耐热钢蠕变疲劳寿命预测模型研究

蠕变疲劳寿命预测模型的选择是一个复杂的过程,不仅与模型的内变量相关,而且与模型构建的理论基础有关。基于损伤力学和断裂力学概述了几种耐热钢的蠕变疲劳寿命预测模型,探讨了模型的应用领域和适用性,并对耐热钢寿命预测模型的发展方向进行了展望。     

基于固有频率变化的点焊接头疲劳寿命预测

为得到固有频率随疲劳裂纹扩展的变化规律,在拉剪点焊试样有限元模型中,使用逐渐由少到多断开单元节点的方法模拟裂纹扩展过程.根据损伤力学原理和裂纹在横截面上的投影定义了损伤,建立了基于载荷幅和平均应力的疲劳寿命预测模型.利用此模型预测了实际试样的疲劳寿命.寿命预测结果与实验寿命结果对比表明,此疲劳寿命预测模型能较好地估算点焊结构的疲劳寿命.     

航空发动机涡轮盘低周疲劳与蠕变寿命分析

利用低周疲劳与蠕变同时作用时的应力应变关系,得出了一个新的应力应变回线及应力应变变化曲线,并以此为基础提出了一个以全应变幅为控制变量的计算低周疲劳寿命的新方法。同时利用蠕变与疲劳损失等效的假设,将蠕变对寿命的影响转化为疲劳周次,从而为疲劳与蠕变耦合问题的寿命计算提出了一个新的方法。     

2.25Cr-1Mo材料蠕变／疲劳交互作用下寿命评价

采用2.25Cr—1Mo无预裂纹和带预裂纹环状缺口圆柱形试样,进行了多维应力状态下无保持周期应变控制的高温低周疲劳试验,利用有限元程序对试样缺口周围及裂纹尖端附近的应力、应变场进行了分析,分别得到用当量弹性应变范围Δε_e、当量塑性应变范围Δε_p、当量蠕变应变范围Δε_c和当量应变范围Δε表示的材料在400℃、0.2％s~(-1)应变速率下的高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命方程。利用Matlab对试验结果进行非线性多元回归,得到用疲劳成分、蠕变成分和蠕变/疲劳交互作用成分三者的非线性组合来表征的材料无保持周期应变控制的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命评价方程,即认为整个试样的失效过程中存在着蠕变/疲劳交互作用,正是这种蠕变/疲劳交互作用的存在导致了试样或构件的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的降低,定量的表征了蠕变/疲劳交互作用对材料疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的影响。     

两种汽轮机转子钢蠕变-疲劳裂纹扩展特性对比

研究了1Cr10Mo1W1Ni VNb N钢和30Cr1Mo1V钢的裂纹萌生时间与初始应力强度因子及保载时间之间的关系,比较了两种钢的蠕变、疲劳特性,讨论了线性损伤累积模型的实用性,并分析了蠕变-疲劳裂纹扩展行为与时间和循环的相关性.试验结果表明:拟合关联式满足精度要求,能够进行裂纹萌生时间寿命预测;线性损伤累积模型仅适用于保载时间比较短的蠕变-疲劳裂纹扩展试验,其裂纹扩展受控于循环条件.长保载时间的蠕变-疲劳交互作用比较明显,裂纹扩展受控于时间条件.     

航空发动机叶轮超高周疲劳寿命预测方法

为了预测航空发动机叶轮的超高周疲劳寿命,以某型叶轮为研究对象,研究叶轮叶片在不同载荷状态下的应力和疲劳寿命. 建立叶轮的有限元模型,通过仿真分析叶轮叶片在离心、气动载荷作用下的应力变化情况;考虑叶轮叶片的表面状态,修正应力结果;基于位错偶极子模型及相关理论,建立TC4材料的超高周寿命预测模型;结合修正交变应力和寿命预测模型,实现了航空发动机叶轮的寿命预测. 对比分析现有模型和该模型下的寿命预测结果,结果表明：2种模型在低、高周范围内预测寿命的变化趋势一致;利用该模型有效解决了叶轮疲劳寿命的预测问题,预测值较贴近测试寿命;叶轮表面状态对疲劳寿命的预测结果影响较大,因为考虑了表面状态,寿命预测结果更贴近测试寿命值.     

钢质蜂窝夹芯梁高温疲劳试验及寿命预测研究

针对实际工程中钢质蜂窝夹芯结构在热环境下的疲劳耐久性及寿命问题,开展了400℃下的三点弯曲疲劳试验研究,得到S-N曲线.基于刚度退化,提出一种用于该类材料在高温下的疲劳寿命预测模型和损伤演化模型.该方法允许预测不同载荷水平下的疲劳寿命,避免了大量重复性疲劳试验.应用于模型的参数与材料性质、高温等试验条件有关.借助简单模...     

9%~12%Cr马氏体钢蠕变疲劳寿命的影响因素研究

根据P92钢在600℃下、X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下以及P91钢在575℃下应力控制加载蠕变-疲劳交互作用试验数据,研究了9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的影响因素。研究发现,当保载时间较短时,保载时间越长,疲劳寿命越短,但当保载时间较长时,保载时间对疲劳寿命的影响可以忽略不计;保载时间较短时,疲劳寿命均与应力比成反比,但应力比对于疲劳寿命所产生的影响不大,且随着保载时间的增加而逐渐减弱。通过对比X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃时的疲劳寿命与P92钢在600℃时的疲劳寿命发现,P92钢的疲劳寿命更长;当温度和应力比相同,最大应力为250MPa的P91钢的疲劳寿命比最大应力为260MPa的P91钢的疲劳寿命相对更短,因此温度和最大应力是影响9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的最主要因素。     

影响连续油管疲劳寿命的因素分析

连续油管的疲劳寿命是衡量连续油管质量好坏的关键因素,建立了连续油管的疲劳寿命预测模型,根据模型计算结果,利用图表法系统地分析了影响连续油管疲劳寿命的因素,并据此提出了提高连续油管使用寿命的建议和措施。     

GH169合金疲劳与蠕变裂纹萌生及扩展的微观动态物理过程研究

研究了镍基高温合金GH169的疲劳,疲劳蠕变复合作用下裂纹萌生、扩展的微观动态物理过程,结果表明,高温疲劳裂纹在滑移带与晶界相交处萌生,以晶内驻留滑移带处微裂纹连接方式扩展。疲劳蠕变复合作用下裂纹在垂直于应力轴方向的晶界处萌生,以晶界滑动方式扩展。疲劳蠕变复合作用使裂纹扩展方式由切变型转变为止应变型。晶粒大小对疲劳/蠕变复合作用下材料断裂寿命的影响远大于第二相的作用。晶粒越小,其断裂寿命越长。     

(“灾后重建专刊”稿件) 地震荷载作用下钢框架梁柱节点的低周疲劳损伤积累分析方法及探讨

根据目前报道的实验研究成果,本文介绍了钢框架梁柱节点低周疲劳损伤积累的分析方法。结合研究者提出的分析模型和设计规范,综述了梁柱节点寿命评估方法和低周疲劳损伤积累评估模型。重点包括S-N曲线、断裂力学和局部应变分析方法的比较,并对进一步的应用进行了探讨。最后为在国内进一步开展相关研究工作提出了建议。     

一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型

在结构的抗震设计、未来震害预测、震后经济损失评估等过程中,一个重要的任务就是选择合理的反应量建立结构损伤评估模型,以定量计算出结构在地震过程中的损伤指标.在分析现有的损伤参数以及几种双参数地震破坏准则的基础上,结合损伤力学的基本原理,提出了一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型,并根据已有的实验结果确定了模型参数.     

基于模型试验的FRP加固钢筋砼梁抗弯疲劳性能预测

为了解决循环荷载作用下纤维增强复合塑料（FRP）加固钢筋砼桥梁构件疲劳性能问题,根据FRP抗弯加固钢筋混凝土梁的疲劳试验资料,建立FRP加固梁式构件疲劳寿命预测模型、钢筋峰值应变累积并模型和构件挠度累积模型,并与既有相关模型的预测精度进行比较.研究结果表明：以钢筋峰值应变和挠度作为基于变形的疲劳性能指标,不仅可以与传统的基于应力的指标相似的精度预测FRP加固构件承受的循环荷载次数,还可与结构监测系统信息结合,实现疲劳失效预警.     

过程集成模型铝合金轮毂疲劳寿命预测

为了提高轮毂疲劳寿命预测的准确性,建立了轮毂过程集成模型来模拟轮毂制造过程中的物理特性参数和微观结构参数,并以此为基础预测轮毂的疲劳寿命.过程集成模型综合考虑了轮毂制造过程对疲劳寿命的影响,把以前独立的制造过程（低压铸造、热处理、机加工和应力加载实验）进行集成,将微观组织与残余应力的影响加入到疲劳寿命模型中.轮毂疲劳实验表明,过程集成模型所预测的轮毂疲劳寿命和实验结果吻合很好,与局部应力应变法预测结果相比,过程集成模型结果的准确性更高.     

复合材料单向板本构预测软化模型

复合材料单向板的本构预测在复合材料结构初步设计和预选方案中有着重要意义。复合材料本构预测的软化模型，概括了材料力学模型，预测精度可以通过模型自身调整，较以往的预测模型更加完整；定义了等效长度，进行等效长度回归，给出了相应的预测公式，并给出了两种预测方法。并首次在细观力学分析中引入软化模型，对复合材料细观力学分析及对工程实践都有很大的意义。     

气体钻井钻柱损伤疲劳寿命预测模型研究

针对气体钻井钻柱频繁断裂失效问题,以现代损伤力学研究为基础,分析钻柱损伤演化过程,建立气体钻井钻柱损伤疲劳寿命预测模型。由钻柱损伤疲劳寿命模型得出损伤度是影响钻柱疲劳寿命的主要因素,引入损伤梯度并进一步通过算例研究钻柱所受轴向载荷、损伤度及应变之间的关系。根据理论与算例分析可得,随着轴向载荷增大,损伤度与应变逐步由空间周期关系转变为类周期关系,出现损伤局部化,导致钻柱的疲劳失效。     

Time dependent chloride diffusion coefficient in concrete

In order to study how to correctly apply the two different time dependencies to service life prediction models, the definition of parameters in the time dependent equation using the long-term test method and the short-term test method, and its relationship were discussed. The experimental results show that, as the two time dependencies have different meanings, they have different manners when handled in service life prediction models. Time dependency of chloride diffusion coefficients in concrete was obtained by fitting experimental data. A large number of accurate experimental data were required to fit the formula of time dependency to ensure the accuracy of service life prediction model.     

几种循环塑性模型的剖析和比较研究

首先阐明循环塑性模型需满足的力学条件：连续与光滑条件，曼辛效应与棘轮效应。基于这些条件，对多面、无限多面、两面、单面、边界面、次加载面模型等几种常见的循环塑性模型的基本特性进行深入而系统的剖析，对它们预测材料循环加载特性的能力进行分析与比较。结果表明：多面模型与无限多面模型反映的是过强的滞回效应，无法反映变形的积累性；两面、单面与边界面模型反映的是较弱的滞回效应与较大的积累变形；次加载面模型满足循环塑性模型所要求的力学条件，可以控制曼辛系数，能较好地反映材料的循环加载特性，将次加载面思想与广义塑性力学结合，可望建立更合理的循环塑性模型。