等效结构应力法在高强钢疲劳寿命预测中的应用

利用成组法对某工程机械常用高强钢材料制作成的对接接头的疲劳寿命开展试验研究。采用美国机械工程师协会(ASME)标准中"网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法"对上述接头的疲劳寿命进行预测。研究表明:基于等效结构应力法的高强钢对接接头疲劳寿命预测结果与试验结果存在一定的偏差。依据董平莎提出的主S-N曲线修正表达式,并结合高强钢对接接头试验结果,引入等效结构应力范围(Δss)修正系数,得到适用于900 MPa级高强钢疲劳寿命预测的修正主S-N曲线。     

焊接残余应力对高强钢点焊接头裂纹扩展及疲劳性能的影响

点焊接头因高度应力集中,极易于熔核边缘萌生疲劳裂纹,点焊产生的残余应力会影响其扩展。为探究点焊残余应力对疲劳裂纹扩展的影响规律,建立DP600高强钢点焊接头三维裂纹有限元仿真模型。基于热-弹塑性理论求解点焊残余应力场,在此基础上计算有无残余应力时折线裂纹的局部应力强度因子(Stress Intensity Factor, SIF)解,通过分析两种条件下裂纹最深点局部SIF随裂纹深度比变化的曲线,研究点焊残余应力对折线裂纹扩展的影响规律;基于断裂力学理论,采用改进的双参数模型预测有无残余应力时的疲劳寿命。结果表明,点焊残余应力使局部SIF显著提高,且随着裂纹深度比的增加,残余应力对其的影响程度也增加;考虑残余应力后裂纹整体扩展趋势不变但扩展速率显著增加,疲劳寿命由35 616次下降至12 564次。     

十字横向承载焊接接头疲劳裂纹扩展寿命估算

利用一种新的计算模型，用有限元法计算了十字焊接接头疲劳裂纹尖端的应力强度因子值，并拟合了裂纹在焊根和焊趾处扩展的应力强度因子表达式。据此利用Ｆｏｒｍａｎ疲劳模型，考虑显微金相组织的影响，估算了裂纹扩展寿命，与实验值比较，结果合理。     

焊接接头的疲劳寿命评估问题

根据前人的试验和研究成果，定义焊趾处的工程检测到的表面裂纹长度为0.5mm．此前对应的循环次数为工程萌生寿命。给出了基于修正的Neuber法。并考虑了焊接残余应力影响的工程裂纹萌生寿命和基于断裂力学的裂纹扩展寿命的计算方法。     

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.     

16Mn钢对焊接头疲劳寿命的超载效应

实验研究拉伸超载对16Mn钢对焊接头疲劳寿命及焊趾处表面残余应力的影响。实验结果与分析表明,拉伸超载虽能引起焊趾处表面残余压应力绝对值增大,但对焊接头的疲劳寿命没有明显影响。这说明决定16Mn钢对焊接头疲劳寿命超载效应的主要因素不是超载引起的焊趾处表面残余压应力,而可能是造成焊趾处表面层材料性能的变化。此外,本文还简要阐明了实验结果的工程应用意义。     

表面裂纹疲劳扩展寿命可靠性分析

在线弹簧模型和Paris公式的基础上,提出了对表面裂纹疲劳扩展寿命进行可靠性分析的方法。针对直接Monte Carlo法效率较低的问题,采用拉丁超立方法（LHS）进行随机抽样,以提高计算的收敛速度。考虑裂纹几何尺寸、交变载荷和疲劳参数等的随机性及相关性,求得了给定可靠度下的疲劳寿命和给定寿命下的可靠度。本文结果与已有文献结果具有较好的一致性。该方法简便有效、通用性强,适合于工程应用。     

高强钢断裂韧性与疲劳裂纹扩展评价方法研究进展

高强钢在服役过程中长期经受循环载荷作用,其疲劳与断裂问题一直是热点研究方向。准确评估高强钢的疲劳寿命和监测高强钢构件的服役状态,是保证大型装备安全运行的关键。随着断裂力学发展,损伤容限设计已成为航空、航天、核电和高速铁路等重要工业领域的关键构件疲劳断裂控制方法。作为损伤容限设计中的关键力学参量,准确掌握断裂韧性和疲劳裂纹扩展的评价方法,能够对解决大型构件完整性和可靠性研究的瓶颈问题中起到承上启下的作用。首先概述高强钢的分类和失效问题,分析断裂韧性和疲劳裂纹扩展的表征形式。从尺寸效应和能量准则等方面系统阐述了小试样估算断裂韧性的方法,并探讨高强钢中拉伸性能、冲击韧性与断裂韧性的定量关系研究进展。从近门槛值区、稳态区和全阶段区域分别阐述疲劳裂纹扩展模型和方法,并重点介绍贴近实际工程应用中的应力比和尺寸效应两方面的研究进展。最后提出高强钢断裂韧性和疲劳裂纹扩展评估及测试技术研究中值得关注的若干问题。     

表面裂纹对阀门弹簧疲劳寿命的影响

本文研究了油淬火回火弹簧钢丝表面裂纹深度时阀门弹簧疲劳寿命的影响。结果表明，弹簧的疲劳寿命随裂纹深度的增加而下降。但当裂纹深度不超过０．０５ｍｍ时，喷丸弹簧及渗氮加喷丸弹簧的疲劳极限均不降低。     

903钢的疲劳裂纹扩展实验及寿命估算

对９０３低合金钢进行了常幅载荷及程序载荷疲劳实验，得到了９０的Ｅｌｂｅｒ常数及其裂纹闭合子随应力比变化的规律。同时对ＡＦＦＤＬ模型进行了修正，利用修正的ＡＦＦＤＬ模型对程序谱进行了寿命估算，估算结果较好地吻合了实验数据。     

弯扭组合轴表面裂纹应力强度因子修正系数的光弹性确定

评价了将轴表面半椭圆裂纹简化为有限边界平板和单边裂纹问题和半无限体表面穿透直线裂纹问题来处理的局限性。通过三维光弹实验成功地测定了轴表面半椭圆裂纹前缘各点的应力强度因子ＳＩＦ，并根据几组弹数据回归出轴表面对ＳＩＦ的影响修正系数ＭＹ与裂纹相对深度α／Ｆ之间的关系曲线。