靠性计算,解决了目前难于进行可靠度计算及可靠性寿命计算的问题。     

位移载荷作用下U形波纹管的疲劳寿命研究

金属波纹管膨胀节是受热管网和设备进行热补偿的关键部件之一,具有一定的使用寿命,位移载荷会使波纹管产生超过屈服强度的应力,出现疲劳损伤,当累积损伤达到一定程度,波纹管就发生失效.对波纹管在内压及位移共同作用下进行疲劳寿命试验研究,结果表明,对称循环位移下波纹管的疲劳寿命最高,单侧压缩位移下波纹管的疲劳寿命最低,建议对膨胀...     

复合材料层压板疲劳模量模型及寿命估算

提出基于单向板单轴疲劳试验数据预测层压板疲劳寿命的模型.采用疲劳模量构造典型应力比下的寿命曲线和损伤函数,利用等寿命曲线求出任意应力比下的疲劳寿命,引入复合累积损伤变量计算单向板多轴循环应力下的疲劳寿命;层压板的疲劳寿命预测以单向板多轴疲劳寿命为基础,通过层压板应力分析、失效分析和材料性能退化的循环迭代过程计算寿命;编写层压板疲劳寿命计算程序,寿命预测结果与试验结果吻合良好.     

高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性研究

为分析高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性,对构架疲劳关键测点进行动应力线路实测并对测点实测时域数据波形进行解析;基于实测应力时间历程及雨流计数法编制二维应力谱,利用Goodman等寿命方程将二维应力谱等效转换为一维应力谱;阐述线性累积损伤及非线性累积损伤模型的建立方法并对实测数据的线性累积损伤及非线性累积损伤进行了计算及对比分析;分别基于线性累积损伤理论及非线性累积损伤理论推导出各理论下的等效应力,基于实测数据对两种等效应力进行了计算及对比分析;通过结合非线性累积损伤及线性累积损伤理论计算的等效应力及不同可靠度下的材料S-N曲线计算并对比分析构架结构的疲劳寿命。研究结果表明,与非线性疲劳分析理论相比,线性疲劳分析理论对高速列车转向架构架的疲劳特性评估偏于保守。     

重型机床基础件疲劳损伤评估模型

为确定基础件可再制造性,需要对基础件进行疲劳损伤评估。采用应力-疲劳损伤模型和线性疲劳累积损伤理论,计算基础件高周疲劳损伤。使用材料HT300进行疲劳加载实验,得到描述材料疲劳寿命特性的S-N曲线,对采用经验公式计算的切削力进行基于概率分布的循环次数统计计算。以ANSYS为分析工具,建立重型机床简化模型,导入切削力循环次数分布数据和材料疲劳力学性能参数,建立基于安全系数和可用寿命的疲劳损伤评估模型,对基础件疲劳损伤进行定量分析。     

基于热力熵分析的风力机叶片疲劳早期损伤研究

风力机叶片受到交变载荷作用容易发生疲劳断裂,因此对叶片疲劳损伤的健康监测是十分必要的。故提出基于热力学熵对风力机叶片疲劳损伤研究方法,分析叶片累积熵产随疲劳循环周数变化规律,确定发生疲劳断裂的阈值点。结果发现,叶片的损伤能也是影响疲劳损伤的重要因素;叶片的累积熵产随疲劳循环周数有3个阶段变化,研究得到疲劳损伤阈值点为累积熵产变化曲线的第3阶段起始点,并且阈值点的累积熵产和疲劳断裂熵均为独立固定值,不受载荷、频率、应力比因素影响,经过计算阈值点的累积熵产与疲劳断裂熵比值为0.5。利用其他疲劳实验验证阈值点,结果证明阈值点的确定是准确的。     

疲劳损伤状态的模糊等效性试验研究

针对复杂载荷下以等效损伤假设为基础的材料疲劳寿命的估算误差较大的问题,基于模糊理论并结合耦合损伤概念提出模糊等效损伤假设,考虑加载顺序对疲劳损伤累积的影响来回避等效损伤假设。利用45钢材料进行了L-H和H-L加载顺序两级应力下的疲劳损伤累积规律验证,并选取16Mn材料的疲劳试验数据验证基于Miner线性损伤法则和本假设对材料疲劳寿命预测的准确性。结果表明,根据本假设计算的损伤量在两种加载顺序下均与试验值吻合良好,疲劳寿命估算结果比较接近于试验值,该假设以模糊理论为依据,为疲劳分析和寿命预测提供了一定的理论参考。     

构件疲劳寿命的当量应力计算法

承受变幅交应力作用的构件，其疲劳过程是材料逐步受损的过程。本文认为，在经历一定的应力循环后材料承载能力的下降，在用一反映材料当前状态的当量应力来描述，并以当量应力来计算材料的疲劳累积损伤。本方法简便可行，具有较高的准确性，尤其在那些低于材料持久极限的应力循环与材料疲劳寿命之间的关系，作出定性定量的分析。     

疲劳累积损伤准则的一些新研究

文中证明,仅对材料疲劳裂纹萌生阶段,线性累积损伤准则成立,∑n_i/N_(ci)=1,而仅对疲劳裂纹扩展阶段,线性累积损伤准则成立,∑n_i/N_(pi)=1,也就是说,所谓“双线性累积损伤准则”成立。但是,对于疫劳全过程,线性累积损伤准则不能成立,∑n_i/N_(ft)≠1,对于高应力—低应力循环,∑n_i/N_(fi)<1,对于低应力—高应力循环,∑n_i/N_(fi)>1。为此,文中提出一种对于疲劳全过程的线性累积损伤准则的近似修正方法。其结果与实验数据相符。     

420℃下16MnR钢的寿命预测方法及疲劳设计曲线研究

提出另一种循环总应变能密度疲劳寿命预测方法，根据不同的应力比，给出对疲劳损伤起作用的循环总应变能密度计算表达式。针对应力控制下的脉动循环试验，设计两种加载方式把循环蠕变对寿命的影响与疲劳的影响区别开，将循环蠕变损伤与疲劳损伤进行线性累积，得到16MnR钢420℃兼有疲劳、循环蠕变影响的寿命预测方法，预测结果与实测结果吻合良好。将循环蠕变对寿命的影响扣除在外，得到16MnR钢375℃～420℃之间的疲劳设计曲线，对JB4732—95疲劳设计曲线作有益的补充。     

平稳随机应力环境下构件疲劳寿命计算

基于稳定循环应力下构件疲劳的α-N曲线及不稳定循环应力下的Palmgren-Miner疲劳线性累积法则,讨论了窄带平稳随机应力环境下构件疲劳寿命的计算方法,利用给定应力谱的随机应力作用下应力峰值的概率分布导出了累积疲劳的计算公式,并指明了其适用范围和应用意义。     

考虑双参数σmσa的零件疲劳寿命验算

工程机械与起重机械经常承受随机变化的工作载荷，机构的零部易于疲劳破坏，鉴于应力幅σｍ和平均应力σｍ都对材料寿命产生影响，本文在已求得零件在工作循环内的内力，应力时间历程的基础上以两维参数表示应力循环，按材料的Ｗ．Ｌ曲线，Ｓｍｉｔｈ曲线和Ｍｉｒｎｅｒ累积损伤理论进行零件的疲劳损伤有限寿命验算。     

高速列车转向架应力谱分组方法研究

应力谱对结构疲劳强度评估和可靠性设计有着重要意义,为了准确评估结构的疲劳强度,通过某型高速动车组实际运营线路上的动应力测试试验,获取动力转向架构架疲劳关键部位的应力-时间历程,采用等距分组方法编制应力谱,结合Palmgren-Miner线性累积损伤理论,计算了不同分组数下应力谱的每公里疲劳损伤值,分析了不同分组数对疲劳损伤的影响规律。结果表明,分组数过少会引起疲劳损伤值的偏差,随着分组数的增加,计算的损伤值逐渐减小,并趋于定值,这是由动车组构架动应力小应力循环高度集中的特点引起的。同时提出了一种适用于构架结构应力谱的不等距分组方法,研究结果可为构架结构的设计提供依据。     

多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法

提出一种多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法。首先,通过循环计数方法确定多轴变幅载荷历程的计数循环(反复);其次,通过材料的循环应力应变关系和Neuber法推导出虚拟等效应变与真实等效应力之间的关系,并且分别将拉伸型和剪切型Shang-Wang多轴疲劳损伤参数替换虚拟等效应变幅来求解临界面上的真实等效应力幅;然后,通过真实等效应力幅和Neuber法则计算临界面上真实的拉压和剪切等效应变幅,并运用Manson-Coffin方程分别计算缺口部件的拉压和剪切疲劳寿命;最后,选择拉压和剪切疲劳损伤值中的较大值作为每个计数反复的疲劳损伤,并采用Miner法则进行疲劳损伤累积。缺口件多轴疲劳试验结果表明,采用基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法具有较高的预测准确度。     

低于材料持久极限的应力循环对构件疲劳失效的影响

低于材料持久极限的应力循环对构件疲劳失效的影响杭州电子工业学院程帆一、前言疲劳损伤为构件交变应力下的主要失效形式。目前．对变幅交变应力作用下引起的构件疲劳失效的寿命估算．多采用。疲劳损伤线性累积理论”．其数学表达式一般写为：当上式成立时，构件疲劳失效...     

U形膨胀节鉴证性疲劳试验参数分析

本文根据美国ASME-Ⅷ-(Ⅱ)有关压力容器疲劳试验的规定,对按照EJMA公式设计计算的u形膨胀节的鉴证性疲劳试验,建议了疲劳试验载荷及要求达到的疲劳循环次数。     

随机应力循环下结构疲劳寿命和可靠性的计算

将以往对应力循环二维分布特性的研究转化为对一次应力损伤一维分布特性的研究,基于应力损伤的Ｍａｒｋｏｖ性,研究了一次应力损伤服从指数分布时就总损伤的分布规律,给了了结构疲劳寿命和可靠性的计算方法,文末给出了本文方法在３００ｔ转炉倾动机构疲劳设计中的应用。     

宽带随机应力损伤计算误差分析及改进措施

基于疲劳损伤理论,研究信号分段影响宽带随机应力疲劳损伤计算精度的机理。研究表明,信号分段时将长周期大应力循环截断成小应力循环,以及峰谷值信号重组时将最大应力循环放大,是造成损伤计算偏差的主要原因。提出分段提取峰谷值,再将一定数量的分段峰谷值对接重组进行应力循环提取的信号处理方法。以某混凝土泵车为对象,测试实际工作状态下的应力历程,并采取不同信号分段方案验证该信号处理方法的可行性。研究对其他长周期应力循环占主导地位的宽带随机应力过程的损伤计算也有借鉴作用。     

碳/碳复合材料加筋板结构热声疲劳应力计算与寿命预估

高超音速飞行器中大量使用复合材料薄壁结构,而高温强噪声的恶劣工作条件严重影响复合材料薄壁结构的耐久性和完整性。利用有限元方法计算两边固支碳/碳复合材料加筋板在不同温度和声压级下的振动响应,得到危险点的应力响应时间历程、应力均方根值与应力功率谱密度。使用优化的雨流循环计数法对碳/碳复合材料热声疲劳动应力响应进行循环计数,分析热噪声载荷下加筋板危险点的应力响应情况,并结合线性损伤累积理论和疲劳寿命曲线预估结构的疲劳寿命。将结果与国外热声疲劳试验结果进行对比,验证了所提方案计算仿真的正确性。