连接件振动疲劳寿命分析的应力严重系数法

针对连接件振动疲劳涉及的应力集中以及接触非线性问题,借鉴准静态疲劳分析的应力严重系数（stress severity factor,简称SSF）法对于应力集中以及接触问题的分析方式,将其推广到随机振动,采用等效SSF模型计算应力响应,提出连接件振动疲劳寿命分析的SSF法。算例验证结果显示,2个载荷谱激励下,振动疲劳寿命的计算误差分别为27.3%和30.7%。结果表明,SSF法具有快速、高精度的特点,能够达到工程中快速评估连接件振动疲劳寿命的需求。     

PHM技术在航空结构疲劳寿命预测中的应用

飞机机体结构疲劳失效几乎都发生在紧固件孔的孔边位置,结构疲劳断裂会导致飞机出现灾难性的事故,PHM技术可用于预报疲劳故障何时可能发生,从而实现自助式保障,降低使用和保障费用。基于失效物理模型,建立连接件疲劳寿命的预测方法,方法首先求解含孔构件的应力严重系数和疲劳缺口系数,然后对应变-寿命曲线的弹性段进行了修正使局部应力应变法同时适用于高、低周疲劳寿命的预测。结果表明,建立的疲劳寿命预测方法的计算结果与疲劳试验结果相比误差小于17%,说明了方法的有效性。     

多轴应力响应下结构振动疲劳寿命预估的时域方法研究

应用Von Mises应力准则将多轴应力响应等效合成为单轴应力,给出了基于功率谱输入和时域输入的多轴应力响应振动疲劳寿命预估方法,时域输入法的求解过程没有丢失应力分量相位的相互信息,较功率谱输入法更完备。针对激励载荷是以功率谱密度函数形式表达的,提出了Monte-Carlo伪随机历程模拟将激励功率谱转换到时域激励中,再通过时域输入法进行寿命预估的求解思路,保证了等效合成的Von Mises应力的相位信息具有实际的物理意义,可指导多轴应力响应下结构振动疲劳寿命的精确预估以及声疲劳试验研究。     

基于损伤力学方法的带板连接件疲劳寿命预估

基于损伤力学理论,引入一种分式形式的损伤演化方程,研究飞机带板连接件的疲劳寿命预测方法.根据材料手册中的标准试件疲劳试验数据,确定损伤演化方程中的参数.利用有限元软件Ansys分析得到带板连接件的应力分布.通过几种典型载荷情况下的应力计算,揭示外载荷与钉孔边危险点应力呈线性的特性,从而很方便地根据载荷谱得到危险点应力谱...     

应力与腐蚀因素对连接件腐蚀疲劳寿命交互作用的研究

在应力控制下分别研究了不同应力,预腐蚀时间对3．5％NaCl溶液中有涂层的LY12CZ铝合金铆接连接件的腐蚀疲劳性能影响的规律。试样结构是根据飞机蒙皮的真实结构设计制成的单剪切连接件,按实际工艺过程进行表面处理。试验结果表明,提高应力和延长预腐蚀时间均会缩短连接件的腐蚀疲劳寿命。应力与环境腐蚀因素对连接件的腐蚀疲劳寿命的影响作用不是简单的叠加关系,而是相互影响的,结果还表明,在无预腐蚀的条件下有涂层连接件在pH值为6的NaCl溶液中的腐蚀疲劳寿命比空气中的寿命要高,并且在高低应力范围内均有此现象,在30MPa下预腐蚀对连接件的疲劳寿命的影响作用比50MPa下预腐蚀对连接件疲劳寿命的作用要明显。     

考虑平均应力效应的Tovo-Benasciutti疲劳寿命预测模型

为了考虑平均应力对循环载荷作用下结构振动疲劳寿命的影响,对Tovo-Benasciutti疲劳损伤模型进行了平均应力修正。采用径向基函数法构造平均应力修正系数与随机应力带宽系数之间的近似模型,建立了考虑平均应力的Tovo-Benasciutti疲劳损伤模型。利用所建立的模型对某简单梁进行了疲劳寿命估计。结果表明：考虑平均应力效应的Tovo-Benasciutti模型能得到与试验更一致的结果。     

机身壁板孔边疲劳裂纹扩展寿命的计算

研究了机身壁板孔边有疲劳裂纹时扩展寿命的计算问题.首先推导出孔边应力的计算公式,继而推导出裂纹扩展寿命的计算公式,然后给出了某飞机在一突风载荷谱下的算例,与其他计算方法得到的结果接近,与已有飞行实践结果比较也是满意的.     

随机载荷作用下某导弹挂架的疲劳寿命分析

对某导弹挂架在随机载荷作用下进行有限元动态仿真分析,基于随机谱分析基础,利用基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法对某导弹挂架进行了随机振动疲劳环境分析。分析得到:导弹挂架结构在飞机给定随机激励下的应力响应特征以及导弹挂架结构疲劳危险区域为耳片;根据材料疲劳特性,计算得到挂架结构空载及加载情况下的振动疲劳寿命系数,由寿命系数可知结构满足其寿命要求。     

拉压螺旋弹簧的疲劳强度设计

按照弹簧的疲劳寿命要求和弹簧材料的拉伸强度极限和剪切疲劳极限,引入应力系数、载荷比例系数、切应力函数和弹簧刚度函数等参数,基于计算机的分析计算结果,给出了拉压螺旋弹簧的直接设计法。     

大型组合机架的疲劳寿命分析

针对大型模锻压机机架的疲劳失效形式,在承受拉、压复合作用下,以等效应力作为裂纹寿命估算的依据,并采用有限元进行疲劳寿命数值分析。分别计算不同应力集中系数、过载荷、残余应力、表面粗糙度取值下的疲劳寿命,并进行相应的敏度分析。通过仿真分析,得到影响疲劳寿命的关键因素变化趋势,为改进疲劳寿命提供直接依据。     

考虑修正平均等效应力强度因子的焊点缺陷疲劳寿命研究

提出了一种基于超声回波的焊点缺陷疲劳寿命预测评价方法。该方法采用模糊数学理论,基于超声回波特征获得损伤系数,然后综合考虑法向应力、剪切应力和初始缺陷的影响,将焊点缺陷在裂纹扩展路径上的修正平均等效应力强度因子作为疲劳评价的参量。通过对DP600GI材料的合格焊点、焊核过小焊点和烧穿焊点的接头进行疲劳试验,比较不同缺陷对焊接疲劳寿命的影响,得到一条修正平均等效应力强度因子与疲劳寿命的拟合曲线作为含初始缺陷的焊点疲劳寿命预测曲线,研究结果表明,该曲线能有效预测含初始缺陷的点焊接头的疲劳寿命。该方法有助于合理设计电阻点焊的缺陷容限。     

点焊搭接接头中的应力分布及接头疲劳行为研究

基于实际点焊接头硬度分布的分析,建立了包括熔核,热影响区和母材的单点点焊搭接接头计算模型。用三维弹塑性有限元分析方法,全面分析了点焊搭接头的应力分布情况。分析结果表明：接头搭接区内表面上焊点边缘处的应力集中是接头高周疲劳裂纹起裂和扩展的决定因素。焊点边缘附近区域中的存在的高应力,导致高周疲劳裂纹由强度较低的母材起裂并扩展。     

Fatigue life estimation of FBGA memory device under vibration

This paper predicts the fatigue life of fine-pitch ball grid array (FBGA) solder joints in memory devices due to harmonic excitation through experiments and finite element analysis. Finite element models of the memory device with simplified solder joints and with detailed solder joints were developed as a global model and a local model, respectively. A global-local modeling technique was used in the finite element simulation to calculate the stress magnitude of solder joints in the memory device under vibration. Stress versus life (S-N) curve was generated for the memory devices under various vibration levels to derive the fatigue constants of solder material. The fatigue life of the memory device was then determined by using the Basquin equation and Miner’s rule. It was experimentally verified that the predicted fatigue life of the memory device under cumulative damage conditions matches the experimental results within reasonable accuracy.     

机身典型连接接头DFR值分析方法研究

提出通过静力试验或者有限元模型计算,确定连接接头的危险钉孔位置,修正应力集中系数Kt等对结构细节疲劳额定值(detail fatigue rating,DFR)的影响后,进而确定结构的DFR值的方法。使用该方法对机身上某连接接头进行疲劳寿命分析,给出详细的分析过程与结果,并通过DFR值试验验证该方法的可行性和合理性。     

矿用螺旋式钻杆的疲劳应力分析

螺旋钻杆是松软煤层钻孔过程中的重要钻具。因此,针对六方形接头螺旋钻杆建立了有限元模型,并将分析模型导入ANSYS对其进行仿真疲劳分析,得到六方形螺旋钻杆的应力集中点,疲劳寿命及疲劳安全因子图等,为结构优化设计提供了理论依据。     

钢板点焊翘曲缺陷对平均应力强度因子的影响

车身焊接易造成翘曲缺陷,显著影响其疲劳寿命。针对翘曲缺陷对平均应力强度因子的影响,基于力学理论和有限元法,将焊点模型模块化,对比分析仿真得出的合格焊点平均应力强度因子ΔKqua与翘曲缺陷焊点平均应力强度因子ΔKdef。通过寻找影响因素及影响规律,提出翘曲因子C的概念并通过仿真验证其适用性。仿真分析与理论推导得出的平均应力强度因子间的平均误差小于6%。试验结果表明,经翘曲因子修正的翘曲缺陷焊点ΔKdef的平均准确率为84.6%。     

基于有限元分析的二维振动法应力释放装置设计

基于对二维振动系统的仿真分析研制了一种二维振动时效装置,通过振动特性检测验证了装置的可行性,并进行了二维振动法释放冷挤压孔周边应力实验。利用X射线衍射仪测量处理前后冷挤压孔周边的残余应力,通过对比发现二维振动法处理后孔边5 mm范围内应力平均消除率达到22.6%,最高可达32.2%;分析实验数据得出相位差是影响二维振动时效处理效果的最关键因素,其次是工件转速、激振时间、激振电压等。     

孔挤压强化和工艺参数研究

孔挤压强化可以显著提高机械连接的疲劳强度。采用有限元方法建立了孔挤压强化轴对称模型,得到了孔壁残余应力分布状态,建立了孔壁残余应力和孔径、板件厚度、挤压强化过盈量等工艺参数之间的关系曲线。结果表明,周向残余应力和孔径、挤压强化过盈量之间为对数关系,和板件厚度之间为线性关系;径向残余应力和孔径、挤压强化过盈量之间为对数关系,和板厚(以2.5mm为分界线)之间为线性关系,为孔挤压强化效果的定量化认识奠定了基础。     

残余应力对对焊接头疲劳性能的影响

利用线弹性断裂力学（ＬＥＦＭ）理论、迭加原理和有限元分析方法,就残余应力对对焊接头的疲劳性能的影响进行了理论分析。采用有限板中边界裂纹及中心穿透裂纹的Ｂｕｅｃｋｎｅｒ及Ｋａｎａｚａｗａ权函数,计算对应对焊接头中的各种残余应力分布的残余应力强度因子。建立了考虑不同残余应力水平影响的表面裂纹疲劳模型,估算对焊接头疲劳寿命及疲劳强度,并与试验数据进行比较验证。