轮胎疲劳失效研究综述

轮胎寿命对车辆行驶安全性影响巨大,而轮胎失效方式主要是疲劳失效.针对轮胎的疲劳失效,综述国内外疲劳失效的几种研究方法的特点和应用状况,认为裂纹扩展方法为主要的研究方法;而在基于该方法的研究中,疲劳失效评价指标的合理确定,直接影响到轮胎疲劳寿命的评价;疲劳寿命预报的模型分析技术也是目前轮胎失效研究亟待解决的技术难题之一.通过对目前所使用的评价指标的相关文献和理论调查,指出采用断裂能指标对寿命的预测比其他指标更合理.在对比了目前用来建立疲劳寿命预报模型的分析技术后,指出基于裂纹扩展方法,结合考虑温度效应的断裂能评价指标,并采用EDT分析技术建立疲劳寿命预报模型,预测轮胎疲劳寿命,将是分析轮胎疲劳失效比较有效的途径.     

基于S-N与Paris法的疲劳裂纹扩展规律可靠性分析

将线弹性断裂力学中Paris公式引入疲劳理论,建立了裂纹扩展规律特征参数的估算方法。将影响结构疲劳裂纹扩展寿命的不确定因素视为随机变量,用可靠性分析理论对裂纹平面结构的断裂过程进行了可靠性分析,通过对随机变量的灵敏度分析,结果表明该方法在估算结构中常见连接形式的扩展特征参数时,参数值相差较小,具有一定的可行性。     

焊接小管道疲劳试验与裂纹扩展数值仿真分析

在航天、核动力发电等工业中,小管道(直径小于2 in(约50 mm))的疲劳断裂失效已成为影响设备安全运行的主要因素之一.然而,在现有的设计与评估规范中,尚缺乏小管道疲劳断裂详细的评价方法与准则.采用管道疲劳性能测试和有限元数值仿真方法,对某焊接小管道进行了疲劳与断裂性能分析.研究结果表明,疲劳性能测试和有限元数值仿真方法获得的疲劳裂纹扩展寿命基本一致,分析案例中,裂纹的疲劳扩展寿命仅占整个疲劳断裂寿命的3％左右;管道的临界失效模式为塑性失稳失效,提高材料的屈服与抗拉强度可有效提高部件的临界裂纹尺寸.     

随机因素对疲劳裂纹扩展分散性影响的探讨

采用概率有限元和可靠性分析相结合的方法,将影响裂纹扩展的主要随机因素作为随机变量处理,研究裂纹扩展失效概率的计算问题。文中采用梯度投影方法,对各种主要随机因素作为随机变量时用于失效概率计算的可靠性指标进行了计算,在此基础上用一阶可靠性方法计算了疲劳裂纹扩展的失效概率。     

基于神经网络响应面的疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析

当失效形式的极限状态方程中随机变量个数较多或非线性较高时，其形式很复杂，因此传统的计算失效概率的方法不再适用。针对疲劳裂纹扩展寿命失效概率计算的复杂性，提出基于神经网络响应面的可靠性分析方法。首先建立神经网络响应面模拟疲劳裂纹扩展寿命的极限状态方程，然后使用遗传算法(GA)计算可靠性指标。数值试验表明，本方法可以快速、精确地模拟疲劳裂纹扩展寿命的极限状态函数，进而计算出失效概率和可靠性指标。同其他模拟技术相比，在精度相同的情况下，神经网络响应面法可以大大减少模拟时间。     

TBM刀座焊缝疲劳可靠性分析

刀座焊接处是全断面岩石隧道掘进机(Full face rock tunnel boring machine,TBM)刀盘上最易发生疲劳破坏的部分。基于线弹性断裂力学,以裂纹疲劳寿命为基本变量,建立裂纹扩展可靠性模型,通过JC法计算刀座正面焊缝在不同滚刀实验载荷下的疲劳可靠性,并分析了不同因素对失效概率的影响。结果显示:中心滚刀刀座焊缝的失效概率比正滚刀小,正滚刀的失效概率随着安装半径的增大而减小;刀座焊缝失效概率随着初始裂纹深度的增大而显著增大,而临界裂纹深度的变化对失效概率的影响不大;裂纹形状比越大,刀座焊缝的失效概率越小。     

天然气压缩机活塞杆失效机理及疲劳寿命分析

针对油气田增压、集输用天然气压缩机活塞杆疲劳失效的问题,展开了活塞杆失效机理及疲劳寿命分析的研究。研究中根据活塞杆动力学原理,分析在一个周期中活塞杆承受的气体力、惯性力等载荷及活塞杆失效方式及失效部位,并在无损检测的基础上对活塞杆疲劳寿命进行分析,对无缺陷活塞杆采用累积损伤方法计算疲劳寿命,对含裂纹缺陷活塞杆根据裂纹萌生、扩展直至断裂分析剩余寿命。活塞杆初始裂纹形状、位置及加载方式不同对裂纹几何形状因子及强度因子有不同的影响,建立活塞杆疲劳寿命计算模型,并得到含缺陷结构的剩余疲劳寿命。文中研究为压缩机的安全使用及评价提供了重要指导意义。     

疲劳断裂机制图在失效分析中的应用

本文把文献中提出的疲劳断裂机制图同疲劳失效分析结合起来,举出了三个应用的例子。第一个用机制图分析疲劳裂纹的扩展过程,第二个用机制图判断受载的大小,第三个用来分析热处理不当的影响。结果表明,把疲劳断口的电子显微特征,特别是源区的断裂机制同疲劳断裂机制图相对照,就可分析零件的受载大小,裂纹扩展状态,为判断零件的断裂过程及其失效原因,改进材料和工艺提供线索。     

连杆断裂失效分析

通过发动机连杆断口宏微观观察、成分分析、金相组织检查以及拉伸性能分析等方法对发生断裂的连杆进行了失效分析。分析结果表明:连杆断裂性质为疲劳断裂。连杆在工作过程中,受到弯曲应力作用,在端角部位萌生疲劳裂纹,在循环载荷作用下裂纹扩展,直至连杆断裂。     

Monte-Carlo法计算含缺陷油气输送管线的失效概率

利用Monte-Carlo方法全面分析了裂纹深度、裂纹深长比、断裂韧度、屈服强度和输送压力等主要随机参数对含裂纹长输油气管线结构的失效概率的影响。利用故障树分析中的参数敏感性方法确定了随机参数的敏感性。计算结果表明,断裂韧度和裂纹深度对结构的失效概率影响较大,裂纹深长比对结构的失效概率也有重要影响。此外,还分析了焊接接头在不同的裂纹深度下,强度匹配对失效概率的影响,并还给出了管线在不同的失效模式下的年失效概率。