基于连续损伤力学理论的陶瓷材料蠕变寿命预测模型

基于连续介质损伤理论,在Mises增量本构关系中引入了拉压蠕变变形不对称因子,从耦合演化方程推出了稳态蠕变状态下陶瓷材料为的临界累积应变失效准则和修正型的M－G蠕变寿命表达式,并用蠕变实验数据对寿命模型进行了验证。     

罗拉刚度的可靠性研究

罗拉是纺织机械上的一个重要零件,其主要功能是牵引和喂入棉条,长径比16～22左右, 属于细长轴,要求具有足够的弯曲刚度。采用概率法计算,将载荷、尺寸、材料性能等参数视为随机变量,运用蒙特卡洛(Monte carlo)模拟法对罗拉弯曲刚度进行可靠性研究。     

基于加速寿命试验的摩擦焊接头可靠性研究

研究制定了双应力的电站锅炉蛇形管焊接接头的加速寿命试验规范，在此规范基础上，对大量的15CrMo和12Cr1MoV两种材料的摩擦焊接头进行了高温内压爆破持久强度试验，通过对试验结果的统计和分析，证明了各组合应力水平失效机理的一致性，并且得到了摩擦焊接头可靠度的计算模型。     

螺栓联接的可靠性设计

螺栓联接是工程上应用最广泛的连接方式.其功能是连接两钻成通孔的零件要求具有足够的强度。采用“当量可靠度”概念进行螺栓联接的可靠性设计简便可行,使得螺栓联接的可靠性计算更加科学合理。     

矿柱结构的可靠性设计

考虑岩体的各种力学参数、几何尺寸以及外部荷载作用的随机性和变异性,本文应用结构可靠度理论对矿柱结构进行可靠性设计。不仅考虑了矿柱强度和矿技应力的均值大小,同时也考虑了它们的离散程度,克服了传统的单一安全系数的缺陷。用矿柱结构的可靠度来评价矿柱结构稳定性,概念上更明确,合理。     

基于累积损伤的结构系统时变刚度可靠性分析

基于累计损伤的结构系统时变刚度可靠性分析,对设计寿命期内结构系统刚度可靠性指标的影响非常重要.根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下剩余弹性模量的表达式,并导出了在外载作用下刚度失效时安全余量的具体表达式.采用改进的一次二阶矩方法求解可靠性指标,用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,然后用PNET法计算结构系统可靠性.数值算例表明,结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性下降,当疲劳载荷循环次数大于一定值时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求.因此,该方法为设计人员综合考虑结构系统可靠性提供理论依据.     

机械结构的可靠性设计

本文以可靠性理论为基础,提出并阐述了机械结构的可靠性问题.并从大量实例出发,分析了影响机械结构可靠性的因素,提出了进行机械结构可靠性设计的基本要点和原则,这一问题的阐述开辟了机械设计的新领域,对机械的可靠性设计有实际应用意义.     

外压容器的可靠性计算

本文以可靠性理论为基础，讨论了外压容器可靠性计算的方法和步骤．并针对一台减压塔进行了各零部件及整体的可靠性计算，给出其可靠度及失效概率．计算结果表明，共照常规设计外压容器，尽管考虑到一定的安全裕度，但仍存在着失效可能，不能保证容器可靠运行．     

半刚接钢框架系统刚度的可靠性分析

将梯度优化法与有限元法相结合,探讨了隐式功能函数可靠度算法,通过算例对比分析半刚接与刚接钢框架系统刚度的主要失效模式,同时用PNET法探讨了节点转动刚度和P-Δ二阶效应对结构系统刚度可靠度的影响.结果表明,半刚接与刚接钢框架的系统刚度的主要失效模式基本一致,层间位移较大形成了结构系统刚度的主要失效模式;半刚性连接对结构系统刚度可靠度的影响较大,并且增大了P-Δ二阶效应的影响.     

岩体结构的可靠性设计

考虑岩体性质的空间变异性和随机性,本文讨论了基于可靠度理论的岩体结构的可靠性设计。分析了岩体结构的可靠性设计的研究现状,提出了面临的问题和相应的措施。     

基于裂纹扩展的两级加载下的疲劳-蠕变寿命预测

取加载一个周期内拉应力作用下的应变能密度增量为材料的损伤变量,由迟滞回线所围面积导出了该损伤变量的计算式;依据材料被损伤会使裂纹扩展,裂纹的扩展会导致试件发生断裂的事实,以J积分为裂纹扩展的控制参量,将裂纹扩展看作纯疲劳损伤与蠕变损伤二者共同的贡献,考虑疲劳-蠕变的交互作用,导出了在两级应力加载下的疲劳-蠕变寿命的表达式;该表达式与加载的波形、材料的疲劳-蠕变速率相关.应用该表达式对316L钢在550℃两级应力梯形波加载下的疲劳-蠕变寿命进行了预测,预测值在1.5倍误差因子以内,预测精度较高.     

基于竞争失效模型的滚珠丝杠副可靠性设计建模

以双螺母预紧滚珠丝杠副为研究对象,分析其失效机理,建立了性能退化失效与疲劳点蚀失效共存状态下的竞争失效模型。综合考虑滚珠直径、滚道半径、接触角、摩擦因数、运行速度等结构参数和使用参数与可靠性指标之间的关系,建立了滚珠丝杠副可靠性设计的数学模型,提出了滚珠丝杠副可靠性定量设计的方法,并通过样本分析验证了该方法的有效性。     

具有中介状态和失效相关时 表决工程系统的可靠性分析

传统的模糊可靠性理论由于引入了模糊工作状态,因素处理方法不断细化,使得分析模型越来越复杂,计算方法过于烦琐,难以为工程实际所应用,特别是对于表决工程系统。采用具有“安全-中介-失效”三级工作模式的单元和系统的可靠性分析方法,运用随机事件的S并运算和T交运算规则,给出了具有中介状态的表决工程系统可靠性向量的计算方法和步骤,可靠性分析的结果是求出系统的安全概率（可靠度）PR、中介概率PM和失效概率PF,并构成可靠性向量［PR,PM,PF］。同时考虑了系统各单元间失效相关性问题,合理地给出单元间的失效相关性参数λ∈［0,1］之值,并利用Sλ和Τλ算子计算考虑各结构失效相关性时表决工程系统的可靠性向量。     

失效相关下串联和并联工程系统的可靠性向量方法

实际工程中,结构单元和系统通常应具有"安全-中介-失效"工作模式,这里的"中介"即为"故障"。这时,系统及其单元均具有安全、中介、失效三种工作状态。可靠性分析的结果应是求出其安全概率(可靠度)PR、中介概率PM和失效概率PF,它们联合起来构成可靠性向量[PR,PM,PF],简记为[R,M,F]。在20世纪80年代所提出的"广义可靠性理论"实际上解决了结构单元的问题[1～4]。本文采用随机事件的S并运算和T交运算规则,建立了具有中介状态的串联和并联工程系统可靠性向量的计算方法和步骤。同时合理地给出了单元间的失效相关性参数λ的取值方法,通过两个算例进行了数值分析。由于可靠性向量全面描述了系统可靠性状态,因此所提方法更符合工程实际。     

基于逆可靠度分析的疲劳可靠寿命预计方法

考虑影响工程结构疲劳寿命的不确定性因素,利用逆可靠度分析的原理,提出一种疲劳可靠寿命的预计方法.通过将疲劳寿命表示为随机变量的函数,把可靠寿命的预计问题转化为概率功能度量的计算,然后利用改进均值法计算可靠寿命.与现有方法相比,只需进行一次逆可靠度分析就可直接获得可靠寿命,不需要反复计算不同寿命时刻的可靠度.算例分析结果表明,该方法的计算精度与一次可靠度方法相当,但效率大幅提高,并成功应用于某内燃机缸盖的可靠寿命预计.     

改进Kriging的热结构耦合梁共振非概率可靠性分析

针对梁结构在热结构耦合作用时其极限状态函数为隐式形式且难以求解的问题,基于振动可靠性理论,将改进的Kriging模型与有限元方法相结合,提出了热结构耦合梁共振非概率可靠性分析方法.首先利用Kriging法构建热结构耦合梁可靠性功能函数的近似模型,并利用主动学习法改进了选取新增样本点的方式,使得改进后的Kriging近似模型更加逼近于真实极限状态函数.在此基础上,考虑结构参数的不确定性,对梁结构的不确定变量用区间变量进行描述,建立了含有超椭球凸集的梁结构共振非概率可靠性模型,最后结合优化方法求解出梁结构共振非概率可靠性指标.算例结果表明了该方法的合理性以及计算精度高的特点,为热结构耦合梁的共振非概率可靠性分析提供了可行的途径.     

竖向隔震的机理研究和装置设计

针对空间网格结构的复合隔震,重点研究其竖向隔震机理.首先建立了支座竖向刚度、激励特征频率与隔震系数间的关系,验证了竖向隔震的可行性;结合支座的应用条件,建立了支座竖向刚度计算公式,为支座的竖向隔震装置设计提供了依据;并给出了弹簧隔震装置的设计方法.     

考虑失效相关的圆柱蜗杆传动四阶矩可靠性分析

为了评估圆柱蜗杆传动机构的可靠性,利用Taylor级数将蜗杆传动机构功能函数进行展开并得到其前四阶中心矩,以此作为约束条件,结合最大熵原理分别得到蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度结构功能函数的概率密度函数,在此基础上,分析了蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式的可靠性。另一方面,考虑蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式之间的相关性,建立了其失效相关条件下的可靠性模型,给出了两种失效模式之间的相关系数和蜗轮总体可靠度。以某减速器蜗轮为例对所提方法通过蒙特卡洛仿真进行了验证。结果表明,基于四阶矩和最大熵原理的可靠性方法具有较高的精度,蜗轮两种失效模式之间存在一定的相关性。因此,考虑失效相关的蜗轮可靠性评估方法对于蜗杆传动的综合可靠性评估具有重要的意义。     

一种基于结构预定寿命的可靠性设计方法

针对水轮机转轮结构,研究了产品在设计阶段进行结构预定寿命可靠性设计问题。根据P-S-N曲线指定寿命下的疲劳强度概率分布和由试验得到的水轮机不同工作水头下载荷应力幅值概率分布函数,按照应力强度干涉理论,给出了预定寿命下水轮机许用水头的一种计算方法和转轮结构在指定寿命下的合理设计方法。