钻杆的疲劳寿命计算

采用断裂力学理论，对表面半椭圆、表面线性、深埋椭圆以及深埋圆形等４种裂纹钻杆的临界裂纹尺寸和疲劳寿命进行计算，并通过实例说明严格检验钻杆和减小弯曲应力对提高钻杆使用寿命的重要性。     

35CrNiMo圆柱齿轮齿根弯曲疲劳裂纹扩展分析及寿命预测

基于断裂力学理论,利用有限元软件Abaqus和FRANC3D对产生裂纹的齿轮进行疲劳裂纹扩展。在齿轮上预置一定形状的裂纹,利用有限元软件计算裂纹前端的应力情况,并计算得出裂纹前端应力强度因子和扩展角度等;并进行下一步的扩展,预测裂纹扩展的轨迹,计算裂纹疲劳扩展速率,以此预测含有裂纹齿轮的剩余寿命。     

乳化液泵阀座拉升器疲劳裂纹扩展有限元分析

基于线弹性断裂力学,采用有限元分析,对乳化液泵用阀座拉升器中疲劳裂纹扩展进行预测,获得Ⅰ+Ⅱ型(张开型+滑开型)混合型裂纹的等效应力强度因子,并应用到Paris公式中,从而求得裂纹扩展增量以及总的裂纹长度;混合型裂纹扩展方向角也可应用Ⅰ型(张开型)和Ⅱ型(滑开型)的裂纹应力强度因子计算得出.分析表明:在裂纹扩展前期,有限元裂纹扩展方向角约与拉升器螺杆轴线成45°的方向,与试验结果吻合度较高.     

长壁工作面开采上行裂隙混合型裂纹扩展机理

为揭示长壁工作面开采的上行裂隙发育机理,得到其发育高度的确定方法;基于断裂力学混合型裂纹扩展理论,运用断裂力学分析了上行裂隙发育顶端岩层受力状态,分析了上行裂隙发育的判据,提出了上行裂隙发育高度的确定方法;基于混合型裂纹σ(θ)_(max)理论,建立了上行裂隙岩层裂纹扩展理论模型,提出了裂纹扩展与上行裂隙发育的判据。研究表明:随长壁工作面推进,上行裂隙发育可以分为上行裂隙产生段、发育延伸段和稳定段3个阶段,裂纹的扩展表现为混合型裂纹;工作面充分采动后,岩层顶面产生的裂纹在拉应力的作用下沿裂隙带方向向下扩展,若与上行裂隙贯通,导致该岩层完全破断;若外力作用不足以使裂纹扩展贯通该岩层,则上行裂隙不再发育。     

基于Workbench的钢丝绳疲劳寿命分析

通过建立IWRC1×7单股钢丝绳三维模型,基于CAD-CAE协同仿真平台Workbench对其进行静力分析和疲劳分析,得到钢丝绳内部应力分布以及交变载荷下钢丝绳疲劳寿命云图,指出其疲劳破坏点位置。通过修改疲劳载荷比例和比例因子的值,获得多组疲劳寿命值,记录钢丝绳疲劳寿命与载荷比例和比例因子的对应关系,指出疲劳寿命随载荷幅值增大而减小。     

中强和高强铝合金的疲劳裂纹扩展特性

本文研究2024（LY12）和7075（LC4）合金的疲劳长、短裂纹扩展特性，包括裂纹扩展速率、名义门槛植、本征门槛值、裂纹闭合效应、尾迹效应．2024合金有优良名义疲劳裂纹扩展抗力和高的名义门槛值，然而又有强的短裂纹效应，归因于其高的裂纹闭合效应和裂纹闭合效应的尾迹依赖性．7075合金的本征门槛值高和短裂纹效应弱，在近门槛值区有高的本征疲劳裂纹扩展抗力．同时．探讨疲劳裂纹扩展抗力、门槛值与断裂特征的关系．     

基于FRANC3D的三维疲劳裂纹扩展的数值模拟

介绍了三维断裂分析软件FRANC3D(Fracture Analysis Code in 3 Dimensions)以及相关原理,详细说明了FRANC3D对于复合型裂纹断裂的判定依据、断裂后新裂纹前缘面的形成过程以及软件进行疲劳裂纹扩展计算的一个完整过程。最后,由应用实例验证了FRANC3D预测疲劳裂纹扩展路径及构件寿命的准确性。     

碳化钨钢结硬质合金热疲劳裂纹形成机理研究

对含有35%WC 的钢结硬质合金在热应力作用下热疲劳裂纹形成过程进行了反复观察。结果表明:此过程存在明显的裂纹萌生孕育期:首先在缺口边缘上出现凹坑;随着热循环次数的增加, 凹坑数目增多且尺寸变大。第一条热裂纹在最早出现的凹坑底部形成。与此同时, 在缺口前沿区, 原有的及后生的微孔也随热循环次数的增加而增多且变大;最终, 微孔连接形成热裂纹。     

爆破作用下预制共线裂纹的扩展机理研究

为了研究爆破作用下裂纹的扩展规律,从而进一步指导裂隙发育岩体爆破设计。试验运用深部岩石三轴动静载荷实验系统对含有预制裂纹的混凝土试件逐一加载,得到混凝土试件抗压强度;并采用高速摄像机对试件中裂纹起裂拓展过程进行全程拍摄,与加载曲线对照,得到裂纹起裂时垂向初始压力。研究表明:在一定范围内,试件所受围压越大,其裂纹起裂时所需压力越大;次裂纹的存在会使得主裂纹端部更容易在外力作用下起裂,且主裂纹内侧端部所受影响要大于外侧端部,这种影响程度的大小与次裂纹长度、裂纹间距等因素有关;围压越小、裂纹夹角越大、次裂纹长度越大、裂纹间距越小,主裂纹端部越容易起裂。     

基于裂纹闭合效应的疲劳裂纹扩展特性研究

依据线弹性力学理论对30NCD材料的裂纹扩展特性进行了研究,研究表明Paris公式能够很好地描述疲劳裂纹稳定扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率da/d N与应力强度因子幅度ΔK之间的关系,稳定扩展段的疲劳裂纹扩展参数m=2.5~4,与绝大多数金属材料的疲劳裂纹扩展参数m=2~4的统计结果相符;NASGRO公式能较好地描述该材料从疲劳裂纹门槛值到高速裂纹扩展速率范围内的3种应力比的da/d N与ΔK关系。由裂纹闭合效应获得的有效应力强度因子范围与da/d N的关系表明:3种应力比下的所有数据都较好地关联在同一曲线上,裂纹闭合是引起应力比和裂纹扩展速率相关的主要原因,随着应力比增加,裂纹闭合程度减弱。     

基于断裂力学和裂纹技术的基本裂纹应用研究

基于断裂力学和裂纹技术的现有成果，确定了基体裂纹的定义，分析了基体裂纹问题的应力场、位移场，获得了基体裂纹应力场和位移场的表达式。对不同材料形成的基体裂纹在拉伸和三点弯曲状态下的几何因子进行了计算，理论分析和计算证实了基体裂纹作为人为切口的可行性。     

基于断裂力学和裂纹技术的基体裂纹应用研究

基于断裂力学和裂纹技术的现有成果 ,确定了基体裂纹的定义 ,分析了基体裂纹问题的应力场、位移场 ,获得了基体裂纹应力场和位移场的表达式。对不同材料形成的基体裂纹在拉伸和三点弯曲状态下的几何因子进行了计算 ,理论分析和计算证实了基体裂纹作为人为切口的可行性。     

应力比对热等静压Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

采用标准C(T)试样测定热等静压Ti-6Al-4V钛合金在应力比R=0.1、0.4和0.7的条件下疲劳裂纹扩展速率,获得相应条件下的疲劳裂纹扩展数据,绘制了对应的裂纹扩展速率与应力场强度因子(da/dN-ΔK)关系曲线,并结合疲劳裂纹扩展路径和断口形貌分析探究应力比R对热等静压Ti-6Al-4V钛合金裂纹扩展速率的影响。结果表明,随着应力比R的增大,裂纹扩展门槛值ΔKtn减小。相同ΔK下,裂纹扩展速率da/dN随应力比R一同增大,致使da/dN-ΔK关系曲线向左上移动;裂纹能够穿过等轴晶α相和纤薄的α片层结构呈直线型扩展,遇到较厚的α片层结构时,裂纹偏转并沿原始α片层方向继续扩展,最终发生断裂;断口由预裂区、稳态扩展区和快速断裂区构成,分别对应于疲劳裂纹扩展的三个阶段。     

机械设备焊接结构的疲劳寿命研究

以某厂桥式起重机主梁的危险可见裂纹的研究为例,介绍了一种将断裂力学和有限元分析相结合,对机械设备焊接结构进行疲劳寿命研究的新方法。     

基于分形插值金属裂纹扩展曲线的拟合研究

利用分形插值原理对金属裂纹扩展曲线进行拟合,分形插值是对复杂空间的一种逼近手段,它能更精细地描述处理对象。也就是说,只要通过一些已知点,即可插出具有分形性质的复杂图形,分形插位运算是在构造的选代函数系(IFS)中逐步进行的,用分形原理求出的描述其特征的函数的这种方法处理数据更精确,易于计算机实现等优点。