电镀铜薄膜疲劳性能与寿命预测

利用MMT-11N微机械疲劳试验系统对11.5 μm厚无基体支持的电镀铜薄膜试件的拉伸疲劳特性进行了试验研究。试件采用准LIGA工艺制作。试验在室温条件下进行,采用载荷控制、脉动循环加载,载荷频率为20 Hz,得到了铜薄膜光滑试件和缺口试件的S-N曲线,根据传统宏观疲劳理论确定了铜薄膜循环应力—应变曲线和应变—寿命曲线。利用修正局部应力—应变法对缺口试件的疲劳寿命进行了预测,预测寿命与试验寿命误差在3.2倍因子之内,预测结果较好地符合试验结果。试验表明,取半寿命周期的迟滞回线作为稳定迟滞回线在微机械疲劳中仍是可信的,局部应力—应变法亦可应用于微机电系统疲劳寿命预测,宏观疲劳理论在一定程度上也适合于描述微机械疲劳。     

7075/2A12异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头疲劳寿命预测研究

对7075/2A12异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头进行了疲劳加载测试,并观察了疲劳断口特征。根据实际试件结构建立局部应力应变法和缺口应力法有限元模型,对焊缝区域进行应力应变分析;结合Soderberg修正方程对Manson-Coffin(MC)模型中应力部分进行修正,再根据有限元分析结果,使用局部应力应变法和缺口应力法对异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头进行疲劳寿命预测。试验结果表明,有效搭接厚度严重影响试件的疲劳寿命;位于受载7075前进侧的钩状缺陷比7075后退侧钩状缺陷对疲劳寿命的影响大。与试验结果相比,局部应力应变法中,2组试件最小板厚处疲劳寿命的预测结果都要比钩状缺陷根部处疲劳寿命的预测精度高。部分试件结合Soderberg方程修正的MC模型预测误差大部分都在2个因子之内,而Smith-Watson-Topper(SWT)模型和其他MC修正模型预测结果均在3个因子之内,Sachs修正的MC模型和Morrow修正的MC模型的预测结果相近;缺口应力法中,部分试件预测结果较好,误差在2个因子之内。     

应用当量应变法预测多维高温低周疲劳寿命

采用铝合金材料三维缺口试件进行300℃下高温低周疲劳断裂试验，借助ADINA程序计算试件缺口周围的三维应力和应变场，根据von Mises当量理论对疲劳寿命进行预测。预测结果表明，当量应变范围与疲劳断裂寿命的数学关系不受试件缺口型式的影响，说明当量应变范围方法用作评价三维结构高温低周疲劳寿命的力学参量是有效的。     

多轴随机应变加载下铝合金缺口件有限元分析及寿命预测

在应变控制下对7075-T7451铝合金实心棒带U型环状缺口试件进行拉—扭比例、非比例恒幅和随机加载疲劳试验。查明名义剪切应力最大值与轴向应力最大值的下降规律,并用两者最先开始下降时的循环数比值来评估裂纹萌生寿命。利用弹塑性有限元法分析不同加载条件下试件缺口根部的循环应力、应变响应。基于有限元计算得到的应力、应变结果,采用拉伸型多轴疲劳损伤模型预测随机加载条件下缺口试件的疲劳裂纹萌生寿命,计算结果与试验得到的寿命比较吻合。     

随机疲劳寿命预测的局部应力应变场强法

在应力场强法研究的基础上，提出了缺口疲劳损伤局部应力应变场强方法，该方法可同时考虑缺口根部局部应力应变梯度对疲劳损伤的影响。通过对缺口件进行随机交变加载下的弹塑性有限元分析，给出一种随机疲劳寿命预测的局部应力应变场强方法，由该法来预测缺口件疲劳裂纹形成寿命，经初步验证，其精度要高于传统的局部应力应变法。     

基于冲击试验法的低周大冲击部件使用寿命预测

针对某航行体舵板装置在承受低周大冲击载荷下的疲劳寿命预测问题开展研究。基于应力应变法假设,分别对有缺口试件和光滑试件进行夏比摆锤冲击试验,获取不同冲击次数下试件形态变化规律以及冲击能量与塑性应变累积之间的关系,并根据结果进行舵板疲劳寿命估算。本文提出的基于冲击试验法预测舵板使用寿命,为低周大冲击部件使用寿命预测提供了一种思路。     

复杂应力状态下高温高强度铝合金LD8热疲劳特性的研究

利用带缺口试件进行了同相和异相热疲劳试验，并借助轴对称热疲劳力学行为的有限元数值分析程序，计算和分析了缺口处的复杂应力和应变，探讨用当量应变范围和当量塑性应变能密度评价热疲劳寿命的可能性。结果表明，在一定加载范围内，当量应变范围和当量塑性应变能密度都可以作为评价复杂应力状态下热疲劳寿命的有效力学参量，而且不受试件形状和尺寸的影响。     

基于局部应力应变场强法的结构声疲劳寿命估算

针对带有缺口薄壁结构的声疲劳寿命估算问题,研究了基于局部应力应变场强的缺口结构随机疲劳寿命估算方法。该方法能同时考虑局部应力应变梯度和多轴应力应变对疲劳损伤的影响。以薄壁开孔柱壳结构为对象,在声激振响应分析基础上,计算出孔边局部位置处的应变场强谱,并估算出疲劳寿命。对比分析表明,该方法对带有缺口薄壁结构声疲劳寿命估算具有可行性。     

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。     

含缺口构件疲劳寿命预测方法

概述了含缺口构件疲劳寿命预测方法,重点介绍了名义应力法、局部应力-应变法和应力场强法,总结了这些方法预测含缺口构件疲劳寿命的原理、应用方法、适用范围、优缺点,并介绍了近几年来这些预测方法在国内外的研究现状和进展.     

螺栓疲劳寿命预测

通过材料疲劳寿命方程回归、有限元计算,应用局部应力应变法,预测了螺栓试样疲劳寿命,螺栓试样疲劳试验验证了该方法的适用性及螺栓接触有限元计算结果的精确性.     

模糊疲劳寿命预测理论的建立与验证

将模糊理论应用于疲劳寿命预测中去,建立了模糊疲劳寿命预测理论。实例分析表明：所建立的模糊疲劳寿命预测模型较好地克服了传统疲劳强度和寿命预测理论的不足之处,具有工程实用价值。     

行星齿轮内齿圈的多柔体动力学分析

以多柔体动力学理论为基础,研究了行星齿轮内齿圈在啮合过程中的动力学行为.构建了基于UG的虚拟样机模型.对系统进行了分析、计算及数值仿真,求解得到轮缘厚度系数与内齿圈应力/应变的定量关系及动应力沿内齿圈的分布规律,并对内齿圈进行了结构优化.结果表明,适当降低内齿圈的轮缘厚度系数,可有效降低振动、冲击与噪声,从而提高机构的疲劳寿命.     

20CrMnMoA渗碳淬火齿轮弯曲疲劳强度的试验研究

论述20CrMnMoA渗碳淬火齿轮弯曲疲劳强度的试验研究。试验在英国产STRON1603型电磁谐振疲劳试验机上进行。短寿命区采用四级恒定应力水平的成组试验法,长寿命区采用应力升降试验法。在试验数据基础上,根据统计学原理,拟合完整的C－R－S－N曲线,并获得各种可靠度下的弯曲疲劳极限值。     

基于PSD的随机载荷下振动疲劳寿命估算

针对工程实践中复杂随机载荷下振动疲劳寿命难估算的情况,基于功率谱密度函数(PSD)对随机栽荷下的振动构件进行疲劳寿命估算,分别讨论了窄带随机栽荷和宽带随机栽荷两种情况,方法简单,具有很强的工程实用性.     

钢制和陶瓷圆柱滚子轴承高速性能的有限元分析

在高速圆柱滚子轴承理论研究的基础上,对普通钢制轴承和陶瓷轴承进行有限元分析,研究了转速对接触应力和等效应力的影响.结果表明,高速轴承的疲劳寿命主要取决于滚动体作用于外圈的离心力,减小滚动体离心力是提高此类轴承寿命的最有效途径;在中、低速时,钢轴承的寿命和可靠性均好于陶瓷轴承.但当转速达到高速时,陶瓷轴承在寿命方面显示出更大的优势.为陶瓷轴承的设计与应用提供参考.     

基于塑性应变能的涡轮盘多轴疲劳寿命预测方法

在分析疲劳裂纹产生机理的基础上,将塑性应变能和临界平面结合起来,同时引入剪应变能比例因子,提出一种新的多轴损伤参量,通过试棒单轴低循环疲劳试验应力应变曲线得到总的塑性应变能,进而得到一种新的多轴疲劳寿命预测模型。通过对比分析,得到了最佳剪应变能比例因子。使用该模型、Chen-Xu-Huang(CXH)模型、Liu-Wang(LW)模型对某型发动机涡轮盘销钉孔低循环疲劳寿命进行预测,并与真盘试验结果进行对比。结果表明,该多轴疲劳寿命预测模型预测误差为20.5%,优于CXH和LW模型。     

基于虚拟样机技术的轻型载货汽车车架疲劳寿命预测方法

为准确预测随机动载作用下汽车车架结构的疲劳寿命,将有限元分析与多体动力学相结合。首先建立了车体结构的多体动力学模型,并将根据中国路况得出的仿真路面谱作为输入,计算了车体11个关键部位的载荷历程。然后在车体有限元模型中计算了相应的应力影响因子。同时根据车架材料的S-N曲线和车架本身的特点拟合出了车架结构的S-N曲线。最后,利用MSC-FATIGUE软件基于准静态应力法的疲劳寿命分析技术,预测了车架结构的疲劳寿命。所预测结构寿命在合理范围内,可以作为车架后续轻量化改进的依据。     

18Cr2Ni4WA渗碳淬火齿轮弯曲疲劳特性试验研究

论述了18Cr2Ni4WA渗碳淬火齿轮弯曲疲劳特性的试验研究情况。试验采用3级恒定应力水平的成组法，拟合出的R—S—N曲线，获得了不同可靠度下的弯曲疲劳特性，为该材料齿轮的弯曲疲劳可靠性设计、有限寿命设计提供了真实可靠的基础数据。     

不同损伤参量对橡胶隔振器疲劳寿命预测结果影响的研究

基于橡胶哑铃形试件的疲劳试验结果,分别以最大主工程应变、最大主对数应变、最大主Green-Lagrange应变、八面体切应变、应变能密度、Luo等效应力、Saintier等效应力为损伤参量建立七种橡胶疲劳寿命预测模型。应用此七种模型预测某汽车动力总成橡胶悬置的疲劳寿命,对比不同寿命模型的预测效果。研究结果表明,以最大主工程应变、最大主对数应变、最大主Green-Lagrange应变、八面体切应变、应变能密度为损伤参量建立的寿命模型预测的疲劳寿命均在实测寿命的4倍分散线之内;以Luo应力、Saintiter应力为损伤参量建立的寿命预测模型的预测寿命落在实测寿命的2倍分散线之内。因此,以Luo应力、Saintiter应力为损伤参量建立的寿命预测模型预测效果更好,Luo应力、Saintier应力更适合作为疲劳损伤参量来预测橡胶隔振器的疲劳寿命。