多轴非比例载荷下低周疲劳寿命估算方法

综述近年来国内外非比例载荷下多轴低周疲劳研究的进展和现状。主要评述各种多轴疲劳寿命估算方法,其中临界面应变能密度法是较为有效的方法。并建议今后多轴低周疲劳课题的研究方向。     

用等效载荷方法估算变幅载荷下的疲劳寿命

以两种不同的等效方法ＲＭＳ和ＲＭＰ计算等效载荷，并用这两种等效载荷研究渐增块载条件下的疲劳寿命，经数值计算表明ＲＭＳ和ＲＭＰ方法的结果是比较接近的，而且也较好地符合了实验结果。作者建议两者都可以用于缺陷评定中变幅载何下的疲劳寿命计算。     

结构系统单元的疲劳可靠性估算

实际工程结构大多是由元件组成的结构系统，所以元件的疲劳可靠性分析应从系统角度加以考虑，即考虑系统中其他元件的影响。针对系统单元的疲劳可靠性问题，文中提出一种建立在一次二阶矩方法和随机有限元法基础上的估算方法。将结构具有的多个不确定因素，如材料、几何、载荷等，用基本随机变量表达。因单元疲劳可靠性分析的功能函数不能表达为基本随机变量的显式函数，故采用数值方法和随机有限元法求偏导。结合改进的一次二阶矩法对系统单元进行疲劳可靠性分析。为工程应用提供一种实用的估算方法。     

估算谱载下疲劳裂纹起始寿命的工程实用方法

从工程应用的角度,将众多估算谱载下疲劳裂纹起始寿命的方法分为三类.对仅依赖于等幅试验且不含任何待定参数的工程实用方法作系统介绍.利用两种钢材在三种谱载下的15组变幅疲劳试验数据对这类方法的寿命预测能力进行实际评估.指出,修正Miner法则、改进均方根法和等效折算法的平均寿命预测精度落在试验分散带内或者接近于试验分散带,且其分散性不大,均可用于工程实际,其中又以等效折算法的寿命预测精度为最高.     

PROBABILISTIC MINER‘S RULE IN FATIGUE RELIABILITY

Firstly, constant amplitude P-Sa-Sm- Nc surface family is established. Secondly, four basic assumptions, i.e., monotonically increasing, non-coupling, separability and nonintersecting of fatigue damage accumulation are proposed from the viewpoint of both damage mechanics and fracture mechanics. Then the individual isodamage D-Sa-Sm-N surface under constant amplitude loading is constructed and the two-dimensional individual Miner's rule is derived. Consequently, the two-dimensional probabilistic Miner's rule (TPMiner) is established and proved for a population subjected to variable amplitude loading. Finally, with successfully experiment verification, TPMiner proves be to very useful and feasible in fatigue reliability theory.     

随机载荷下材料疲劳寿命可靠性分析的智能仿真系统

将疲劳累积损伤看作是非稳态过程,摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设,采用神经网络技术准确描述其与材料性能、载荷应力间复杂的非线性映射关系,真实描述了材料疲劳损伤过程;建立了疲劳失效动态准则,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性,能够正确反映两者的个体性能及相互关系。并运用离散事件仿真原因,构造了材料疲劳可靠性分析的智能仿真系统,用以准确地进行疲劳可靠性分析。经正火35钢随机载荷疲劳试验验证,其可靠性分析精度较高。     

变幅载荷下疲劳寿命预测及其模拟结果

预测了变幅载荷下给定存活率的疲劳寿命,并用蒙特卡洛法模拟变幅载荷下疲劳试验进行了验证。结果表明,变幅载荷下疲劳寿命的预测结果和模拟结果服从对数正态分布,且两者符合很好。这一结果与文献「１,２」中的结果相一致。     

钛合金断口反推疲劳应力的实验与工程应用研究

对钛合金在实验和工程应用条件下的构件进行断口定量反推，研究疲劳条带间距反推疲劳应力在钛合金应用的可行性。结果表明，实验条件下应力水平较低时，钛合金断口反推计算的疲劳应力的误差较小，随着应力水平的提高，误差逐渐增大，采用无量纲数a/D在0．45～0．55范围内的疲劳条带间距进行反推的误差在10％以下；而对钛合金实际构件的疲劳断裂，可采用疲劳条带间距进行反推其疲劳振动应力，该方法简单易行，且误差较小。     

军用飞机结构疲劳寿命研究

简述飞机结构疲劳问题的重要性,特别结合军用标准规范对飞机结构疲劳设计要求的变化勾画飞机结构疲劳设计思想演变的情况;着重论述工程实际中常用的疲劳寿命分析方法,论述全尺寸结构疲劳试验的作用意义、试验载荷谱、试验实施的有关环节,概要介绍在飞机构件寿命分析与全尺寸结构疲劳试验方面所做的一部分研究工作,并就疲劳研究的发展提出一些粗浅看法。     

双轴加载下缺口疲劳裂纹萌生位置的研究

对航空材料LY12CZ进行多种比例和非比例加载试验.分别采用弹性力学方法及弹塑性有限元方法对多轴加载下缺口试件缺口孔边应力应变进行分析,探讨疲劳裂纹萌生位置与孔边应力、应变的关系.试验与分析结果对照表明,各试验载荷情况下最大剪应力幅及最大剪应变幅的分布与孔边疲劳裂纹分布符合最好.     

由剩余强度全域测试建立的疲劳可靠性估算模型

在全域疲劳加载下对处于不同损伤状态的材料进行剩余强度测试，得到剩余强度数据的函数曲线表达式，并由此建立剩余强度模型的一般形式，给出材料在常幅和变幅加载作用下的剩余强度退化模型。在此基础上研究常幅和多级加载下的疲劳可靠性分析方法。应用应力－强度干涉可靠性分析模型进行实例分析计算，结果与实验值较为符合，说明所提出的剩余强度模型是合理的。     

低幅载荷对汽车前轴疲劳寿命影响的试验研究

为了探讨基于载荷特性的汽车结构件轻量化设计理论与方法，采用汽车前轴实物物理试验的方法，比较系统地研究某汽车前轴在低幅交变载荷作用下结构疲劳寿命的变化趋势，发现在低于疲劳极限的低幅应力区内存在一个强化载荷区。用强化载荷区内的不同载荷对前轴进行预锻炼，前轴的疲劳寿命有不同程度的提高。既使在高低载荷交替作用的条件下，低载强化效果依然存在。结构的寿命由强度衰减速率和强度提高速率共同决定，而不是仅由损伤决定。     

常幅载荷下结构元件断裂可靠性分析的裂纹长度模型

从瞬时裂纹长度及应力强度因子服从对数正态分布的假设出发,基于Paris裂纹扩展速率公式讨论当实验数据较少时,常幅载荷下结构元件临界裂纹长度和瞬时裂纹长度的分布特性,给出一个计算瞬时裂纹长度分布参数的方法,建立常幅载荷下结构元件断裂可靠性分析的裂纹长度模型,阐述元件断裂可靠性的分析方法.对2024-T351材料的CT(compact tension)试件试验数据分析表明,文中给出的模型是合理的,预测结果和试验结果吻合良好.     

疲劳应力统计分布与可靠度计算模型

指出了两类疲劳应力统计分布影响因素：横向统计分布影响因素和纵向统计分布影响因素。在不同应力统计分布影响因素作用下须采用不同的可靠度计算模型。提出了同时存在疲劳应力的两类统计分布影响因素时的可靠度计算模型：Ｍｉｎｅｒ定理－干涉模型综合法。使用该法计算了某构件在复杂载荷作用下的疲劳可靠度。     

拉—拉变幅循环加载下15MnVN钢切口件的疲劳寿命估算

用拉－拉变幅循环加载下１５ＭｎＶＮ钢发口件的疲劳实验进一步验证作者已提出的变幅载荷下给定存活率的疲劳寿命的估算模型。结果表明，对于１５ＭｎＶＮ钢这类没有超载效应的金属切口件，在旋转弯曲恒幅疲劳试验确定了试件恒幅载荷下的Ｐ－Δσｅｑｖ－Ｎ曲线以后，亦可根据Ｍｉｎｅｒ定则计算其在拉－拉变幅循环加载下具有给定存活率的疲劳寿命或累积损伤值，并给出了定量表达式。     

疲劳寿命可靠性分析模型

基于寿命失效准则：使用寿命≥疲劳寿命，建立一种直接基于疲劳寿命分布的可靠性分析模型。并从理论上证明了该模型与应力－强度可靠性干涉模型的一致性。     

40Cr钢的三点弯曲疲劳损伤在线跟踪测量

用系统分析的方法，在线跟踪观察40Cr钢的三点弯曲疲劳损伤过程。实验结果表明，用系统分析的方法提取损伤参数，能够反映材料的三点弯曲疲劳损伤整个过程；实验结果也从一个方面验证了双线性损伤规律的合理性。此外在相同的实验条件下，损伤参数直观、敏感地反应出试样表面状态等因素对疲劳寿命的影响。     

304不锈钢两阶段载荷模式下的疲劳寿命

对304不锈钢进行一系列单轴、扭转、比例和非比例循环载荷变化的两阶段低周疲劳实验,比较各阶段载荷下的循环特性.结果表明在第一阶段载荷下,材料在开始几个循环表现出软化特性,在路径转化时有交错强化现象,而在圆路径下产生明显的附加强化.试验结果表明,这种强化对疲劳寿命有明显影响,使两段载荷的总疲劳损伤小于1.文中比较了线性损伤律和几个非线性损伤律(Manson的双线性损伤律、损伤曲线方法、Morrow模型)的寿命预测结果,表明对寿命的预测各模型都给出了不安全的结果.     

基于能量耗散的疲劳损伤模型

能量的耗散和晶体显微结构的运动与演变有关。根据金属显微结构稳定性原理,利用自由能的变化将微观角度的显微结构变化与宏观的疲劳损伤过程联系起来,并用储能定义损伤变量。提出获得储能的数值方法,建立基于不可逆能量耗散的疲劳损伤演化模型;并对该模型用40CrNiMoA的两级加载试验进行验证,预测结果与试验结果吻合较好。     

疲劳可靠性二维统计Miner准则

首先建立了等幅疲劳中值Sa-Sm-(?)c曲面方程和变幅加载下疲劳可靠性二维统计Miner准则。其次,重点分析了国外船舶与海洋工程领域广泛采用的疲劳可靠性Wirsching模型,发现其在理论上存在不自洽性,并基于二维统计Miner准则建立了改进的Wirsching模型。最后,给出了一个具体应用实例。表明本文建立的二维统计Miner准则具有较好的工程实用价值。