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。     

灰色模型在疲劳寿命预测中的应用

疲劳寿命预测的问题是疲劳研究中的重要课题。影响疲劳寿命的因素多且复杂,利用灰色理论方法进行疲劳寿命预测,提出了非等间距GM(1,1)模型和中心逼近式GM(1,1)模型两种预测疲劳寿命的方法。通过对实验数据进行分析和整理,然后建立微分方程,利用MATLAB软件计算得到灰色预测值。与实验数据值进行比较,得出结果表明灰色模型方法具有很高的预测精度,证明灰色理论是一种简单可行的、可靠的分析方法。     

疲劳寿命的灰色建模研究

运用灰色系统的理论及方法，将疲劳与寿命的相互制约关系看成一个灰色系统，将疲劳试验的应力水平均均分成5级，并找出与之对应的安全寿命的白化值。通过对安全寿命值数列的一次累加，生成一个光滑离散函数。据此建立灰色系统模型GM（1，1），并求解灰色系统的微分方程。通过残差模型GM（1，1）的修正，提高模型精工，再运用灰色系统模型GM（1，1）的还原模型，可计算出任一应力水平下的安全寿命值。     

灰色GM(1,1)模型在齿轮疲劳寿命预测中的应用

在齿轮疲劳寿命预测中,需要大量的齿轮疲劳试验数据.运用灰色GM(1,1)模型预测疲劳试验数据,可以大幅度缩短试验时间,节约试验费用,快速获得齿轮可靠性指标.文中简要介绍了灰色GM(1,1)模型的原理,通过具体实例建立了齿轮疲劳寿命GM(1,1)模型.预测结果表明,将灰色系统理论用于齿轮的疲劳寿命试验数据预测是可行的,理论上为有效缩短齿轮疲劳寿命试验时间提供了一个快速有效的方法.     

基于多重分形谱和灰色模型GM(1,1)的齿轮接触疲劳寿命预测

开展齿轮接触疲劳寿命预测对齿轮传动系统维护和使用具有重要意义。基于渐开线直齿轮接触疲劳台架运转试验采集的振动信号,应用多重分形去趋势分析对振动信号进行了分析,得到了多重分形谱,并构建了多重分形谱宽度指标用来表征齿轮接触疲劳退化;在此基础上,应用灰色模型GM(1,1),建立了齿轮接触疲劳寿命预测模型;结合试验数据对寿命预测结果进行了验证。结果表明,提出的寿命预测方法具有较高的预测精度,预测结果可作为齿轮寿命估计的参考。     

基于K-S检验和动态灰色模型的机械设备剩余寿命预测方法

提出了一种基于K-S检验和动态灰色模型的机械设备剩余寿命预测方法。提出以Kolmogorov-Smirnov检验为基础的K-S距离作为描述机械设备退化状态的性能指标,通过退化指标序列动态训练灰色模型、更新模型参数,预测退化指标的变化趋势并确定到达设定失效阈值时的预测步数,以此计算机械设备的剩余使用寿命。最后通过轴承全寿命样本数据对其验证,并与传统的二次曲线拟合预测法和静态灰色模型预测法进行比较,结果表明所提出的方法更能有效地预测轴承的剩余寿命,具有较高的预测精度。     

疲劳寿命的灰色逐步优化直接建模方法研究

本文运用灰色系统理论及方法，将疲劳应力与寿命的相互制约关系看成是灰色系统，在GM(1，1)建模思想的基础上提出了一种基于直接建模的逐步优化的建模方法，它通过优化背景值与差商调节系数来估计模型参数。应用该模型对疲劳试验数据处理进行了研究取得了令人满意的效果，为疲劳试验数据处理提供了科学而合理的新方法，值得推广使用。     

复合材料的疲劳寿命预测

较详细地介绍了疲劳寿命预测的剩余刚度，强度和疲劳模量模型，并且指出了这些方法的主要不足。在此基础上提出了一种基于疲劳损伤过程能量衰减的剩余能量模型，以及进行复合材料结构疲劳寿命预测的二元方法的构想。     

利用灰色马尔可夫模型预测腐蚀管道寿命

将灰色理论与马尔可夫链理论结合,组合成灰色绝对马尔可夫链模型(GMCAD)和灰色叠加马尔可夫链模型(GMCPS),使用两种模型分别对油气管道的腐蚀寿命进行预测。首先通过灰色理论建立点蚀深度计算式,然后对计算出的预测值进行马氏性检验,以保证马尔可夫链的顺利应用,最后分别用绝对马尔可夫链模型和叠加马尔可夫链模型对腐蚀状态进行预测,比较两种模型所得的结果发现,两种模型都能对严重腐蚀状态做出精确预测,但是灰色叠加马尔可夫链模型的预测结果更为精准。     

基于GM模型的刀具耐用度灰色预测

提出采用基于灰数 (GM)模型的灰色预测方法预测刀具耐用度 ,介绍了GM模型的灰色建模方法 ,并通过切削易切钢的刀具耐用度预测实例分析验证了该方法的可行性及预测精度     

基于能量密度法预测微动疲劳寿命

通过接触界面的应力应变场和临界平面法计算了能量密度损伤参数,结合疲劳试验得到了能量密度损伤参数-寿命关系曲线中的材料常数,建立了LZ50钢微动疲劳寿命的预测公式。根据裂纹萌生寿命预测效果,将Chen损伤值作为裂纹萌生控制参数。分析了摩擦因数、微动桥半径、循环载荷和微动桥压力对LZ50车轴钢的Chen损伤值的影响,以及CRH2型动车组空心车轴裂纹萌生的位置及寿命。     

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。     

基于焊缝品质参数区间模型的疲劳寿命预测方法

疲劳寿命预测中,焊缝品质参数如材料弹性模量E、疲劳强度系数σ′f和指数b、疲劳延性系数ε′f和指数c往往存在不确定性。运用随机-遗传算法对焊缝品质参数进行区间估计,并结合Manson-Coffin公式构建上述不确定因素的区间模型,提出了一种疲劳寿命区间预测方法。首先,在双轴疲劳试验机上进行了基于应变控制的焊接试件疲劳寿命试验。其次,针对疲劳寿命试验数据,运用随机-遗传算法构建了焊缝品质参数区间求解模型,并结合Manson-Coffin公式建立了疲劳寿命区间预测模型。最后通过模型预测数据与试验数据对比证实了预测模型的精确性以及考虑焊缝品质参数不确定性的合理性。     

基于改进应变能密度法的电动轮自卸车车架焊缝疲劳寿命预测

针对复杂载荷作用下焊接结构应力应变响应出现非完全封闭而交叉的现象,考虑封闭环以外的塑性应变能密度,提出了一种改进的应变能密度计算方法。通过设计制作对接接头试验试件,开展了焊接接头机械性能和疲劳试验研究,获取了Ramberg|Osgood方程参量并构建了基于总应变能密度的疲劳损伤模型。建立了电动轮自卸车车架有限元模型,开展了车架焊缝多载荷步非线性有限元分析。结合新方法和数值模拟得到的应力应变响应计算危险点各应变能密度,依据拟合的疲劳损伤模型进行寿命预测,计算结果与实际失效位置和开裂时间吻合较好。     

基于灰色支持向量机的液压泵寿命预测方法

针对单方法所建液压泵寿命预测模型精度较低的缺陷,提出基于灰色理论和支持向量机的组合预测模型的液压泵寿命预测方法.该方法通过灰色累加生成操作对原始序列进行数据处理,以增强数据的规律性;运用最小最终误差预测准则确定嵌入维数,选择模型的参数;采用支持向量机进行预测,利用灰色累减生成操作还原数据,得到预测结果.选取液压油的光谱分析数据作为液压泵的寿命特征信息,采用该模型对液压泵进行寿命预测,并与灰色模型、单一支持向量机模型进行预测性能对比.结果表明,灰色支持向量机预测性能最优,精度达到99.37％,为液压泵性能评估和寿命预测提供一种更为有效的方法.     

一种基于参数影响的数据驱动下的疲劳寿命预测方法

金属构件的主要失效方式是在循环载荷作用下的疲劳破坏,因此金属构件的疲劳寿命预测对于保证结构安全性和可靠性十分必要。能量法是一种既能用于低周疲劳寿命预测,也能用于高周疲劳寿命预测的方法,其以寻找有效的显式能量损伤参量为手段,结合适当的损伤积累方式进行寿命评估。针对材料疲劳寿命预测问题,提出一个基于能量法和人工神经网络算法的疲劳寿命预测方法。为了达到反映不同加载路径影响的目的,从转动惯量的角度引入两个路径相关参量。使用基于应变控制的九种材料的疲劳试验数据对提出的神经网络模型进行训练、测试。结果显示模型对训练数据和测试数据均有良好的预测精度,并可对单轴加载、多轴加载、高周疲劳和低周疲劳寿命进行有效预测,表明本模型在多轴疲劳寿命预测方面具有较广泛的适用性。     

基于改进灰色预测模型的液压泵寿命预测

选取液压油的光谱分析数据作为液压泵的寿命特征信息,针对油液采样间隔不等间距的情况,研究非等间距灰色GM(1,1)模型。对建模数据背景值进行改造,建立改造背景值的非等间距灰色GM(1,1)模型,提高模型的预测精度。研究了油液分析阈值的制定方法,制定液压泵磨损金属元素含量和含量趋势值的阈值。运用改进背景值的非等间距灰色GM(1,1)模型对某型凿岩台车的液压泵进行寿命预测,预测精度达到95.78%。