论疲劳损伤演化的力学模式

本文讨论疲劳现象的力学基础。在建立了描述广泛力学现象的Ｌａｒａｎｇｅ方程之后，又进一步地推得了材料疲劳损伤的演化方程。并在均匀，各向同性及一维损伤情况下对演化方程作了较详细的讨论。     

应力断料及其在破坏力学层面上断裂机理

应力断料是产生于八十年代初建立在断裂力学基础上的 ,能实现固体材料连续界面快速和规则分离的先进加工工艺方法。通过有色金属应力断料中的开拓性工作 ,从微细观层次上解释了应力切断断口上裂纹源的形成 ,以及裂纹扩展的物理过程 ;首次提出了变形局部化的形成与演化是材料准脆性断裂主要内因的新见解。还借助理论引伸出提高工件转速 ,以缩短圆棒件应力切断机动时间的构想     

结构钢高周疲劳寿命预测的电阻模型

研究了金属材料基于电阻变化的损伤定义，它能较好地反映损伤演化过程中共同存在和相互作用的宏、细、微观效应，并且在传导电流的导电截面与承载截面等价的假设条件下，与有效截面的损伤定义等价．通过纯弯旋转高频疲劳试验，提出了基于电阻变化的常用结构钢的高周疲劳损伤累积模型，获得了相应的疲劳损伤演化律及其寿命预测公式，并对由正火45号碳钢、16Mn钢和20Mn钢三种结构钢制成的试样进行了具体测试．     

基于有限元的波纹钢腹板组合箱梁疲劳损伤分析

针对波纹钢腹板组合箱梁（以下简称箱梁）的抗弯性能进行有限元分析,分析箱梁的静力位移、应力和应变结果,建立箱梁破坏损伤机理并得到应力薄弱点。同时,根据有限元分析结果,进行箱梁局部应力应变分析,得到箱梁不同水平下的疲劳寿命。最后,结合疲劳损伤和疲劳断裂理论进行箱梁的疲劳裂纹扩展行为及破坏过程和寿命预测研究,分析了正弦波疲劳荷载作用下箱梁中的钢腹板、PBL剪力连接件以及钢板翼缘等部件的疲劳裂纹萌生及寿命预测结果与试验结果吻合较好。研究表明：根据美国规范AASHTO2004中C类标准进行工程设计和疲劳寿命估算与试验符合较好,同时采用Palmgren-Miner线性累积损伤疲劳准则能有效地计算变幅疲劳载荷下箱梁的疲劳损伤及断裂破坏过程,为实际工程中箱梁疲劳性能设计提供参考。     

应力断料及其在破坏力学层面上断裂机理

应力断料是产生于八十年代初建立在断裂力学基础上的，能实现固体材料连续界面快速和规则分离的先进加工工艺方法。通过有色金属应力断料中的开拓性工作，从微细观层次上解释了应力切断断口上裂纹源的形成，以及裂纹扩展的物理过程；首次提出了变形局部化的形成与演化是材料准脆性断裂主要内因的新见解。还借助理论引伸出提高工件转速，以缩短圆棒件应力切断机动时间的构想。     

提高疲劳分析的精确度

<正> 尽管对疲劳进行了广泛的研究,但这种破坏的机理仍不很清楚。因此,防止疲劳破坏的设计常常是不精确的和困难的。机械零件和结构的抗疲劳强度,可借助数学模型用解析方法计算,也可用样品由试验确定,或二者同时采用。用各种样品做疲劳试验虽很理想,但由于费用受限制,或由于设     

潜艇结构材料低周疲劳的损伤力学分析

采用损伤力学的观点和方法,分析在局部区域内质劣化对疲劳的影响,结出疲劳寿命减少系数ＫＤ,在损伤条件下计算潜艇的低周疲劳寿命。     

横向路拱引起路面疲劳破坏的差异研究

为研究高速公路横向路拱引起的车辆左右轮下的路面疲劳差异破坏，利用有限元软件ANSYS对高速公路横向路拱引起的路面差异破坏进行计算研究．计算了标准轴载下路面结构的疲劳寿命年限，提出了疲劳寿命差异系数的概念，分别研究了左右轮下面层剪切疲劳破坏差异和底基层拉伸疲劳破坏的差异，解释了在道路上总是车轮右侧路面龟裂或裂缝严重，而左侧损坏相对较小的现象．研究认为：车轮左右两侧路面疲劳破坏寿命是不同的，并且两侧路面的疲劳寿命差异系数随着横拱坡度的增加而急剧增大；随车辆重心高度的增加而增大．     

Q345圆钢杆的疲劳破坏模型

为研究结构钢圆杆的疲劳破坏模型,以结构钢的椭球面断裂模型为开裂判据,由结构钢圆杆疲劳裂纹的裂尖真实应力场,计算出结构钢圆杆疲劳裂纹的失稳扩展面积、稳定扩展面积和稳定扩展长度.基于结构钢疲劳裂纹随加载次数加速扩展的试验事实,假定结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率是循环加载次数的单调递增幂函数,即双对数坐标系下结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率和循环加载次数为单调递增线性函数,积分后得到结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展长度和疲劳寿命间的函数表达式,导出结构钢圆杆的疲劳破坏模型.建议的结构钢圆杆的疲劳破坏模型表明,结构钢圆杆的疲劳寿命是名义最大应力、相对应力幅、初始裂纹位置和初始裂纹长度的复杂函数,不能简单化为仅是应力幅的函数.对Q345B圆钢杆进行了常幅循环应力疲劳试验,结果表明,Q345B圆钢杆的疲劳寿命随相对应力幅和名义最大应力的增加而降低.根据Q345B圆钢杆的疲劳试验结果,标定了其疲劳破坏模型参数,验证了建议的疲劳破坏模型精度.     

疲劳裂纹扩展可靠性分析的N—J模型方法

引入参数不确定性概念，采用概率统计方法研究了疲劳裂纹扩展过程中的可靠性问题，建立了以疲劳寿命N和J积分随机变量的疲劳裂纹扩展可靠性模型，即N－J可靠性分析模型，并用Monte-Carlo法模拟了J积分的分布，与已有可靠性分析模型相比较，N－J模型更适合于描述疲劳裂纹扩展的可靠性问题。     

PP纤维水稳碎石抗弯韧性及疲劳性能试验研究

通过四点弯曲试验和疲劳试验,对聚丙烯(PP)纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石半刚性基层材料的弯曲韧性及疲劳性能进行了研究。试验得到两种材料的荷载-挠度曲线,按照JCI和ASTMC1018-97标准方法,计算得到两种材料的韧性指数;试验还得到材料在不同应力水平下的疲劳寿命,并回归出疲劳方程。研究结果表明,与普通水泥稳定碎石相比,体积掺量仅为0.077%的PP纤维水泥稳定碎石的抗折强度提高约10%,极限变形提高150%,JCI韧性指数提高67.7%,ASTM C1018-97韧性指数提高36.1%~79.8%,疲劳寿命提高126%~352%,增强效果十分显著。同时,基于断裂力学原理,揭示了纤维的阻裂增韧和抗疲劳机理。     

混凝土破坏的断裂与损伤耦合分析

目的 应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法分析混凝土破坏的问题．方法 以三点弯曲混凝土梁为例，应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法从理论上确定初始损伤区与断裂区，然后用损伤力学的方法、数值模拟混凝土梁的破坏过程．结果 确定了三点弯曲混凝土梁的损伤区和断裂区尺寸，应用西多霍夫损伤模型和断裂力学的耦合分析方法数值模拟了混凝土三点弯曲梁的破坏过程，发现裂纹是带着损伤区向前扩展的．结论 笔者提出的方法是合理的便于工程应用的模拟混凝土裂纹扩展过程的方法。     

带裂纹钢吊车梁剩余疲劳寿命的分析与估算

本文论述了承认初始缺陷的断裂力学理论,针对工业厂房的重级工作制钢吊车梁,引入线弹性断裂力学理论对带裂缝钢吊车梁剩余疲劳寿命进行评估,将评估公式中具有很大不确定性的参数看作是服从一定概率分布的统计量,从而使估算出的疲劳寿命更接近实际情况．通过实例验证,采用概率断裂力学方法,能够对钢吊车梁剩余疲劳寿命做出合理的预测．     

混凝土结构断裂与损伤耦合分析研究进展

介绍了混凝土结构损伤、断裂耦合破坏理论；综述了断裂与损伤耦合分析在混凝土结构中的应用现状；探讨这一研究理论存在的问题和发展前景。     

Fatigue properties analysis of cracked rock based on fracture evolution process

Fracture evolution process (initiation, propagation and coalescence) of cracked rock was observed and the force- displacement curves of cracked rock were measured under uniaxial cyclic loading. The tested specimens made of sandstone-like modeling material contained three pre-existing intermittent cracks with different geometrical distributions. The experimental results indicate that the fatigue deformation limit corresponding to the maximal cyclic load is equal to that of post-peak locus of static complete force?displacement curve; the fatigue deformation process can be divided into three stages: initial deformation, constant deformation rate and accelerative deformation; the time of fracture initiation, propagation and coalescence corresponds to the change of irreversible deformation.     

基于断裂力学的钢梁整体节点疲劳寿命分析

利用ANSYS软件构建有限元分析模型，结合断裂力学相关理论对整体节点模型的疲劳寿命进行估算。以为此基础，分析论证了整体节点模型的疲劳可靠性。     

典型结构件疲劳寿命分析研究

为建立疲劳裂纹对典型结构件性能影响的机理性模型,解决疲劳分析问题,以飞机的典型部件机翼为研究对象,建立了机翼的变幅载荷谱.基于弹塑性断裂力学,进行了机翼裂纹的扩展分析,利用多自由度动态有限元解析理论,进行了机翼的工作状态模拟和疲劳断裂分析,并给出了裂纹寿命预测的公式以预测构件的裂纹寿命.     

缺口件疲劳损伤累积规律的研究

为解决传统疲劳方法对于缺口件疲劳寿命估算不准确的问题,引入疲劳损伤累积的概念.利用有限元分析方法,计算了中心圆孔试件在4种疲劳载荷作用下缺口处的应力-应变响应.采用坐标变换的方法得到缺口处在4种疲劳载荷作用下任意材料平面上的应力、应变分量.选取6种损伤参量进行研究,计算得到6种损伤参量随截面位置的变化情况,进而可以确定最大疲劳损伤.为了获得6种损伤模型的累积规律,计算在不同循环内的最大累积损伤,进而获得最大疲劳累积损伤与循环次数的关系.结果表明:中心圆孔缺口件在4种疲劳载荷作用下6种损伤模型的累积规律都为线性.以该结论为基础可估算缺口件的疲劳寿命.     

焊接接头低周疲劳寿命估算方法的研究

将焊接接头的疲劳过程划分为疲劳裂纹形成和扩展两个阶段。基于均质缺口件的局部应力－应变法和线弹性断裂力学方法，通过考虑焊接过程中几何形状、残余应力和材料特性等因素的变化，建立了焊接接头低周疲劳寿命估算的一般技术流程。通过实例计算并与试验结果比较表明，本文提出的方法能够比较准确地预估低周疲劳失效焊接接头的疲劳寿命，因此，对于焊接结构的疲劳设计具有实际意义。     

磨粉机轧辊失效机理及提高使用寿命的途径

本文探讨了磨辊的磨损失效机理。用扫描电镜分析磨粉机轧辊的磨面和磨屑,提供了疲劳脱落和不均匀磨损的证据。侧磨试样发现磨辊亚表层显微裂纹,珠光体抑制渗碳体中裂纹的扩展。 经变质处理,在硬度变化不大情况下提高铸铁冲击韧性。磨损试验表明,相对耐磨性随韧性提高而提高,硬度与相对耐磨性并非线性关系,硬度与韧性相匹配的材料具有良好的抗磨性,装机试验比原材料磨辊使用寿命提高30％。