基于疲劳寿命计的疲劳状态诊断方法研究

结构的疲劳状态诊断是指在疲劳载荷作用过程中，在结构丧失承载能力之前，对结构的损伤和承载性能的变化的检验和评估。利用自行研制的疲劳寿命计作为传感元件，对某结构进行了疲劳损伤状态的诊断的研究。研究结果表明，疲劳寿命计在疲劳载荷的作用过程中产生稳定的电阻变化，可以通过该电阻变化表示疲劳进程，并以此建立等幅加载和非等幅加载条件下的对应关系，诊断其疲劳状态。     

机械结构件的疲劳分析

介绍疲劳的概念和对疲劳破坏的认识，机械结构中疲劳破坏的形成及断裂过程，对比静力破坏与疲劳破坏的不同之处，通过对连杆施加实际工况中的疲劳载荷后进行分析，得出结论交变载荷下的机械结构件疲劳破坏是断裂的重要影响因素，从而验证了工程机械设计中疲劳分析的重要性。最后提出减少疲劳破坏所采取的措施。     

颗粒增强复合材料热机疲劳性能的模拟分析

针对颗粒增强复合材料，基于杂交应力元的基本原理，推导考虑塑性应变、热应变和蠕变应变的Voronoi单元。利用新单元模拟分析机械疲劳载荷和热疲劳载荷的相位关系及夹杂的拓扑结构对结构的热机疲劳迟滞回线影响。     

热声激励下金属薄壁结构的随机疲劳寿命估算

金属薄壁结构在热声载荷作用下会发生复杂的大挠度非线性响应,结构内部快速变化的复杂应力严重降低了结构的疲劳寿命。在结构热声激振非线性响应分析基础上,采用雨流循环计数法对应力响应时间历程进行疲劳循环计数,通过Morrow TFS,SWT平均应力模型将疲劳循环进行零均值等效处理,结合Miner线性损伤累积理论,计算结构的热声疲劳寿命。以2024-T3型铝合金薄板为研究对象,计算得到了屈曲前后四种温度条件有限带宽高斯白噪声载荷作用下的非线性动态响应,并估算了疲劳寿命。分析结果表明,屈曲前结构的疲劳寿命随着温度升高下降,屈曲后结构持续跳变时的疲劳寿命持续下降直至最低,结构进入间歇跳变区域后疲劳寿命上升,结构热声疲劳寿命与非线性响应特征具有特定的对应关系。     

船体结构疲劳寿命的评估

船舶事故分析表明，疲劳破坏是其结构破坏的主要形式。由于船体中节点的多样性以及节点荷载的复杂性，使得船体结构的疲劳校核计算也相当复杂，所以工程中提出了一些简化方法。介绍了船体结构疲劳强度校核的基本原理，疲劳载荷和疲劳累积损伤计算方法；编写了船体结构疲劳强度校核程序，并用其评估了大型油轮(VLCC)在典型节点处的疲劳寿命。     

有机玻璃边缘连接结构疲劳寿命可靠性分析

针对有机玻璃边缘连接结构弯曲疲劳实验结果,提出了结构低周疲劳寿命模型,对有机玻璃边缘连接结构可靠性进行分析.考虑材料属性、疲劳幅值载荷的随机性,分别采用Monte-Carlo法和四阶矩法,借助有限元分析软件Marc对结构进行了可靠性分析,得到低周疲劳载荷作用下结构疲劳寿命的可靠度,比较两种计算结果,发现四阶矩法计算结果与Monte-Carlo法计算偏差很小,适用于有机玻璃边缘连接结构疲劳可靠性分析;同时分析了基本变量均值与标准差影响结构可靠性的灵敏度,得到载荷为影响结构疲劳寿命可靠性的主要因素.     

瓦楞纸板结构疲劳特性探究

通过对瓦楞纸板的疲劳振动损伤试验、疲劳剩余强度试验和多级载荷下的疲劳损伤试验,对瓦楞纸板结构的疲劳性能进行了初步探讨,获得了在一定频率条件下,不同载荷时瓦楞纸板结构的疲劳寿命,给出了相应的F-N曲线,提出了瓦楞纸板结构疲劳损伤数学模型;得出了经历一定次数的疲劳振动后,瓦楞纸板结构的疲劳剩余强度的变化趋势及范围,分析了发生变化的原因,给出了疲劳剩余强度的修正模型;讨论了Miner准则对于瓦楞纸板结构多级应力疲劳损伤试验的适用性,并探讨了加载顺序对疲劳寿命的影响。     

热声载荷下薄壁结构非线性振动响应分析及疲劳寿命预测

基于时域分析法研究了金属薄壁结构在热声载荷下的非线性振动响应特性,并采用四种应力寿命模型预测了薄板梁的热声疲劳寿命。以典型薄板梁为研究模型,首先研究了单一噪声激励下薄板梁的时域响应特性及热载荷对其响应特性的影响机理,并仿真分析了薄板梁在热声激励下的非线性响应特性。在此基础上,运用雨流法统计了薄板梁根部的应力响应,并基于Miner线性累积损伤理论采用Goodman、Morrow、Walker和修正Walker应力寿命模型预测了薄板梁在不同工况下的热声疲劳寿命。研究结果表明：薄板梁的热模态基频在其热声疲劳问题中起主导作用;薄板梁热屈曲后的非线性跳变响应将增大应力幅值,从而严重削弱结构的预期寿命;噪声载荷是影响屈曲前薄板梁热声疲劳寿命的主要因素,而热载荷是影响屈曲后热声疲劳寿命的主要因素。因此在薄壁结构抗热声疲劳设计中必须重点考虑热声载荷联合作用的影响。     

基于随机振动理论的焊接结构疲劳寿命概率预测方法研究

为了能够在设计阶段对承受随机载荷作用的焊接结构的焊缝进行疲劳寿命预测,该文以随机振动理论为基础,结合主S-N曲线法,通过推导证明了用于焊接结构疲劳寿命评估的等效结构应力与激励载荷之间存在线性传递关系,从而提出了一个频域的焊接结构随机振动疲劳寿命概率预测新方法。该方法能够解决多随机载荷作用下复杂焊接结构振动疲劳寿命预测问题。通过T型接头的算例对比分析,证明了该方法能够考虑激励载荷的频率对焊缝疲劳寿命的影响。直接以线路实测随机加速度谱做为激励载荷,对某轨道集装箱平车车体结构关键焊缝的振动疲劳寿命进行预测,结果表明:该方法的预测结果与实际情况吻合,便于工程应用。     

碳/环氧复合材料缺口层合板拉-拉疲劳特性研究

一、前 言 复合材料结构和工艺的复杂性,使它对疲劳载荷的响应在本质上不同于金属材料。复合材料可能发生脱胶、分层、基体开裂、空隙增长、纤维断裂以及整体断裂等多种疲劳损伤形式,而且复合材料的损伤是由几种形式的损伤共同相互作用的综合结果,其疲劳损伤的发展缺乏规律性。 为了了解复合材料的疲劳特性,我们做了碳/环氧复合材料层合板的拉-拉疲劳试验研究,对多向复合材料层合板在循环拉-拉载荷作     

热声载荷下C/SiC薄壁层合板结构动力学响应计算与寿命分析

高超音速飞行器薄壁结构在工作环境下承受着复杂的高温强噪声载荷，高温会使材料性能发生变化，导致局部区域出现热声疲劳破坏，影响结构的耐久性和完整性。针对此类问题，基于薄壁结构大挠度非线性振动理论，构建热声载荷下四边固支C/SiC薄壁层合板结构的数值仿真模型，并对其进行了动力学响应计算，研究了不同热声载荷组合下的振动响应规律，并采用线性累计损伤理论对结构进行疲劳寿命的预估和分析。结果表明，热声载荷对碳/碳化硅薄壁层合板的非线性响应影响不同，热载荷通过改变结构基频来影响结构非线性响应。四边固支C/SiC薄壁层合板在热声载荷作用下表现出非线性随机振动特性，并且呈现在平衡位置随机振动、随机跳变等多种运动状态，跳变运动给结构造成更大的的损伤更大。     

基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究

疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件，其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣，然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上，通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性，由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程，并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。     

高孔率泡沫金属材料疲劳表征模型及其实验研究

通过基于高孔率开口泡沫金属材料结构特点的简化结构模型和受力状态分析,建立了此类材料在循环载荷作用下的负载结构-疲劳模型,分析得出了对应疲劳性能的衡量指标。在上述模型的基础上,运用由该模型得出的高孔率开口泡沫金属疲劳性能的衡量指标,以电沉积法所得泡沫镍为例,对此类材料的疲劳性能进行了相关的实验研究。通过压-压循环和弯曲循环两种载荷作用的实验,验证了理论分析所得疲劳性能衡量指标的可行性。结果表明:泡沫镍在压-压循环载荷作用下的类应力疲劳性能随孔率增大而降低,而在弯曲循环载荷作用下的类应变疲劳性能则随孔率增大和孔径减小而提高。     

瓦楞纸板结构疲劳损伤规律的探究

通过对瓦楞纸板结构的疲劳振动试验,对瓦楞纸板结构的疲劳性能进行初步探讨,获得了在一定频率条件下,施加不同载荷时瓦楞纸板结构的疲劳寿命,给出了相应的S-N曲线,提出了瓦楞纸板结构疲劳损伤数学模型。     

疲劳寿命计电阻变化的灰色建模研究

疲劳寿命计具有电阻-疲劳记忆特性，是一种新型的无损检测元件。其电阻值随疲劳而增加，载荷卸除后电阻变化值保留。它可用于多种目的的疲劳测试和结构疲劳检测。在给定载荷下，循环数和电阻变化量具有本征性的灰色关系，运用灰色系统的理论和方法，通过对循环数数列的一次累加，生成一个光滑离散函数。据此建立GM模型，并求解灰色系统微分方程。运用还原模型，可由测得的电阻变化量计算循环次数，进而推算结构的剩余寿命。     

基于模态叠加法的焊接结构疲劳寿命预测方法研究

针对焊接结构疲劳寿命预测,从动力学的角度提出了一种基于模态叠加法的动态结构应计算方法,并验证了其可行性与正确性,该方法以时变载荷作用下焊接结构的动平衡为基础,考虑结构自身振动加速度对用于评价焊缝疲劳寿命的结构应力的影响,实现了动态载荷下焊接结构的动态结构应力计算,有效地拓宽了主S-N曲线疲劳预测方法的应用领域。     

钛合金BT9和08X18H10了不锈钢多轴低周疲劳损伤的微观机理

研究了钛合金BT9和08X18H107不锈钢在比例和非比例载荷下的低周疲劳特性，非比例载荷下钛合金BT9附加强化程度很小，08X18H10T不锈钢则产生了明显的附加强化，而二者的疲劳寿命均降低明显。采用透射电镜（TEM）对钛合金BT9及08X18H107不锈钢的疲劳位错亚结构进行了对比分析，结果表明：非比例载荷下，钛合金BT9中局部高密度位错，以及08X18H107不锈钢面塑性变形方式从平面状滑移向波纹状滑移转化，是其低周疲劳损伤程度加剧及寿命降低的主要原因。     

钢丝绳拉伸疲劳寿命仿真分析与试验研究

为研究钢丝绳在拉伸载荷下的疲劳寿命预测问题,以6×36 WS结构钢丝绳为研究对象,建立了钢丝绳的有限元模型,仿真分析了其在轴向拉伸载荷下的应力分布。对仿真结果中应力最大的钢丝进行拉伸疲劳试验,得到钢丝试件的载荷寿命曲线。在此基础上进行了钢丝绳疲劳寿命的仿真分析,并通过钢丝绳的疲劳试验进行了验证。钢丝绳疲劳仿真结果表明,在轴向拉伸载荷作用下,最大应力位于相邻两个绳股接触区域,对应的此处区域疲劳寿命最短。钢丝绳疲劳寿命仿真与试验结果具有较好的吻合度,由仿真数据拟合的载荷寿命曲线为钢丝绳疲劳寿命的预测提供了依据。     

载荷谱直线段的等效载荷

本文分析计算了双对数坐标下载荷谱线段等效载荷。等效载荷依赖于于这段载荷谱及疲劳寿命曲线的斜率。对于比疲劳寿命曲线更陡的某段载荷谱，等效载荷偏向最大的谱载荷。在这种情况下，最大应力部分对损伤产生较大的影响。误差研究表明，在损伤计算中用阶梯函数代替连续的载荷谱所产生的偏离或误差具有疲劳寿命曲线方程的指数形式。     

2024铝合金50％预疲劳后激光冲击强化对微观结构及性能的影响

为了提高2024铝合金疲劳后的性能,先对其进行50%预疲劳再作激光冲击强化处理。采用显微硬度、残余应力测试,EBSD和疲劳试验等技术,研究了2024铝合金50%预疲劳和激光冲击强化后的组织结构和性能;讨论了激光冲击强化提高其预疲劳后性能的机理。结果表明:激光冲击强化可以明显改善2024铝合金50%预疲劳后的疲劳性能,200 MPa疲劳载荷下循环寿命比未强化前提高了1倍多。