三环减速器环板断裂力学分析

用断裂力学方法分析了三环减速器环板的疲劳寿命。应力强度因子幅作为疲劳裂纹扩展的主要参量，利用断裂准则判断裂纹是否失稳扩展，并由裂纹扩展方程估算了减速器环板的疲劳寿命。     

金属疲劳裂纹的扩展及其寿命的估算

对在循环载荷下的金属结构的疲劳裂纹扩展进行分析,提出了应用断裂力学对疲劳裂纹扩展寿命的估算方法。     

筒体大开孔焊接结构疲劳寿命估算方法

本文根据压力容器大开孔接管处应力测试数据及壳体材料中温静力性能试验结果，对设备在工作温度下的疲劳裂纹形成寿命及扩展寿命进行了估算，为大开孔压力容器的中温疲劳寿命估算提供了一种简便可靠的方法．     

断裂力学方法估算起重机箱型梁的疲劳寿命

本文用断裂力学方法分析了起重机箱型梁的疲劳寿命。应力强度因子幅作为疲劳裂纹扩展的主要参量，由裂纹扩展方程估算了箱型梁的疲劳寿命，并与实验结果作了比较。     

基于等效裂纹法的桥(门)式起重机箱形梁疲劳寿命估算

针对起重机箱形梁结构及其受力情况复杂的特点,提出了一种以疲劳试验数据为基础的等效裂纹法来估算疲劳寿命。疲劳试验数据能够很好反映结构疲劳危险处的应力集中影响。箱形梁疲劳危险点处的应力集中影响可以大概等效为一未焊接平板上具有一等效裂纹,并用Paris公式计算等效裂纹的扩展寿命。通过将该方法的估算结果与文献中的疲劳试验结果进行对比分析,文中方法对于常幅载荷作用下的疲劳寿命估算是有效可行的,而对于变幅载荷作用下的疲劳寿命估算还有待进一步研究。     

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。     

断裂力学在焊接结构疲劳裂纹扩展研究中的应用

疲劳裂纹的产生以及扩展对结构件的安全使用存在着巨大的隐患,掌握疲劳裂纹扩展的基本规律和熟悉影响疲劳裂纹扩展的因素是非常必要的。对疲劳裂纹扩展的基本规律和影响因素进行了分析,并举例应用断裂力学的理论对焊接结构疲劳裂纹的扩展寿命进行了估算。     

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。     

某机中央翼下壁板疲劳裂纹扩展寿命估算

为评估某型飞机中央翼下壁板萌生疲劳裂纹后的使用安全性,进行结构模拟件疲劳试验,并利用AFGROW软件对其疲劳裂纹的扩展寿命进行估算,与试验结果进行对比,初步确定出该部位裂纹扩展速率,为裂纹故障部位的修理提供参考依据.     

直齿轮弯曲疲劳裂纹的扩展行为预测与分析

以渐开线圆柱齿轮为研究对象,在其齿根部存在初始裂纹的前提下,研究齿根疲劳裂纹扩展特性及其寿命;将齿轮啮合过程的动力学计算等效为多个啮合位置的静力分析,得到不同位置的应力强度因子;根据线弹性断裂力学,将裂纹扩展过程线性等效,以K判据分析裂纹是否发生扩展,根据Paris准则计算裂纹扩展量,采用最大周向应力准则确定裂纹扩展角度,得到整个计算周期的应力强度因子、疲劳裂纹扩展路径及疲劳寿命;采用高频试验台对齿轮进行疲劳试验,得到齿轮的疲劳扩展路径,与有限元计算结果进行对比验证;最后分别分析了初始裂纹的尺度、位置和载荷的不同对疲劳裂纹的扩展及疲劳寿命的影响。     

钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究*

钢丝微动疲劳过程中,钢丝裂纹萌生特性直接影响其裂纹扩展特性,进而制约钢丝微动疲劳寿命,因此开展钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究具有重要意义。基于有限元法、摩擦学理论和断裂力学理论,运用Smith-Watson-Topper（SWT）多轴疲劳寿命准则建立考虑磨损的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,基于多种不同的钢丝疲劳参数估算方法对钢丝的微动疲劳裂纹萌生寿命进行了预测,并探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度及钢丝直径等微动疲劳参数对钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命的影响规律。结果表明：基于中值法的预测结果最接近实际值;在微动疲劳过程中,钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命主要与接触载荷和疲劳载荷相关。通过引入微动损伤参数建立简化的适用于钢丝绳的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,通过与考虑磨损的预测模型计算结果进行对比验证了该模型的准确性。     

传动滚筒金属结构的疲劳裂纹扩展寿命估算

考虑滚筒的初始裂纹和输送机带速等因素对滚筒剩余寿命的影响,推导出输送机传动滚筒的疲劳裂纹扩展寿命计算模型,并研制出1套寿命评估软件,软件的计算结果与使用寿命接近,为输送机传动滚筒的寿命估算提供一定的理论支持,具有一定的工程实用参考价值。     

高碳铬轴承钢的超长寿命疲劳行为的研究

使用砂漏型试样对高碳铬轴承钢的S-N曲线特性和破坏机理进行了研究。通过旋转弯曲疲劳试验获得的S-N曲线按照破坏模式的不同被划分为裂纹萌生位置不同的两组。一组叫做表面破坏模式的S-N曲线,它发生在高应力幅短寿命区,是由试样表面晶体滑移引起的。另一组叫做内部破坏模式的S-N曲线,它发生在低应力幅长寿命区,是由试样内部的非金属夹杂引起的。由于内部破坏模式的疲劳破坏发生在表面破坏模式的疲劳极限上下很宽的应力幅范围,因此,试验材料的S-N曲线的形状与通常报道的阶梯形状的S-N曲线的形状不同,它具有两条S-N曲线的特性。通过对断口上裂纹萌生位置的详细观察和裂纹萌生位置的初期尺寸参数的计算,阐述了内部破坏模式的破坏机理,提出了基于尺寸参数的超长寿命疲劳极限的推定方法。     

Effect of oil environments on the initiation of fatigue cracks and propagation of small cracks in plain carbon steel specimens

In fatigue tests of plain carbon steel specimens in air, fatigue life is taken up mainly by the life in which a crack propagates from its initial size up to about 1 mm. This means that the behaviour of a small crack in the oil environment must be known in order to evaluate the effect of oils on fatigue life. In this paper, using a series of base oils of different viscosity grades, the effects of oils on fatigue damage are investigated in rotating bending fatigue tests of annealed 0.34% carbon steel plain specimens. Successive detailed observations of the specimen surface are made in order to study the fatigue processes of micro-crack initiation and small crack propagation. The physical background of the effect of oil environments on fatigue behaviour is shown, and a method for predicting fatigue life in oil environments is discussed.     

Fretting fatigue life estimations based on fretting mechanisms

Generally the fretting fatigue S-N curve has two regions: one is the high cycle (low stress) region and the second is the low cycle (high stress) region. In a previous paper we introduced the fretting fatigue life estimation methods in high cycle region by considering the wear process; with this estimation method the fretting fatigue limit can be estimated to be the crack initiation limit at the contact edge. In this paper we estimate the low cycle fretting fatigue life based on a new critical distance theory, modified for a high stress region using ultimate tensile strength σ_B and fracture toughness K_IC. The critical distance for estimating low cycle fretting fatigue strength was calculated by interpolation of the critical distance on the fretting fatigue limit (estimated from σ_w0 and ΔK_th) with critical distance on static strength (estimated from σ_B and K_IC). By unifying this low cycle fretting fatigue life estimation method with the high cycle fretting fatigue life estimation method, which was presented in the previous paper, we can estimate the total fretting life easily. And to confirm the availability of this estimation method we perform the fretting fatigue test using Ni-Mo-V steel.     

一种预测蚀坑腐蚀疲劳寿命的概率模型

蚀坑腐蚀引起的疲劳损伤过程包括七个阶段,蚀坑形成、蚀坑扩展、蚀坑转变为疲劳小裂纹、小裂纹扩展、小裂纹转变为长裂纹、长裂纹扩展和断裂.用一阶可靠性方法(first-order reliability method,FORM)和蒙特卡洛模拟法分别计算铝合金蚀坑腐蚀疲劳寿命,得到疲劳寿命的累积分布函数(cumulative distribution function,CDF),进行概率敏感性分析.同时研究几个随机变量及其变异系数(coefficient of variation,COV)对预测疲劳寿命的影响.     

提升机主轴疲劳仿真研究

介绍了基于有限元分析结果进行疲劳分析的基本理论，思路及方法，运用ANSYS程序对假定无缺陷和含横向裂纹KJ型双筒提升机主轴进行有限元数值模拟，得到交变应力最大部位，预测了提升机主轴疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展阶段的疲劳寿命。并得到不同裂纹深度的主轴疲劳寿命。     

BGA结构无铅微焊点的低周疲劳行为研究

基于塑性应变能密度概念提出微焊点低周疲劳裂纹萌生、扩展和寿命预测模型,阐明其与连续介质损伤力学的联系,评估应力三轴度对预测模型的影响,并通过试验和数值计算相结合的方法确定出微米尺度球栅阵列(Ball grid array,BGA)结构单颗Sn3.0Ag0.5Cu无铅焊点(高度为500～100 μm,焊盘直径为480 μm)疲劳裂纹萌生和扩展模型中的相关常数。研究结果表明,疲劳裂纹萌生和扩展循环数与每个循环所产生的塑性应变能密度均呈幂函数关系;应力三轴度会影响疲劳裂纹扩展速率,并最终影响焊点的疲劳寿命;应力三轴度与加载方式有关,拉伸载荷下焊点的应力应变行为受异种材料界面和封装结构力学约束作用的影响,应力三轴度随焊点高度降低而明显升高;而剪切载荷作用下焊点中的力学约束十分有限,焊点高度变化对应力三轴度的影响非常小;测得的高度为100 μm焊点的疲劳裂纹扩展相关常数可以很好地用于预测其他不同高度焊点的疲劳寿命,表明所提出的预测模型可以有效地减小由几何结构和体积变化造成的塑性应变能集中现象对焊点疲劳寿命的影响。     

核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法,以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明,高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响,新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定,需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展 寿命。