高强螺栓节点腐蚀疲劳可靠度分析

针对高强螺栓裂纹尺寸与临界裂纹尺寸的概率密度函数相交可能发生疲劳破坏的问题,本文对高强螺栓腐蚀疲劳可靠度计算模型进行研究。分析了高强螺栓节点在腐蚀环境下的疲劳可靠度,并采用Gerberich-Chen公式,估算高强螺栓腐蚀裂纹扩展门槛值,同时基于断裂力学理论和结构可靠度理论,导出高强螺栓腐蚀疲劳可靠度计算模型,并以M24高强螺栓节点为例,对高强螺栓节点应力及受力进行计算,计算结果表明,螺栓最大使用应力为572MPa,高强螺栓节点腐蚀疲劳可靠度为0.994 5。该计算模型可以充分利用现有设计资料、数据,较方便地计算高强螺栓腐蚀疲劳可靠度,进而预测高强螺栓的疲劳寿命,为高强螺栓节点腐蚀疲劳计算分析提供了理论参考。     

重型载货汽车转向前轴的动态特性分析

基于线性振动理论建立了重型载货汽车转向前轴动态特性分析的有限元方模型,计算了前轴的模态参数,分析了其模态特性,计算了正弦交变载荷作用下前轴关键部位的动态应力值,用S-N曲线法计算了前轴的疲劳寿命。按照国标QC/T 513—1999进行了前轴台架疲劳寿命试验,用动态应变测量法测试了动态应力。试验结果表明,前轴动态应力理论计算值接近实际测试值,计算疲劳寿命接近实测疲劳寿命,证明前轴动态特性分析的有限元模型是正确的,可用于进一步分析前轴不同载荷下的强度品质。     

LC9材料疲劳特性的测试及其寿命预测方法探讨

对ＬＣ９－ＣＳ棒材进行轴向应变控制疲劳试验，较全面地测试出材料的应变疲劳特性，包括稳态应力应变曲线，瞬态应力应变曲线，Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｆｉｎ公式描述的εａ－Ｎｆ曲线以及当量应变寿命（εｅｑ－Ｎｆ）曲线。并对上述特性曲线构成的不同寿命预测方法与试验进行了深入比较，结果表明，瞬态应力应变曲线和εｅｑ－Ｎｆ曲线能较好地反映材料的疲劳特性。并能兼顾应变疲劳和应力疲劳分析的需要。     

垂直升船机传动系统动力学仿真及疲劳寿命预测

针对垂直升船机传动系统大模数齿轮的疲劳寿命问题,提出一种联合虚拟仿真技术.运用SolidWorks及其插件GearTrax建立传动齿轮齿条机构的三维模型,在ADAMS中进行齿轮齿条机构动态啮合力仿真,并研究了传动速度对啮合力的影响.基于有限元软件ANSYS分析了传动机构大模数齿轮的弯曲应力,与理论计算值相比误差为1.6%,误差较小,可以作为齿轮疲劳寿命预测的依据.利用获得的载荷历程和弯曲应力结果,基于名义应力法对该大模数齿轮进行疲劳寿命预测,结果表明该大模数齿轮能很好地满足设计使用要求,联合虚拟仿真技术能有效地研究大模数齿轮的疲劳寿命问题.     

切口参数对静态弯曲断裂和超低周疲劳的影响

探讨了切口参数对静态弯曲应力应变曲线和切口半径对断裂名义应力的影响，并给出了以切口根半径作参量的断裂条件，分别分析了切口半径对超低周应变疲劳和应力疲劳曲线的影响，得出应变疲劳的曲线比应力疲劳曲线更能反映低周疲劳特性的结论。     

工程p-S-N曲线的小子样预测方法研究

基于非嵌入多项式混沌(NIPC)展开及贝叶斯更新方法,提出一种中等寿命区p-S-N曲线的小子样预测方法。该方法运用较少应力水平下的小子样疲劳寿命数据样本,采用优化方法求解Basquin应力-寿命模型参数的样本数据;由此建立NIPC展开式并进行大子样抽样计算,通过大子样拟合优度检验,得其概率特性,继而拟合模型参数统计量与应力水平的关系。为改进模型参数统计量的预测精度,引入另一应力水平下的小子样试验数据,运用贝叶斯更新方法对模型参数统计量进行修正;由此通过Nataf变换对任意应力水平下模型参数进行抽样,代入模型计算获得疲劳寿命样本,进一步统计获得其概率分布,即完成基于小子样的p-S-N曲线预测。完成了铝合金2024-T3疲劳试验,各应力水平下试验寿命均落于预测概率疲劳寿命的上下95%分位数区间内,表明新方法得到的p-S-N曲线可有效预测疲劳寿命的概率特性。     

单细节锪窝铆接结构疲劳特性有限元分析

锪窝铆接结构是航空工程中常用的一种连接形式,锪窝孔边常常会萌生疲劳裂纹,因此研究锪窝铆接结构的疲劳特性有着重要的工程意义。应用ABAQUS软件建立单细节锪窝铆接结构有限元模型,对其进行应力分析,给出铆钉干涉量与结构最大应力水平之间的关系。同时将应力分析结果导入到MSC.Fatigue中利用名义应力法计算得到模型的孔边细节疲劳寿命。通过计算不同干涉量下的结构疲劳寿命,研究干涉配合对锪窝铆接结构疲劳特性的影响规律,给出最佳干涉范围,对铆接结构耐久性分析具有重要的工程参考价值。     

钢-混凝土组合梁疲劳性能的有限元分析

目的为提高组合梁的抗疲劳寿命,研究组合梁疲劳性能．方法采用ANSYS软件包对组合梁的疲劳性能进行数值模拟与研究,通过建模对其施加疲劳荷载,计算具有不同配筋率和混凝土抗压强度的7根组合梁应力幅和疲劳寿命,得到了相应的s—N过程曲线,并与组合梁的试验结果和国际相关规范进行了比较．结果混凝土抗压强度从36．4MPa提高N41．8MPa,疲劳寿命提高了1．48倍;其他条件相同的情况下,应力幅提高9．9／MPa,试验和有限元计算疲劳寿命提高12．8万次和24万次．结论配筋率、混凝土强度和应力幅值是影响组合梁疲劳寿命的主要因素,配筋率比混凝土抗压强度影响更显著．     

随机冰荷载作用下简易平台的节点疲劳寿命估算

本文介绍一种利用局部热点应力响应估算平台节点疲劳寿命的热点应力法,利用数值方法计算出热点在随机动力荷载作用下的应力响应,然后对热点应力响应进行统计,通过S—N曲线法对简易平台进行疲劳寿命估算．     

西溪河大桥主桥疲劳性能分析及寿命预测

随着我国高速铁路网络的逐步形成,钢结构铁路桥梁的疲劳问题日益显著,成为研究的热点。以典型的上承式钢拱桥——西溪河大桥为研究对象,通过有限元软件ANSYS对主桥结构建立数值模型,分析其在疲劳荷载下的应力分布及应力集中系数。对材料的基本S~N曲线进行合理修正,得到针对桥梁构件的S~N曲线;应用名义应力法,计算桥梁结构中各杆件的疲劳寿命,进而研究大桥的疲劳性能。研究结果表明:西溪河大桥的疲劳寿命大于107次,疲劳性能满足实际要求;应力集中主要出现在腹杆与弦杆的焊接部位,因而施工时应重点保证焊接质量;虽然疲劳破坏为脆性破坏,但拱桁架中部分杆件失效后可进行多次应力重分布,结构仍然有一定的静力及疲劳承载能力,因此结构的整体疲劳破坏具有一定延性。文中提出的疲劳寿命计算方法适用于桥梁的寿命评估。     

螺栓联接疲劳寿命及估算模型的确定

本文通过对螺栓联接实际应力应变分析，比较有限元法和材料力学法两种方法的适用条件，确定在不同情况下，螺栓联接疲劳寿命估算的合理方法．     

基于机器学习的高强度螺栓疲劳寿命预测

受多变量和接触非线性的影响,如何延长高强度螺栓疲劳寿命依然是亟待解决的难题。为准确预测螺栓的疲劳寿命,文章将经典参数分析方法与机器学习技术相结合,首先根据数值分析结果对螺栓疲劳寿命参数的影响因素进行降维处理,然后使用多项式回归（PR）和多层感知（MLP）回归的机器学习模型建立螺栓应力幅与影响因素间的映射关系,最后将机器学习模型与图形化编程语言LabVIEW相结合,设计一套能够准确分析高强度螺栓连接系统应力幅值并预测其疲劳寿命的窗口化分析工具。实验结果表明,PR模型得到的预测值与数值模拟计算值的误差低于2%,MLP回归模型得到的预测值与数值模拟计算值的误差低于4%。     

缺口件疲劳损伤累积规律的研究

为解决传统疲劳方法对于缺口件疲劳寿命估算不准确的问题,引入疲劳损伤累积的概念.利用有限元分析方法,计算了中心圆孔试件在4种疲劳载荷作用下缺口处的应力-应变响应.采用坐标变换的方法得到缺口处在4种疲劳载荷作用下任意材料平面上的应力、应变分量.选取6种损伤参量进行研究,计算得到6种损伤参量随截面位置的变化情况,进而可以确定最大疲劳损伤.为了获得6种损伤模型的累积规律,计算在不同循环内的最大累积损伤,进而获得最大疲劳累积损伤与循环次数的关系.结果表明:中心圆孔缺口件在4种疲劳载荷作用下6种损伤模型的累积规律都为线性.以该结论为基础可估算缺口件的疲劳寿命.     

考虑松弛的沥青混合料疲劳损伤累计模型研究

根据应变控制疲劳试验的受力特点,通过分解沥青混合料应变,控制疲劳试验输入和输出响应,分析沥青混合料应变控制疲劳试验过程中的松弛现象.基于损伤力学和粘弹理论,分析由应力松弛引起的疲劳损伤和演化规律,建立考虑应力松弛沥青混合料疲劳损伤累计模型.相同条件下一组大样本疲劳试验结果与模型计算结果的对比表明,提出的损伤演化模型不仅拟合效果良好,且揭示沥青混合料在重复载荷作用下初期模量衰减的粘弹非线性本质,有利于沥青混合料疲劳研究和寿命预测.     

层合效应与疲劳寿命

通过对T300／QY8911碳纤维／双马复合材料三类多向层压板共5种铺层方式板条的试验研究和理论分析,揭示出不同铺设相邻单向层之间良好的粘合是确保多向层板具有高抗疲劳特性的基础,但自由边区域高的层间应力将引起分层发生与扩展,它将严重降低层板的疲劳寿命。当主要受力方向确定时,层间应力的大小与铺设顺序有密切关系,合理设计铺设顺序是降低层间应力十分有效的措施。     

基于有限元的波纹钢腹板组合箱梁疲劳损伤分析

针对波纹钢腹板组合箱梁（以下简称箱梁）的抗弯性能进行有限元分析,分析箱梁的静力位移、应力和应变结果,建立箱梁破坏损伤机理并得到应力薄弱点。同时,根据有限元分析结果,进行箱梁局部应力应变分析,得到箱梁不同水平下的疲劳寿命。最后,结合疲劳损伤和疲劳断裂理论进行箱梁的疲劳裂纹扩展行为及破坏过程和寿命预测研究,分析了正弦波疲劳荷载作用下箱梁中的钢腹板、PBL剪力连接件以及钢板翼缘等部件的疲劳裂纹萌生及寿命预测结果与试验结果吻合较好。研究表明：根据美国规范AASHTO2004中C类标准进行工程设计和疲劳寿命估算与试验符合较好,同时采用Palmgren-Miner线性累积损伤疲劳准则能有效地计算变幅疲劳载荷下箱梁的疲劳损伤及断裂破坏过程,为实际工程中箱梁疲劳性能设计提供参考。     

高温多轴变幅疲劳损伤累积

为进行高温多轴变幅疲劳寿命预测,以应力幅作为损伤变量,采用经典的Chaboche模型进行多轴疲劳损伤计算.多轴加载下等效应力的确定是根据单轴加载下的本构关系,利用多轴等效应变求出等效应力.修正Chaboche疲劳累积损伤模型中应力指数表达式的形式,根据Chaboche损伤累积模型,求解变幅加载下的疲劳损伤.推导出多级加载的Chaboche疲劳损伤累积公式,将其用于变幅加载块的疲劳损伤估算.寿命预测结果与试验结果接近,误差基本在2倍因子之内,说明了寿命估算方法的可行性.     

基于Workbench车辆减振器弹簧盘的疲劳分析

车辆减振器弹簧盘在不断受到弹簧交变挤压力作用下,极易发生疲劳损坏.本文建立了弹簧盘的有限元模型,基于ANSYS-Workbench平台,对弹簧盘进行静力学强度和疲劳分析,预测了弹簧盘疲劳寿命的大小,获得了弹簧盘变形、应力集中及疲劳损伤的大小及位置,得到弹簧盘应力集中和疲劳损伤均发生于弹簧盘凸包区域的结论,验证其疲劳寿命符合设计要求,为其进一步改进设计提供参考依据.     

Generating function approach to reliability analysis of structural systems

The generating function approach is an important tool for performance assessment in multi-state systems. Aiming at strength reliability analysis of structural systems, generating function approach is introduced and developed. Static reliability models of statically determinate, indeterminate systems and fatigue reliability models are built by constructing special generating functions, which are used to describe probability distributions of strength (resistance), stress (load) and fatigue life, by defining c...     

轻型码头结构提高疲劳寿命的方法研究

结合大连新港新建30万吨级(兼靠45万吨)进口原油码头工程,研究离岸深水港码头导管架结构在系泊船舶撞击下的疲劳损伤.采用通用有限元程序ANSYS计算船舶撞击作用下导管架平台的内力与结构构件的名义应力,通过应力集中系数换算,得到管节点的热点应力.采用挪威船级社(DNV)规范的S-N曲线对该热点应力进行校核,从而获得码头导管架在船舶撞击作用下的疲劳寿命.通过对比疲劳寿命的计算结果可知,采用灌浆管节点,可有效降低管节点的应力集中系数,提高结构的疲劳寿命.