疲劳门槛的工程设计意义

本文讨论了疲劳裂纹扩展门槛△K_(th)作为工程设计准则的前提条件。分析结果表明:△K_(th)对疲劳设计的相关性和重要性主要与设计方法、构件服役载荷谱及无损检测技术水平有关。     

全复合型裂纹疲劳扩展门槛限估算

提出了可供工程设计使用的全复合型疲劳门槛限估算方法。该方法基于最大应变能释放率准则，根据（Ⅰ＋Ⅱ）及（Ⅰ＋Ⅲ）复合型疲劳实验数据求得有关材料常数后，导出该材料的全复合型疲劳门槛限计算表达式。依此式可以估算各种复合比加载条件下的疲劳门槛限。估算值与实际值的相对误差小于１０％。     

材料多轴疲劳破坏准则回顾

对多轴疲劳载荷作用下材料的疲劳破坏准则作了系统的回顾，按照用于描述材料疲劳破坏的参量，将多轴疲劳破坏准则划分为三类，应力准则、应变准则、能量准则。分别对这三种准则按多轴比例加载及多轴非比例加载两种情况进行阐述，并进行简单的评述。     

腐蚀疲劳可靠性分析方法

阐明了腐蚀疲劳失效的机理及腐蚀疲劳失效设计准则;提出了腐蚀疲劳可靠性分析模型,对与腐蚀疲劳有关的变量的随机特性做了探讨和研究,并通过算例进一步阐明概念与算法,所示数据可供参考;对结构腐蚀疲劳可靠性做了方向提示。     

15MnVN钢疲劳性能的实验研究

总结了15MnVN钢56mm厚正火板材的疲劳实验研究结果,给出了S-N曲线和疲劳裂纹起始寿命曲线的表达式以及疲劳极限和裂纹起始门槛值。研究结果表明,疲劳裂纹起始门槛值是在切口根部不造成疲劳损伤的上限当量应力幅值;拉伸超载对15MnVN钢的疲劳裂纹起始寿命没有影响。本文对上述实验研究结果的工程应用进行了讨论,并提出了在进行变幅载荷下疲劳裂纹起始寿命模拟试验和寿命估算时如何截除载荷谱中的小载荷的建议。     

在役钢结构材料的疲劳裂纹扩展特性研究

本文应用试验方法系统地研究了在役钢结构材料的疲劳裂纹扩展特性。其中包括疲劳裂纹扩展速率测定，疲劳门槛值测量和疲劳裂闭合特性研究。为现有钢结构疲劳剩余寿命的安全评估提供了参考依据。     

高强钢断裂韧性与疲劳裂纹扩展评价方法研究进展

高强钢在服役过程中长期经受循环载荷作用，其疲劳与断裂问题一直是热点研究方向。准确评估高强钢的疲劳寿命和监测高强钢构件的服役状态，是保证大型装备安全运行的关键。随着断裂力学发展，损伤容限设计已成为航空、航天、核电和高速铁路等重要工业领域的关键构件疲劳断裂控制方法。作为损伤容限设计中的关键力学参量，准确掌握断裂韧性和疲劳裂纹扩展的评价方法，能够对解决大型构件完整性和可靠性研究的瓶颈问题中起到承上启下的作用。首先概述高强钢的分类和失效问题，分析断裂韧性和疲劳裂纹扩展的表征形式。从尺寸效应和能量准则等方面系统阐述了小试样估算断裂韧性的方法，并探讨高强钢中拉伸性能、冲击韧性与断裂韧性的定量关系研究进展。从近门槛值区、稳态区和全阶段区域分别阐述疲劳裂纹扩展模型和方法，并重点介绍贴近实际工程应用中的应力比和尺寸效应两方面的研究进展。最后提出高强钢断裂韧性和疲劳裂纹扩展评估及测试技术研究中值得关注的若干问题。     

预拉伸变形后X60管线钢疲劳裂纹扩展特性

用单边裂纹试样，研究了X60管线钢经预拉伸变形量为5％、10％和15％后的疲劳裂纹扩展特性。结果表明：随着预拉伸变形量的增加，疲劳裂纹扩展速率提高，尤其是在裂纹扩展的近门槛区。定量分析表明：预拉伸变形降低了疲劳裂纹扩展门槛值，提高了裂纹扩展系数，从而使管线在机械损伤的部位疲劳抗力降低。     

高温低周疲劳寿命评价准则的探讨

通过对4种不同缺口形式的2.5Cr1Mo钢材料圆柱形试件的高温低周疲劳行为的研究，用当量应变范围准则，当量塑性应变能准则和当量总应变能准则评价多维应力状态下的高温低周疲劳寿命。可见：用当量准则评价高温评价高温低周疲劳寿命是有实验和理论依据的，但仍需做进一步分析探讨。     

疲劳寿命可靠性分析模型

基于寿命失效准则：使用寿命≥疲劳寿命，建立一种直接基于疲劳寿命分布的可靠性分析模型。并从理论上证明了该模型与应力－强度可靠性干涉模型的一致性。     

疲劳门槛值统一理论模型的比较及验证

针对应力比对疲劳裂纹扩展及门槛值的影响,依据裂纹闭合与裂纹扩展驱动力机制的统一思想,阐述了Zhu-Xuan模型与Kwofie-Zhu模型的建立过程,并基于25Cr2Ni2MoV转子钢焊接接头的疲劳裂纹扩展试验数据对模型进行验证。结果表明,两种模型在近门槛值区和Paris区均有良好的预测效果,其中Zhu-Xuan模型形式简单,对CrMoV钢具有普适性,预测门槛值的误差在10%以内,而Kwofie-Zhu模型预测结果更准确,但应用过程涉及参数求解,过程较复杂。研究认为,裂纹闭合与扩展驱动力机制的统一模型描述疲劳裂纹扩展行为的应力比相关性是合理可行的,且具有较好精度。     

基于结构疲劳寿命可视化技术的虚拟疲劳设计

介绍了大型图形用户界面有限元软件、疲劳寿命预测模型、疲劳寿命可视化方法等结构疲劳寿命可视化相关技术。分析了我国机械产品虚拟疲劳设计的应用现状和提高产品设计水平的迫切性；阐述了基于“全场”疲劳寿命可视化技术的产品虚拟疲劳设计构想。以有限元软件ANSYS为平台，采用自行开发的疲劳寿命可视化模块Fatigue／ANSYS对某飞机起落架框进行了疲劳寿命可视化分析及虚拟疲劳设计优化。     

基于疲劳短裂纹行为的疲劳寿命估算方法

在疲劳短裂纹形成和扩展行为基础上，提出了一种疲劳寿命估算方法。计算结果表明，该方法具有满意的预测精度。     

平地机半轴疲劳寿命预估及其台架疲劳试验

针对PY160平地机后桥链轮半轴实际载荷工况,编制了相应的8级载荷谱,利用载荷谱对改进前后的半轴进行疲劳寿命分析和预估,用等效强化对改进后的半轴进行室内台架疲劳试验。将半轴预估寿命,台架试验寿命及改进前后半轴的实际工程寿命进行对比和分析,验证了利用修正Miner法则与Goodman图线预估半轴疲劳寿命是可行和可靠的,满足实际工程需要的寿命预估,并为类似零部件的疲劳设计提供了方法和相关疲劳数据。     

轻水堆环境影响疲劳相关问题的研讨

美国核管会（NRC）在其管理导则RG 1．207中明确要求新建轻水堆核电厂设计中须考虑环境影响疲劳（Environmental Assisted Fatigue,EAF）问题。目前,我国新建核电厂在部件疲劳评价时尚未考虑EAF的影响。对环境影响疲劳的发展概况、疲劳裂纹和疲劳寿命的定义、ASME 设计疲劳曲线、现有ASME疲劳设计方法的保守性、美国环境影响疲劳设计方法等方面作了探讨,同时根据NUREG／CR 6909中Fen表达式,给出了典型材料在温度、溶解氧浓度和硫含量确定的情况下,Fen与应变速率的关系曲线。通过对以上相关问题的归纳和总结,以期加深业界对核电厂环境影响疲劳问题和现有ASME疲劳设计方法的认识。     

不锈钢波纹管在NaCl溶液中腐蚀疲劳寿命试验

研究了不锈钢波形膨胀节的腐蚀疲劳寿命,在3.5%NaCl溶液的人工腐蚀环境下,进行了一组加载频率为0.1 Hz的不同位移条件下不锈钢波形膨胀节腐蚀疲劳寿命试验。通过回顾国内外常用的膨胀节疲劳设计公式,在EJMA标准疲劳设计公式基础上提出了腐蚀加速效应系数Ccorr,从试验数据拟合出Ccorr的大小,据此提出了腐蚀条件下膨胀节疲劳设计公式,用于修正腐蚀条件下膨胀节的疲劳寿命。     

轿车用薄板焊接结构疲劳性能研究

薄板焊接结构的抗疲劳设计是轿车底盘结构件设计开发中的主要难题,充分理解并掌握薄板焊接结构的疲劳性能是进行焊缝抗疲劳设计的基础。通过一系列的薄板焊接结构疲劳性能试验研究,总结出了焊缝疲劳性能受焊接母材材料强度、母材厚度、焊接制造工艺等因素影响的普遍规律,从而为薄板焊接结构的抗疲劳设计打下了基础。     

曲轴的可靠性分析及疲劳强度设计探讨

曲轴是发动机中最重要的零件之一。大量研究表明,曲轴的主要失效形式表现为:疲劳破坏和断裂。特别是随着发动机的动力性和可靠性要求的提高,其强度问题变得更加重要。简要介绍了可靠性设计基本理论,指出设计决定了产品的可靠性水平。阐述了基于可靠性的抗疲劳设计理论,并总结了三种典型的抗疲劳设计方法,以及疲劳寿命的预测方法。最后运用相关理论对曲轴的疲劳寿命进行了估算。     

随机疲劳分析在机载设备疲劳寿命预测中的应用

提出采用宽带随机振动疲劳寿命数值分析方法在产品设计阶段预测其宽带随机振动疲劳寿命来保证设计方案的首次成功率，并以在宽带随机振动环境下工作的某产品的疲劳寿命设计为例，阐述了整个随机振动疲劳数值仿真分析流程，得到了与试验相吻合的仿真结果，证明了在设计阶段预测产品的疲劳寿命并进行优化是可行的。