CFRP加固含裂纹钢板疲劳性能研究

基于Paris公式估算钢构件剩余疲劳寿命。通过对试件裂纹尖端应力强度因子和裂纹扩展长度的估计,用积分计算其剩余寿命。试验证明加固的钢板受疲劳载荷的过程中CFRP板能有效发挥作用且不易剥离。单侧加固和双侧加固钢板疲劳寿命分别提高了1.1倍和4.9倍。因此用CFRP加固修复疲劳载荷下的损伤构件是一种行之有效的方法。     

典型构件疲劳微裂纹全寿命预测方法研究

基于损伤力学理论建立金属疲劳裂纹损伤模型,结合有限元法预估疲劳微裂纹萌生及扩展全寿命。引入附加载荷法,实现了对刚度矩阵的连续计算,应用Matlab编程计算,通过对单个单元的损伤计算,得到了单元从无损到破坏过程中等效应力的变化,进而给出疲劳裂纹损伤模型,并对不同规格金属试件的疲劳寿命预估。将计算结果与试验结果进行对比,得到的相对误差在接受范围内,验证了该模型的准确性,对于研究金属试件微观损伤以及疲劳寿命预估具有重要的参考意义。     

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。     

LD10CS腐蚀疲劳裂纹扩展速率评价的可靠性模型

腐蚀损伤会加速疲劳载荷下的飞机铝合金结构裂纹的萌生和扩展,威胁结构安全性。针对腐蚀影响下的疲劳裂纹扩展的随机性本质,对预腐蚀LD10CS合金的预腐蚀疲劳试验进行了数据分析,提出了基于可靠性的腐蚀裂纹扩展速率表征方法,与试验结果对比表明,该方法可以给出LD10CS腐蚀疲劳裂纹扩展速率的上下限,进而给出该种材料铝合金构件的疲劳裂纹扩展寿命的上下限,为评估铝合金构件的寿命提供了依据。     

安世亚太三维表面裂纹形状变化规律研究

目前,关于疲劳寿命的估算方法基本上是两种,即基于试验的S-N曲线法和基于疲劳裂纹扩展的断裂力学方法。多数国家采用S-N曲线法,但挪威船级社等已把断裂力学方法和S-N曲线法都列入规范作为疲劳寿命估算的分析方法。S-N曲线法具有广泛的可用性,而断裂力学方法是一个更合适的方法。因为断裂力学方法可以比较真实地模拟构件表面裂纹从萌生至扩展失效的全过     

损伤容限设计方法和设计数据

论述了损伤容限设计方法 ,研究了长裂纹的疲劳裂纹扩展寿命估算方法和初始裂纹尺寸a0 的确定方法。并提供了常用国产机械材料的疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值的试验数据。     

加载频率对航空铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响

提出腐蚀疲劳频率影响因子概念,建立了考虑加载频率影响的LC9铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型,并进行了试验验证。结果表明:腐蚀疲劳频率影响因子随加载频率的变化可以用指数形式表达,能够反映出加载频率对于腐蚀疲劳裂纹扩展的影响;腐蚀损伤会显著降低裂纹扩展门槛值;基于该模型得到处于稳态扩展区的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的预测值与试验结果吻合程度良好,对于航空铝合金构件腐蚀疲劳寿命评估具有参考价值。     

随机疲劳寿命估算中的损伤模型

在实验研究和理论分析基础上对国內外文献中建议的十种典型疲劳损伤计算模型进行了研究,并将其应用于随机载荷下缺口件的疲劳裂纹形成寿命估算。通过估算寿命与试验寿命的比较,依据疲劳断裂理论评述了这些损伤模型的优劣。最后为工程疲劳寿命估算方法推荐了一些较符合实际的损伤计算模型。     

一种计算疲劳寿命的新方法—局部应力—应变分析法

引言疲劳设计的基本任务是要确保结构在使用寿命期间不发生疲劳破坏,因此疲劳寿命的估计是一个十分重要的问题。目前有两种疲劳设计思想:一种是安全寿命设计思想,设计的重点是保证结构具有比较长的无裂纹寿命或称裂纹形成寿命;另一种是破损安全设计或损伤容限设计思想,它的设计重点在裂纹扩展阶段,目前通常用断裂力学方法估算裂纹扩展阶段的寿命。本文的目的是介绍安全寿命设计中估算疲劳寿命的方法。传统的安全寿命计算方法依据的是构件的名义应力历史和构件的S—N曲线。近十几年来发展起一种局部应力—应变分析方法,这种方法根据构件应力集中部位的真实应力—应变响应计算寿命,依据的是材料的     

高温构件蠕变损伤与裂纹扩展预测研究新进展

精准的寿命预测是高温构件设计制造与运行维护的关键,但多轴应力和裂纹等缺陷的存在使得寿命预测的难度大大增加。综述了笔者近年来在高温蠕变损伤模型和蠕变裂纹扩展仿真方面的研究工作,主要包括:讨论了应力水平和应力状态对蠕变断裂应变的影响规律;基于幂律蠕变控制孔洞长大理论,提出了新的多轴蠕变延性模型;采用基于应变的损伤力学模型,预测了多种含缺陷结构中蠕变裂纹的扩展行为,并分析了蠕变条件下多个表面裂纹干涉、扩展及合并的全过程;发展了基于晶界孔洞化损伤机制的裂纹扩展分析方法,实现了蠕变疲劳裂纹扩展仿真和蠕变疲劳氧化裂纹扩展仿真。这些工作为建立考虑多轴应力影响的含缺陷高温构件寿命预测方法提供了有力支持。     

基于损伤力学的某飞机构件冲击疲劳寿命预估

某飞机起落系统中某重要构件在飞机往复起落中承受循环冲击载荷作用,需对该构件的冲击疲劳强度进行分析。损伤力学方法对冲击疲劳问题来说是一种新的分析方法。首先分析构件在静载荷作用下的细节应力,判明疲劳危险点,接着分析得到危险点在冲击载荷作用下的应力响应。然后构建冲击型损伤演化方程,并识别其中的材质参数,提出将应力响应视为载荷谱的应力应变场—损伤场解耦处理方式,发展了损伤力学—有限元法,使其可用于预估构件冲击疲劳裂纹萌生寿命。而后应用该方法对构件在冲击疲劳载荷与非冲击疲劳载荷作用下的疲劳裂纹萌生寿命进行预估,得到寿命预估结果,进而比较得到冲击疲劳载荷作用下和非冲击疲劳载荷作用下构件寿命的当量关系,为该构件的等效疲劳试验提供重要参考依据。     

基于损伤容限设计的疲劳裂纹扩展寿命估算

从损伤容限设计概念出发,以断裂力学理论为基础,在承认零构件内具有初始缺陷的基础上,应用著名的Par-is裂纹扩展速率公式,以对1020冷轧薄钢板在承受单轴恒幅循环载荷下的寿命次数的估算为例,介绍了一种简单实用的疲劳寿命估算方法,从而为技术人员在进行含裂纹件的疲劳裂纹扩展寿命计算中提供一定的理论依据。     

模拟飞机梁结构连接件疲劳寿命分析

分别采用试验和理论分析的方法对飞机梁结构连接件疲劳寿命进行预测。首先在雨流统计分析的基础上确定了标记载荷,试验结果表明:该种方法能定量地记录裂纹的起裂与扩展过程。然后建立了含有柔—柔接触与预紧力的飞机三维梁结构连接件的有限元模型,有限元模型的计算结果与静力试验结果一致,误差在10%以内。最后分别采用基于有限元的局部应力应变法和数值计算方法,预测了试验件疲劳裂纹的形成寿命。对比分析了这两种方法发现:直接由局部应力应变法得出的裂纹形成寿命偏危险;而基于Femfat的计算可以得出直观的损伤云图和偏保守的裂纹形成寿命,且与试验结果相一致。     

螺栓连接单搭接件疲劳特性试验与全寿命估算方法研究

飞机搭接件结构在疲劳载荷下会产生裂纹并扩展,而目前对搭接件结构参数与其疲劳寿命的关系研究还不够系统,且寿命估算模型只考虑了全寿命的一部分。对不同结构参数的三螺栓单搭接件的疲劳特性进行了试验研究,并以现有工程方法为基础,构建了基于材料初始不连续状态的搭接件全寿命估算模型。结果表明,搭接件的疲劳破坏具有一定的隐蔽性,在一定条件下,采用直孔形式、增大孔间距和螺栓预紧力、减小孔直径等都可以改善搭接件的疲劳特性。数值估算结果与试验结果的对比表明,所建寿命模型具有一定的精度,能满足工程需要,计算结果和结论可作为该类结构损伤容限设计的参考依据。     

某型飞机机翼Ⅱ梁框疲劳寿命研究

某型飞机机翼Ⅱ梁框是重要的受力部件,必须准确估计疲劳寿命,以预防疲劳事故的发生。采用名义应力法和局部应变法两种方法及Miner累积损伤理论估计疲劳裂纹形成寿命;在随机载荷谱转化为等幅载荷谱的基础上通过Walker方程求得疲劳裂纹扩展寿命,从而估算出某型飞机机翼Ⅱ梁框的疲劳寿命。估算结果与试验结果吻合很好。     

涡轮叶片剩余疲劳寿命直接估算方法探讨

为估算榫槽有裂纹叶片的剩余疲劳寿命,本文提出一种基于构件疲劳失效分析和数理统计处理相结合的估算方法。它是用已失效构件的参数去估算正在使用的同一种构件的剩余疲劳寿命,这种方法不需要实测载荷谱,不用做附加的疲劳试验,不必上计算机运算,在工程上可作为一种实用的估算方法。     

工程机械结构的概率疲劳强度估算方法

通过对金属材料表面微单元体疲劳损伤随机演化的分析,建立了一种基于表面微单元体串联概率失效模型的构件概率疲劳强度估算方法。利用本方法对构件疲劳强度、疲劳寿命分布规律、疲劳尺寸系数等疲劳试验结果进行的验证计算表明,计算具有较高的估算精度。     

起重机箱形主梁疲劳寿命评估

针对起重机金属结构的疲劳问题,结合现代理论和技术手段,总结出了起重机结构疲劳寿命评估技术路线,并对该技术路线作了一些理论研究,包括起重机模型的有限元分析、运用损伤力学推导疲劳裂纹形成寿命、在弹塑性断裂力学的基础上给出裂纹扩展模型。利用该模型可以更准确地估算起重机的剩余寿命,对于减少疲劳破坏事故的发生具有重要的意义。     

腐蚀疲劳裂纹扩展的计算与修正方法

本文介绍了腐蚀环境条件下疲劳裂纹扩展的计算与修正方法.在损伤容限设计中,进行疲劳裂纹扩展和寿命计算时,应以相同材料状态在相同试验条件下的试验结果为依据。当缺乏相应条件下的试验数据时,可根据其它一些试验结果进行近似估算或修正,文中提出了具体的估算或修正方法。     

转轴裂纹检测及寿命预测技术研究

机械产品中绝大多数机器都是在交变应力下工作，而材料或机件在长期交变应力下出现裂纹，随后失效的现象称为疲劳断裂破坏。实际构件中不可避免地存在材料缺陷和应力集中，而在这些地方往往萌生出来表面裂纹或龟裂纹。因此就发展了一种新的设计思想——损伤容限设计。即允许机件或构件在使用寿命中出现裂纹，但在下次检修前要保证一定的剩余强度，能持续正常使用，直至下次检修时能够发现，予以修复或更换。因材料中已存在初始缺陷，用断裂力学来预估随后的疲劳裂纹扩展寿命，必须首先确定出原初始缺陷尺寸和裂纹扩展规律，这是预估构件寿命…