疲劳加载下金属材料的强度退化规律

剩余强度是材料的重要性能之一,是材料疲劳寿命预测的基础.文中研究锻造35CrMo钢金属材料剩余强度随疲劳载荷加载次数退化的规律,按照其疲劳损伤的产生和发展规律,提出一个剩余强度退化指数模型,并通过文献中的试验数据验证分析,表明该模型可以较好地描述剩余强度退化规律.同时研究剩余强度的分布特性,三参数Weibull分布可以作为剩余强度的分布函数.不同循环次数比时,剩余强度的分布参数不同,即随着循环次数的增加,剩余强度的分布是变化的.     

一个非线性强度退化模型

从疲劳过程本质上是材料静强度不断退化的过程的观点出发，建立了一个非线性的，连续性强度退化模型，该模型的参数可由Ｓ－Ｎ曲线来确定。将模型应用于两级及多级载荷下剩余寿命估算，并用１６Ｍｎ钢进行了试验验证，结果表明可以较准确地估算两级及多级载荷下的疲劳寿命。     

几种疲劳可靠性模型的分析与对比

研究疲劳可靠性的类型,对累积损伤可靠性模型、剩余强度可靠性模型和疲劳寿命可靠性模型进行研究和比较,得出一些结论:在线性的假设下,疲劳寿命可靠性模型和累积损伤可靠性模型的可靠度随循环周期的变化基本一致,具有工程应用参考价值;如果考虑疲劳失效的"突然死亡"特性,则可采用剩余强度可靠性模型。     

现役华南地区输电塔架钢结构材料剩余强度研究

通过对使用环境中服役30年的钢结构材料进行静强度试验,得到腐蚀疲劳环境下钢材的剩余强度。通过分析试验结果,确定腐蚀疲劳环境对金属材料剩余强度的影响,并给出概率分布模型。研究结果表明:腐蚀疲劳会造成部分结构产生内部损伤,大大降低该类试件的剩余强度,未产生内部损伤的结构材料其剩余强度小幅下降,全部试件剩余强度呈现双峰特性,可以用混合对数正态分布描述其概率分布。     

基于二元疲劳失效判据的非线性疲劳损伤累积模型及其强度退化研究

二元疲劳失效判据认为疲劳破坏是由损伤程度和当前作用应力这两个量共同决定的,由此观点出发定义了非线性损伤,并建立了与载荷状态有关的非线性损伤累积模型,推导了在多级加载下的递推公式。经两种金属材料的疲劳试验数据验证表明,用该模型预测疲劳寿命,其结果是令人满意的。从疲劳过程本质上是材料静强度不断退化的过程的观点出发,建立了基于二元疲劳失效判据的非线性强度退化模型,将模型应用于两级及多级载荷下的剩余寿命估算,结果表明,所提出的剩余强度退化模型是合理可行的。

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用剩余疲劳损伤强度预测机械零件疲劳可靠度及寿命的方法

提出在缺乏零件工作载荷谱时，进行该零件疲劳可靠性计计算的方法。用使用过一段时间的零件进行疲劳试验。根据这些试验数据统计出剩余疲劳损伤强度，并利用剩余疲劳损伤强度确定该元件在已使用期内的累积疲劳损伤量。然后用疲劳累积损伤可靠性模型进行零件疲劳可靠性设计计算。     

多级载荷作用下剩余强度模型的结构元件疲劳可靠性分析

对于多级载荷作用下的结构元件,利用剩余强度模型分析其疲劳可靠性问题。首先运用等强度退化量原理推导出多级载荷下的剩余强度模型公式,并从此公式出发利用矩法得到剩余强度随载荷循环数下的均值和方差,其中考虑了等效作用次数的随机性。最后利用得到的剩余强度的数字特征,基于其满足正态分布的假设,根据一次二阶矩法计算出结构元件的疲劳可靠度。通过算例考察了本文方法的可行性和有效性。     

对塑性诱导裂纹闭合几种影响因素的计算研究

基于塑性诱导裂纹闭合原理,通过弹塑性有限元方法的大规模数值计算分析,考察几何构形(带中心裂纹矩形板和中心孔双边裂纹矩形板)、材料强化模型(线性随动强化和非线性随动强化)、加载方式(等幅循环加载和等应力强度因子K循环加载)和应力比R等因素对疲劳裂纹张开、闭合规律的影响。结果表明,等幅加载中裂纹张开、闭合应力水平随裂纹长度变化且无明确规律可循。而在等K(给定应力比下保持最大应力强度因子不变)加载中,无论是使用不同材料强化模型,还是对应不同几何构形,用瞬时最大应力正则化的裂纹张开、闭合应力水平与裂纹长度无关。相同等K加载条件下,两种几何构形的裂纹张开应力强度因子均保持恒定且大小相近。两种随动强化模型对应的裂尖局部循环特性有差异,所获得的裂纹张开应力水平大小不同,但变化规律相似。文中结果可为更深入地理解疲劳裂纹扩展的驱动力机理提供帮助。     

工程陶瓷零件的可靠性分析

在进行工程陶瓷零件的可靠性分析和试验时，必须考虑到材料强度的分散性和材料强度是加载时间的函数这两个因素。本文回顾了工程陶瓷零件快速加栽强度的可靠性分析结果，推导了一个在持续工作载荷作用下，陶瓷零件可靠性的计算公式。     

基于低幅锻炼载荷的累积强化效果模型

根据汽车结构件在车辆运行过程中的受载特点,以汽车传动轴为对象,研究其在低幅锻炼载荷作用下的强度演变规律。通过对汽车传动轴光滑试样的低载强化效果试验,确定传动轴材料40Cr的低载强化应力区间,重点分析锻炼载荷幅值和加载次数对结构件剩余疲劳强度的影响,结果表明结构强度在一定条件下存在最佳的强化效果;并通过试验数据的正交分析与处理,拟合出强化或损伤效果与等效对称应力、加载次数的关系模型。进而以这一模型为基础,结合汽车传动轴工作的随机载荷谱,通过多级低幅载荷循环下强化和损伤强度的积分,建立传动轴在实际工作过程中的疲劳累积强化效果模型;并根据设计应力区间和最佳强化效果的应力区间的匹配,提出以低幅锻炼载荷的累积强化效果为目标的轻量化设计思路,为汽车结构件的轻量化设计提供理论基础。     

起重机焊接箱形梁的疲劳试验

通过常幅及变幅疲劳试验 ,得出焊接箱形梁的疲劳强度 P-S-N曲线方程及给定寿命下疲劳强度的分布 ,论证变幅与常幅疲劳试验的相互关系 ;试验中取得了焊接箱形梁疲劳破坏裂纹的扩展历程数据并分析断裂的机理     

基于剩余强度退化规律的疲劳损伤非线性演化模型

通过对正火４５钢的试验数据分析,提出了一个反映剩余强度退化的对数表达式,给出对称恒幅应力循环下疲劳损伤的定义与表达式。该表达工能够反映损伤演化的非线性特性。进一步分析了随机应力循环下结构的疲劳损伤,导出损伤演化的递推公式,并结合大量的计算给出结构在应力块重复循环下疲劳寿命估算的一个近似方法。     

低碳低合金钢的变幅疲劳寿命估算

分别用15MnVN钢旋转弯曲试样和经过锤击后的16Mn钢对焊接头，试验研究了带存活率的变幅疲劳寿命估算方法。结果表明，在同一应力水平下，所用试样的常幅疲劳寿命服从对数正态分布。本文首先给出了以当量应力幅表示的疲劳寿命表达式，以及带存活率的疲劳寿命表达式，并进一步给出了带存活率的变幅疲劳寿命估算方法和估算结果。最后通过变幅疲劳寿命试验结果进行了验证，表明本文的估算结果是精确的。     

基于裂纹闭合解析模型和神经网络理论的疲劳裂纹扩展速率的计算

用裂纹闭合的解析模型作为计算模型,运用神经网络理论对其中的协调方程进行求解,给出了相应的神经网络的结构和参数;对２２１９Ｔ８５１铝合金板材的疲劳裂纹扩展速率的计算进行了数值模拟,与实测结果对比相差很小。计算时间为电路时常数数量级。     

油(气)管用钢板的包辛格效应

研究了输油（气）管用X70、X80钢板在不同的应变类型（轴向加载和弯曲加载）、不同预应变量和不同反向应变量下所导致的应变抗力的减小（称为包辛格效应,简称BE）,并探讨了影响钢板BE的主要因素。结果表明：强度较高的X80钢比强度较低的X70钢有较大的BE,说明材料的形变硬化能力影响到BE的大小;预应变量和反向应变的大小都对BE有显著的影响。弯曲加载方式引起试样横截面上弹、塑性应变分布的不均匀性,在反向应变时产生的宏观残余应力对BE也有不可忽视的影响。     

等幅载荷下的有限寿命疲劳设计方法

本文论述了等幅载荷下的有限寿命疲劳设计方法,研究了非对称循环下的疲劳寿命估算方法和疲劳强度评价方法,推导出了各种非对称循环下的疲劳强度判据和计算应力表达式。并用４种零件进行疲劳试验,对提出的疲劳强度评价方法的精度和安全性进行了验证。     

Measurement and determination of dynamic biaxial flexural strength of thin ceramic substrates under high stress-rate loading

Quasi-static and dynamic piston-on-3-ball experiments have been performed on an 8-mol% yttria stabilized zirconia (8YSZ) ceramic material and its doped versions to investigate the effects of the dopants on the biaxial flexural strength of 8YSZ thin substrates. To facilitate the extraction of information from limited number of dynamic experimental results, a new strength model with constant stress-rate as an independent variable was developed based on Tuler and Butcher's concept of cumulative damage. By employing an overall least-squares curve fitting technique, the experimental data were fitted to this model. Results revealed that the alumina (Al₂O₃) dopant with amount less than 3 mol% and a 3-mol% yttria stabilized zirconia (3YSZ) dopant with amount less than 30 wt% do not change the biaxial flexural strength of 8YSZ thin substrates significantly under both quasi-static and dynamic loading conditions. However, all the materials exhibited clear loading rate strengthening effects.     

离散源撞击下结构生存力研究中的若干问题初探

探讨离散源撞击下结构生存力研究中的若干问题。首先从结构生存力的概念出 发,给出了结构生存力的定义,接着讨论了影响结构抗撞击生存力的若干因素,并提 出了几种针对不同撞击情况和失效准则的结构抗撞击生存力指标,最后指出了提高 结构抗撞击生存力应重视的一些研究方向。     

超高压轴向柱塞泵缸体结构强度分析

液压泵是超高压液压传动系统的核心动力元件,其性能的好坏直接影响超高压液压系统的性能.以ANSYS软件为平台,针对超高压轴向柱塞泵缸体的结构强度分析,建立超高压轴向柱塞泵缸体的有限元模型,将轴向柱塞泵加压至120 MPa,进行缸体强度校核,发现缸体结构强度不达标,并通过试验验证了仿真的正确性;同时将缸体结构进行优化,得到...