疲劳寿命预测的应力梯度效应研究

分析不同形式缺口试件根部的非均匀应力场分布,重点研究材料危险点周围应力梯度对构件缺口敏感性与尺寸效应的影响。通过FE—Fatigue疲劳分析软件,基于应力梯度修正方法对两组具有不同缺口形式试件的拉压疲劳寿命进行了预测分析。数值计算结果与试验数据的比较,说明采用应力梯度修正方法预测疲劳裂纹的形成寿命,其精度要高于传统的局部应力应变法,并能在一定程度上反映疲劳寿命预测中的尺寸效应。     

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。     

载荷形式对疲劳寿命预测方法的影响

用力学分析方法解析了多种载荷条件下试件断面上各点应力分布规律,并根据这个分布规律由现有的大量旋转弯曲疲劳寿命实验数据推算同样材料的其他载荷形式下的疲劳寿命。同时,在旋转弯曲载荷条件下,通过建立试件表面应力应变与名义应力应变关系式,如何得出在单向拉压圆形试件名义与应力与旋转弯曲圆形试件表面应力相等时,通过试件断面上的应力梯度值和材料的静拉伸强度值,可以简便地预测出材料任何尺寸大小、一定应力水平下的疲     

考虑应力梯度效应的多轴疲劳寿命预估方法研究

针对局部应力应变法在多轴缺口件疲劳寿命研究中未考虑应力梯度的问题,提出了考虑等效应变、非比例附加强化和应力梯度效应的多轴疲劳损伤参量.考虑剪应力和正应力梯度效应对材料疲劳损伤的影响,引入综合反映剪应力和正应力共同作用的等效应力梯度因子;基于Von Mises等效应变准则,结合Man-son-Coffin方程,建立了一种...     

考虑平均应力效应的Tovo-Benasciutti疲劳寿命预测模型

为了考虑平均应力对循环载荷作用下结构振动疲劳寿命的影响,对Tovo-Benasciutti疲劳损伤模型进行了平均应力修正。采用径向基函数法构造平均应力修正系数与随机应力带宽系数之间的近似模型,建立了考虑平均应力的Tovo-Benasciutti疲劳损伤模型。利用所建立的模型对某简单梁进行了疲劳寿命估计。结果表明：考虑平均应力效应的Tovo-Benasciutti模型能得到与试验更一致的结果。     

变幅载荷作用下缺口试件的疲劳寿命预测方法

基于单轴疲劳的研究成果,从疲劳机理出发,研究一种基于应变能密度与强度的干涉模型,将反复加载的应变能耗散等效为内应力的增长,建立内应力与外加应力和材料本征强度的关系,由此导出多轴疲劳寿命分析公式,然后考虑缺口处应力梯度的影响,研究缺口试样多轴加载疲劳寿命公式,并用三个不同应力集中系数的缺口试样的实验数据验证所研究模型的正确性。研究表明,该模型对包含缺口构件受多轴变幅载荷作用下的寿命有很好的预测能力。     

考虑热点应力梯度的焊接接头疲劳评定

研究热点应力梯度对焊接接头疲劳评定的影响.基于Taylor的临界距离理论并结合有限元计算得到十字接头与T形接头的疲劳切口系数,预测主板受拉压和弯曲加载时的疲劳强度差异,与试验结果吻合.将板状焊接接头的热点应力分解为膜应力与弯曲应力,当量化其中的弯曲应力成分以考虑应力梯度的影响,由此定义有效热点应力.十字接头与直角角接接头的分析结果表明,由有效热点应力表述的疲劳切口系数与接头类型以及加载方式基本无关,主板的厚度效应预测可由现有的幂律型关系给出.对多组焊接结构的疲劳数据进行重新分析,结果表明,以有效热点应力作为控制应力时,可望用一条S-N曲线表述不同加载方式下多种焊接结构的疲劳数据,且离散度减小.     

基于应力场强法的抽油机驴头疲劳寿命预测

由于名义应力法对抽油机驴头疲劳寿命预测结果偏离实际而引入应力场强法,给出了两种方法的预测步骤。基于驴头所受循环交变载荷分析,在Ansys仿真环境下进行静态仿真,计算极限载荷下喉口处应力值;进行准静态仿真,计算喉口处应力值与局部损伤区域内应力场强随时间的变化历程,依据步骤处理仿真结果得到两种方法的疲劳寿命预测值。对驴头现场使用寿命进行统计并拟合其疲劳寿命分布来验证两种方法准确性,并分析了形成误差结果大小不同的原因,结果表明应力场强法预测精度较高,预测结果贴合现场实际。     

一种考虑材料损伤的低循环疲劳寿命预测方法

为了更加精确地预测材料的低循环疲劳寿命,对三参数幂函数公式和拉伸滞后能寿命模型进行研究,提出了基于三参数幂函数的损伤能寿命预测模型。分别利用该模型和Manson-Coffin公式对高温合金、钛合金及结构钢等多种材料的低周疲劳试验数据进行拟合并将其分析结果进行对比;根据GH4133合金250℃时的低循环疲劳试验数据,建立了该条件下材料的循环应力-应变曲线和损伤能寿命预测模型,同时对曲线及模型进行验证。结果表明:建立的循环应力-应变曲线能够正确反映该条件下材料的应力与应变之间的关系;所提出的损伤能寿命预测模型对12种材料的低周疲劳试验数据的拟合效果较好,寿命预测精度明显高于Manson-Coffin公式。     

循环应力应变关系对碳素钢疲劳寿命预测的影响

通过试验对拉压载荷下材料的循环应力应变关系进行测试,建立了表达式σ＝ｋεｐ＾ｍ中常数κ、ｍ与材料的静抗拉强度间的经验式,并用该方程式可以直接由材料的静抗拉强度比较简便地预测材料的疲劳强度。最后与国外常用的拉压状态下的应力应变经验式σ＝１．７３σｂεｐ＾０．１６进行了比较;得到了两种材料疲劳寿命预测结果。     

基于等效结构应力法的镁合金接头疲劳寿命预测

针对镁合金焊接结构疲劳强度评估方法不全面的问题,在等效结构应力法的研究基础上,提出了镁合金焊接接头疲劳寿命预测方法。基于 200 余个包含不同特征的镁合金接头疲劳试验数据,采用有限元数值模拟,计算试件接头焊趾处的等效结构应力。结合 ASME 标准中对曲线拟合的规范,进行镁合金接头寿命曲线拟合,得出了预测疲劳寿命的常系数 C d 和 h 。将拟合结果与铝材的疲劳寿命曲线进行对比,结果表明,镁合金接头在 1×10^7?次循环下的疲劳强度约为 31.6 MPa ,同等条件下约为铝材疲劳强度的 82% 。该镁合金接头疲劳寿命预测方法可用于评估镁合金结构疲劳强度是否满足轨道车辆车体结构使用需求。     

随机载荷循环作用下的机械结构疲劳寿命预测模型

基于名义应力法建立了随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型。分析了结构所受循环载荷作用的不确定性特征,在以循环载荷作用次数为寿命度量指标框架下,运用概率加权法和线性Miner累积损伤法则,分别建立了疲劳寿命与应力之间关系分别服从指数函数和幂函数两种形式时,随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,并运用所建立的模型对某转动轴的疲劳寿命进行了预测研究。     

基于不等间距灰色模型的疲劳寿命预测方法

运用不等间距灰色模型与传统Miner准则相结合的方法对结构件的疲劳寿命进行了预测。首先针对应力统计分级得出的相邻应力间距不相等的情况,构建了不等间距灰色模型,并用遗传算法优化不等间距灰色模型的背景值以保证模型的精度。其次运用不等间距灰色模型与Miner准则相结合,建立了疲劳寿命预测的灰色Miner方法。再次采用算例验证了不等间距灰色模型建模的精确性以及将不等间距灰色模型应用于疲劳寿命预测的合理性。最后将该方法应用到矿用自卸车A形架的疲劳寿命预测之中,不仅提高了A形架疲劳寿命的预测精度,而且证明了该方法对构件疲劳寿命预测的有效性。     

低周疲劳下45钢的寿命预测

选取带有V型缺口45钢试样,通过控制加载过程中的应变幅,研究缺口对试样疲劳寿命的影响.并应用低周疲劳寿命预测理论,提出了修正的Manson寿命预测模型,用来预测带有V型缺口中45钢的低周疲劳寿命.模型的预测结果和试验结果吻合很好.     

灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中的研究

考虑影响疲劳寿命因素的不确定性,应用灰色理论进行疲劳寿命预测。提出了基于线性GM(1,1)模型和非线性灰色Verhulst模型预测构件疲劳寿命的新方法。利用试验数据进行分析和计算,结果表明:基于传统Miner方法的疲劳寿命预测误差为61.4%;基于线性GM(1,1)模型的预测误差为24.1%;基于非线性灰色Verhulst模型的预测误差降低到17.5%。基于灰色模型预测的结果均偏向安全,说明灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中具有较好的预测精度和潜在的工程实用价值。     

平地机半轴疲劳寿命预估及其台架疲劳试验

针对PY160平地机后桥链轮半轴实际载荷工况,编制了相应的8级载荷谱,利用载荷谱对改进前后的半轴进行疲劳寿命分析和预估,用等效强化对改进后的半轴进行室内台架疲劳试验。将半轴预估寿命,台架试验寿命及改进前后半轴的实际工程寿命进行对比和分析,验证了利用修正Miner法则与Goodman图线预估半轴疲劳寿命是可行和可靠的,满足实际工程需要的寿命预估,并为类似零部件的疲劳设计提供了方法和相关疲劳数据。     

连杆螺栓的应力分析与疲劳寿命研究

利用ANSYS软件对连杆螺栓进行静力学分析，得出其应力集中的位置，根据Weibull分布概率密度函数计算了连杆螺栓的等效应力幅。分别采用Miner疲劳损伤理论和ANSYS软件中的疲劳分析模块计算连杆螺栓的疲劳寿命，通过计算表明两种方法的计算结果基本上是一致的。     

疲劳寿命的模糊可靠度计算方法

分析了经典可靠性理论的不足，阐述了模糊可靠性理论的优点。针对机械零件疲劳失效的特点，建立了机械零件工作状态完好的隶属函数。对服从对数正态分布和威布尔分布的疲劳寿命的模糊可靠度计算进行了研究，推导了不同的隶属函数与分布密度函数组合时模糊可靠度的计算公式。给出了算例。     

带缺口构件疲劳寿命的研究进展

对带缺口构件疲劳寿命的构成、缺口疲劳裂纹萌生尺寸的定义、缺口疲劳寿命的局部应力估算方法、影响萌生寿命N1的主要因素、缺口疲劳寿命及锐缺口疲劳裂纹萌生寿命的研究现状等进行了简要综述,同时介绍了一种萌生寿命N1的新的表征参量△K/ρ(1/2),以及N1的估算方法.最后指出了控制缺口疲劳裂纹萌生寿命的主要参量以及它们之间存在...