基于疲劳寿命计的疲劳状态诊断方法研究

结构的疲劳状态诊断是指在疲劳载荷作用过程中，在结构丧失承载能力之前，对结构的损伤和承载性能的变化的检验和评估。利用自行研制的疲劳寿命计作为传感元件，对某结构进行了疲劳损伤状态的诊断的研究。研究结果表明，疲劳寿命计在疲劳载荷的作用过程中产生稳定的电阻变化，可以通过该电阻变化表示疲劳进程，并以此建立等幅加载和非等幅加载条件下的对应关系，诊断其疲劳状态。     

基于疲劳寿命计的桥梁载荷谱识别研究

疲劳寿命计是结构承载过程中理想的疲劳状态监测元件，其电阻产生的不可逆变化反映了结构的疲劳加载历程。首先比较分析了普通应变片和疲劳寿命计在实际应用中的优劣，然后在采用恒幅加载实验研究其基本测试性能的基础上，通过多级加载实验进一步证实了疲劳寿命计电阻响应规律的正确性，由此研究分析了桥梁等大型结构在实际的瑞利分布载荷作用下的疲劳加载历程，并对其使用寿命和剩余寿命进行预测。     

疲劳寿命计电阻变化的灰色建模研究

疲劳寿命计具有电阻-疲劳记忆特性，是一种新型的无损检测元件。其电阻值随疲劳而增加，载荷卸除后电阻变化值保留。它可用于多种目的的疲劳测试和结构疲劳检测。在给定载荷下，循环数和电阻变化量具有本征性的灰色关系，运用灰色系统的理论和方法，通过对循环数数列的一次累加，生成一个光滑离散函数。据此建立GM模型，并求解灰色系统微分方程。运用还原模型，可由测得的电阻变化量计算循环次数，进而推算结构的剩余寿命。     

随机载荷下疲劳寿命预估计算方法研究

分析了一种用于随机载荷下零构件疲劳寿命预估的有效计算方法。引入材料所吸收的弹性应变能和塑性应变能等参量，在等能量损伤法则下推算出稳态条件下随机载荷的等价常幅应力，适用于结构设计阶段和改进阶段或应力响应时间历程无法实测的情况。     

疲劳寿命计的电阻变化特性研究

疲劳寿命计的电阻变化量与所加交变应变量和循环数呈增函数关系，其变化机理复杂，具有一定的分散特性。通过实验，可知其分散性与电阻变化量有直接和内在的关系。经实验数据的拟合可得到此曲线函数，由此函数得出的电阻变化的分散特征值与实验值吻合。通过此函数关系可计算任意电阻变化量的分散性，进一步求得实验值的可靠性。     

机翼构件不同载荷谱下的寿命反推

对飞机机翼构件在不同截荷谱下的宏、微观断裂特征进行了观察与分析，并结合载荷谱中的应力变化特点，对A飞机和B飞机翼构件在不同载荷谱下的裂纹扩展寿命进行反推。结果表明，载荷谱中不同的应力变化在失效构件断口上反映出不同的宏、微观断裂特征，采用断口定量分析技术可反推构件的疲劳寿命，并依此反推构件疲劳裂纹形核的先后顺序。     

应变疲劳寿命的概率特性

依据试验数据,采用统计研究方法对钛合金进行了应变疲劳寿命的概率特性分析,发现了分布规律,提出了考虑置信度的可靠性寿命许用值的计算方法。为进一步可靠性分析和评定提供了理论基础。     

疲劳裂纹扩展试验载荷谱加重方法研究

为探索缩短疲劳裂纹扩展试验周期的载荷谱处理方法,对多种裂纹扩展模型进行了综述,概括出一种通用的裂纹扩展预测模型表达式。提出了一种将峰谷值同时等比例放大的载荷谱加重方法,并推导出加重前后裂纹扩展寿命的转换关系。用一种随机谱和两种块谱的基准谱及对应四种比例加重谱进行了LY12CZ中心裂纹板裂纹扩展试验,用常幅载荷谱及其1.1倍加重谱进行了典型机身壁板结构裂纹扩展试验。试验结果表明载荷谱等比例加重方法可以有效缩短疲劳裂纹扩展试验周期而不改变结构破坏模式,而分析结果表明由该方法预测的裂纹扩展寿命与试验结果的误差在15%以内,满足工程精度要求。     

工程结构化材料疲劳载荷谱实时测定系统的研制

介绍了工程结构化材料疲劳载荷谱的测定方法，设计了以单片机为核心的实时测定系数。对数据采集结果进行了实时压缩处理，实现了数据大量采集和存贮。同时使后续处理方便，快速，实时。数据处理从头到尾一次完成。可用于现场测试，立即显示或打印测量结果，也可用于对构件进行长期连续监测。     

风力机叶片载荷谱及疲劳寿命分析

研究了大型风力机玻璃钢叶片载荷谱和疲劳寿命的工程估算方法.运用片条理论分析了影响风力机叶片疲劳寿命的气动载荷分布;应用多体动力学方法,分析了旋转叶片动力刚化效应产生的原因及其对叶片振动模态的影响;根据模态叠加法,计算了叶片在气动力、重力和旋转惯性力等确定性载荷作用下的动应力响应;探讨了玻璃钢叶片的疲劳性能、破坏准则及疲劳寿命估计方法;提出了一种基于Palmgren Miner线性累积损伤法则的玻璃钢叶片安全寿命估计方法.通过所设计的1.5MW变速变桨距风力机叶片疲劳寿命估计的算例表明,该方法是可靠和实用的.     

车轮程序谱疲劳裂纹扩展研究

借助MTS TESTSTAR材料试验机的TESTWARE应用软件，建立了程序谱疲劳裂纹扩展试验程序。用该方法测试了HDSA车轮过载疲劳和程序谱疲劳裂纹扩展速率。试验结果表明，过载使裂纹扩展停滞，递增、递减程序谱疲劳裂纹扩展速率明显加快，列车运行中连续急刹车方式对车轮使用寿命不利。     

PREDICTING THE EFFECTS OF LOAD RATIO ON THE FATIGUE CRACK GROWTH RATE AND FATIGUE THRESHOLD

The effect of the load ratio, R, on fatigue crack growth behaviour is analysed on the basis of the recently proposed inelastic discrete asperities model. A wide range of load ratios, both positive and negative, are examined. Particular emphasis is placed on compressive excursions, i.e. negative R loadings. The inelastic discrete asperities model is a micro-mechanical analysis based on the plastic crushing of a single asperity (or multiple asperities) located on the crack face close to the crack tip and under dominantly plane strain conditions. Experimental data have indicated that the primary crack face contacts which obstruct closure are immediately adjacent to the crack tip, although segments of the crack face more distant from the crack tip are not neglected. However, the more distant asperities are a part of the past crack advance history which does not influence current behaviour. By use of this model, it is shown that the effect of the load ratio can be adequately predicted once some baseline information on mechanical material properties and surface roughness is provided. The model also provides useful trend information and explains many of the observed phenomena, e.g. the ‘saturation’ of the compressive underload effects. For a constant applied nominal stress intensity factor range, ΔK_nom , it is shown that the effective stress intensity factor range, ΔK_eff , initially decreases as the positive R decreases (corresponding to the increasing influence of closure), reaches a minimum around R = 0, and then starts increasing with negative R (corresponding to the plastic crushing of the asperities which reduces closure), eventually reaching a saturation level below ΔK_nom . Conversely, for an assumption of a constant ΔK_eff , the applied ΔK_nom increases as the positive load ratio decreases, reaching a maximum around R = 0, and then decreases with more negative R values, eventually reaching again a saturation level (above ΔK_eff ). It is also shown that the effect of material hardness can be directly analysed based on this model.