高温结构蠕变疲劳寿命设计方法:从材料到结构

诸多领域中的结构部件长期在高温变载的严苛环境下运行,其服役过程伴随着严重的蠕变疲劳交互作用.面向高温结构长寿命、高可靠服役的迫切需求,蠕变疲劳寿命设计方法日益受到了业界学者们的高度关注.介绍蠕变疲劳交互作用机理,总结复杂蠕变疲劳加载波形下的微观损伤机制.在材料层面,回顾了基于不同理论体系的蠕变疲劳寿命预测方法.在结构层...     

缺口-尺寸效应下疲劳寿命预测：考虑应力梯度的临界距离理论

疲劳断裂是金属材料最普遍的失效模式之一,而由缺口特征引发的应力梯度效应更是工程部件抗疲劳设计的关键瓶颈问题。因此,发展高精度的缺口疲劳强度分析方法是保障工程结构服役完整性的关键。据此,提出耦合临界距离理论与Weibull分布的缺口件疲劳寿命预测模型,并综合考虑尺寸效应及应力梯度效应对临界距离的影响。研究表明,在给定疲劳寿命下,临界距离随应力梯度增大而减小,故提出基于相对应力梯度修正的临界距离模型,以合理量化尺寸效应对临界距离的影响。最后,基于镍基合金GH4169与铝合金Al 2024-T351的缺口疲劳试验数据进行模型验证与对比,结果表明新模型相较于传统临界距离理论预测精度显著提高。     

滑动螺旋传动螺纹耐磨性模糊可靠性分析

为提高滑动螺旋传动机构的耐磨性,在阐述螺纹耐磨性分析与磨损可靠性数学模型的基础上,结合螺纹副实际磨损过程的模糊性特点,应用模糊理论中的隶属函数推导出螺纹耐磨性模糊可靠度计算的数学表达式。通过算例计算,对常规可靠度与模糊可靠度的两种计算方法进行了对比分析。结果表明,在螺旋传动设计中引入隶属函数能更合理地描述螺纹耐磨性可靠度在实际传动过程中的变化。该计算方法为螺旋传动机构零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

机械结构概率疲劳寿命预测研究进展

随着现代机械设计理论不断完善及对产品安全运行需求的提升,对结构的可靠性指标也提出了更高的要求,推动了概率疲劳寿命分析方法的发展.在机械结构的概率疲劳寿命评估过程中,充分考虑各类不确定性因素,进行结构疲劳进程驱动参数与概率疲劳寿命分布统计分析,是概率统计学和复杂结构计算力学交叉领域的热点问题.旨在系统阐释概率疲劳寿命评估发展史及基本分析流程,剖析相关概率分析理论、方法、模型及发展现状与瓶颈,主要内容涵盖概率疲劳问题的不确定性来源、疲劳进程驱动参数表征及寿命评估模型构建与应用三方面内容.总结、梳理该领域的最新研究成果并对概率疲劳寿命评估的未来发展趋势及关键问题作出展望.     

包装机离心振动上料盘的耐磨性能优化

为有效提升包装机离心振动上料盘的耐磨性,基于激光熔覆技术制备一种强化涂层,在不同压力和摩擦速度下,对上料盘工作面的摩擦学特性进行测试与研究。通过工艺试验得出激光功率和扫描速率对涂层结构的影响,确保Si、Ni和Mo元素粉末为稀相状态。采用RTEC试验机对上料盘试样进行高频往复摩擦试验,得出不同工况下的瞬态摩擦系数变化规律。利用扫描电子显微镜观察样品表面形貌并分析其微观磨损机理。将涂层分层处理,采用显微硬度计测试厚度和长度方向上的硬度变化特性。研究表明,相比母材,上料盘涂层磨损率降低30.5%,硬度提升20%以上,对硬质或尖锐物料的适应能力更强,具有良好的经济效益。研究为表面强化技术的发展提供借鉴。     

高速列车S38C车轴外物致损模拟与疲劳性能研究

外物致损是造成高速列车车轴疲劳失效的典型因素之一。采用立体显微镜分析CRH2系列高速列车S38C车轴表面的损伤,借助轻型空气炮向取于S38C车轴表面的四点弯曲疲劳试样发射多种角度、速度的球形和正方形钨钢弹体,模拟外物致损。采用逐步加载法来确定损伤试样的疲劳强度,在场发射扫描电镜下观测损伤特征和疲劳断口形貌。结果表明,车轴表面的损伤大部分是刮擦,少部分是缺口。球形弹体垂直冲击损伤随着速度的增大变得逐渐恶劣,材料缺失和微裂纹分布在损伤边缘,底部出现绝热剪切带引发的裂纹;球形弹体斜冲击损伤出射区主要以形变和剪切作用下的掉块为主;方形弹体冲击损伤形态各异。不考虑损伤形成的工况,试样疲劳强度随着损伤深度的增加而降低,深度作为损伤评价参数具有可操作性,本研究为车轴外物致损检修标准的制定提供参考。     

基于威布尔分布的疲劳剩余寿命可靠性预测方法

在变应力作用下,机械零件的疲劳寿命为具有分散性的随机变量.威布尔分布是一种连续的概率分布,可以用来描述各种不确定因素对机械零件疲劳寿命的影响.文中用三参数威布尔分布描述零件疲劳寿命的分布规律,建立疲劳剩余寿命的分布模型,并采用解析方法获得疲劳寿命分布参数的点估计值.对在同一应力水平下疲劳剩余寿命的分布规律进行了探讨,结果表明:当前年龄越大,可靠度曲线越陡峭,疲劳剩余寿命的可靠度越低;而年龄越小,疲劳剩余寿命的概率密度曲线越平坦,剩余寿命的分散性越大.     

海洋轴向偶极电测深法的试验研究

根据海洋油气与工程勘查的实际需要,提出了海洋轴向偶极电测深法.它是一种可以弥补声波探测方法不足的地质调查手段.文中对这一方法的理论基础作了研讨,并编制了相应的正反演软件. 在此基础上,与有关单位合作,利用配置的仪器及海上采集装置,在马迹山海湾进行了现场试验,取得了良好效果.     

基于线性疲劳累积损伤理论的直齿圆锥齿轮传动可靠度计算

线性疲劳累积损伤可靠性理论认为零部件的可靠度取决于抗疲劳损伤强度大于疲劳损伤量的概率,本文将此理论应用于直齿圆锥齿轮传动的可靠性设计,建立单级载荷谱工况下可靠度计算模型,通过分析和计算直齿圆锥齿轮设计算例,结果验证了基于线性疲劳累积损伤理论的可靠度计算模型在直齿圆锥齿轮传动可靠度计算中的可行性与合理性,为机械零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

基于广义σ-N曲面的涡轮盘疲劳寿命预测

以-N曲面为基础,并由应力幅值a和平均应力m构建Goodman型和Gerber型广义-N曲面方程,对涡轮盘进行疲劳寿命估算。由某型航空发动机涡轮盘算例结果显示,基于Gerber型等寿命曲线的估算寿命比Goodman型更接近于其真实额定寿命,且该方法无需循环应力等效转换,从而提高了疲劳寿命估算的精度。