基于磁记忆检测的服役铁磁零件剩余寿命预测

服役零件疲劳寿命的预测与评估是装备高质量运行的前提。为准确预测服役零件的剩余寿命,基于磁记忆检测方法探索影响零件剩余寿命的参数,建立剩余寿命预测的新方法。以汽车车桥桥壳为对象,通过ABAQUS对服役零件进行疲劳寿命模拟分析,识别零件的疲劳危险区域;借助金属磁记忆检测技术和断裂力学理论,提取零件疲劳危险区中表征疲劳损伤程度的裂纹长度、应力强度因子、磁记忆信号法向分量梯度最大值、应力集中度等作为参数;引入支持向量机(SVM)理论,建立零件的剩余寿命预测模型。结果表明:SVM模型具有较高的预测精度,预测值与疲劳试验实测剩余寿命值相比误差不超过10%;预测精度同时受到零件损伤程度、训练样本数量、载荷大小和输入特征参数等的影响;建立的方法能够有效应用于低载荷高周疲劳下的桥壳等服役零件的剩余寿命预测。     

基寸电阻法的铝合金疲劳损伤表征

基于电阻法定义了表征铝合金构件疲劳损伤程度的损伤变量,并给出了铝合金疲劳损伤累积模型,以及基于电阻变化的疲劳剩余寿命预测公式。通过6A02铝合金疲劳试验,对得到的理论预测公式进行了验证。结果表明,基于电阻的损伤变量能够较好地反映出铝合金材料的疲劳损伤过程,理论预测模型对于铝合金材料高循环周次疲劳剩余寿命具有较高的预测精度,而对于低循环周次疲劳剩余寿命的预测能力有限。本文给出的模型具有一定的工程参考价值。     

一种基于参数影响的数据驱动下的疲劳寿命预测方法

金属构件的主要失效方式是在循环载荷作用下的疲劳破坏,因此金属构件的疲劳寿命预测对于保证结构安全性和可靠性十分必要。能量法是一种既能用于低周疲劳寿命预测,也能用于高周疲劳寿命预测的方法,其以寻找有效的显式能量损伤参量为手段,结合适当的损伤积累方式进行寿命评估。针对材料疲劳寿命预测问题,提出一个基于能量法和人工神经网络算法的疲劳寿命预测方法。为了达到反映不同加载路径影响的目的,从转动惯量的角度引入两个路径相关参量。使用基于应变控制的九种材料的疲劳试验数据对提出的神经网络模型进行训练、测试。结果显示模型对训练数据和测试数据均有良好的预测精度,并可对单轴加载、多轴加载、高周疲劳和低周疲劳寿命进行有效预测,表明本模型在多轴疲劳寿命预测方面具有较广泛的适用性。     

基于非线性连续疲劳损伤的再制造毛坯剩余寿命评估

在考虑裂纹闭合效应对疲劳损伤影响的情况下,对Chaboche提出的非线性连续疲劳累积损伤模型进行了修正,得到了疲劳累积损伤及再制造毛坯剩余寿命评估模型,并由对称循环拉压疲劳试验数据得出了修正模型的相关参数。通过二级加载(高低加载和低高加载)拉压疲劳试验对再制造毛坯剩余寿命评估模型进行了验证,结果表明模型计算值和试验值吻合良好,证明修正后的模型能够准确预测再制造毛坯的剩余寿命。     

在线修正大型起重机剩余寿命的研究

基于修正Miner疲劳损伤累积理论,采用在线修正的名义应力估算疲劳寿命的方法,设计了一套大型起重机在线寿命预测系统。通过数据的实时测量对剩余寿命进行修正,更好地结合实际,提供了一种准确、实用的预测起重机安全剩余寿命的新手段。     

面向再制造的挖掘机工作装置剩余疲劳寿命预测研究综述

从工程机械再制造、疲劳寿命预测、面向再制造的寿命预测等三个方面总结了国内外有关面向再制造的挖掘机工作装置剩余疲劳寿命预测的研究现状,归纳出现有研究中存在的问题。最后,提出了面向再制造的挖掘机工作装置剩余疲劳寿命预测的下一步研究方向。     

基于改进BP神经网络的焦炭塔热机械疲劳剩余寿命预测

焦炭塔热机械疲劳剩余寿命的分析对于保证焦炭塔的正常运行、防止事故的发生有着十分重要的意义。结合人工神经网络技术,提出了根据有限的材料热机械疲劳试验结果,用改进的BP神经网络预测焦炭塔热机械疲劳剩余寿命的方法,编制了相应的程序,并在实际应用中证明了此方法的有效性。这为研究焦炭塔热机械疲劳剩余寿命提供了一种新的方法。     

基于QAR数据的高压涡轮叶片疲劳-蠕变寿命预测

基于发动机运行产生的快速存取记录器(Quick Access Recorder, QAR)数据，提取右发高压涡轮转速比N₂(高压涡轮实际工作转速与设计转速之比)编制涡轮叶片载荷谱。建立流热固耦合模型，结合QAR数据及热力分析确立计算所需热边界条件，采用有限元软件对流热固耦合问题进行求解，得到不同工况下高压涡轮叶片的温度、应力、应变分布。采用Manson-Coffin模型和Larson-Miller模型分别进行叶片疲劳、蠕变寿命的预测，重点分析了叶片有无冷却对于寿命的影响，最后通过线性损伤累积理论得到叶片的疲劳-蠕变寿命。结果表明，叶片考虑内冷问题后疲劳寿命有所提高、蠕变寿命显著提高，预测得到的疲劳-蠕变寿命和实际寿命相近，可用于发动机涡轮叶片剩余寿命的预测及维修计划的制定。     

螺杆泵定子橡胶疲劳裂纹扩展寿命预测

对非线性弹性断裂能量释放率和裂纹扩展速度的关系进行研究,建立了橡胶材料的疲劳裂纹扩展寿命预测模型.对带有预制切口的橡胶试件进行疲劳试验,试验疲劳寿命与理论预测疲劳寿命误差值为8.72%,验证此法预测螺杆泵定子橡胶的裂纹扩展寿命是可行的.对螺杆泵进行有限元计算和力学分析,确定螺杆泵最大等效应力和最小等效应力,进而计算螺杆泵各段模型危险疲劳位置的应变能释放率范围,预测螺杆泵定子橡胶的疲劳扩展寿命,并与螺杆泵实际寿命基本吻合,为螺杆泵疲劳寿命的预测研究提供了具有一定实用性的理论及方法.     

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.     

Rolling contact fatigue life model incorporating residual stress scatter

There has been a considerable body of research concerned with predicting the service life of rolling contact components. It is well known that the prevailing cause of failure in rolling contact components is fatigue crack. Although the trend has been toward the use of surface integrity in fatigue life prediction, one aspect missing in most models has been a consideration of the residual stress scatter in the subsurface. Since the fatigue life of a manufactured component depends on its weakest point, the local extreme is most relevant for the fatigue life prediction. This study thus incorporates the residual stress scatter into the rolling contact fatigue life model to predict the fatigue life closer to the experimental life. It is noted that residual stresses vary significantly at the same depth. After the residual stress scatter is incorporated into the model, the predictions agree well with the experimental lives.     

A Theoretical Study of Residual Stress Effects on Fatigue Life Prediction

Recently, the trend has been toward the use of the full subsurface stress field in rolling element bearing fatigue life prediction (stress field-based life models). By using the stress field-based bearing life models, more accurate assessments of such things as fitting practice and thermal treatments on the bearing performance are achieved. However, one aspect missing in most models has been the consideration of the changing residual stress during operation of the bearing. This study was conducted to investigate the time dependent residual stress on contact fatigue life predictions.

This study concluded that the changes in residual stress during operation were most likely a fatigue reaction of the material to the pre-fatigue residual stress and cyclic contact stress fields. The materials fatigue response changes the instantaneous values of the material constants in most stress field-based life equations, thus making them in-calculable. As such, the pre-fatigue residual stress field should be used in the stress field-based models.     

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。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

铝合金铸件疲劳寿命预测和累积损伤评估

建立在铝合金铸件中微观孔洞演化的数学模型，并讨论含孔洞铝合金铸件的材料模型。具有微观孔洞的铝合金铸件可以作为含损伤的材料，采用损伤度作为描述材料损伤的变量。应用含损伤的弹性材料本构关系，分析铝合金阶梯型含损伤铸件的力学性能和疲劳寿命。应用Gurson模型和屈服条件，评估铝合金铸件源于微孔洞的累积损伤及对材料塑性变形行为的影响。初步建立铸件疲劳寿命模拟分析系统。该系统包括铝合金铸造凝固过程模拟模块和疲劳寿命分析模块。     

孔挤压强化工艺对7A12铝合金组织及疲劳性能影响的研究

研究了孔挤压强化工艺对7A12铝合金锻件的疲劳增益效果,并通过透射电镜、扫描电镜及X 射线衍射仪等设备,研究了疲劳断口的形貌特征、微观组织变化以及孔壁表层的残余应力场分布。研究结果表明,挤压过盈量为5%时,孔挤压疲劳寿命增益效果最好,是未强化的13.5倍;孔挤压后,孔壁强化层内形成了深度＆gt;9 mm 的残余压应力层,强化层内形成的位错胞状结构可以有效延缓疲劳裂纹的扩展速率,从而提高材料的疲劳寿命。     

用剩余疲劳损伤强度预测机械零件疲劳可靠度及寿命的方法

提出在缺乏零件工作载荷谱时，进行该零件疲劳可靠性计计算的方法。用使用过一段时间的零件进行疲劳试验。根据这些试验数据统计出剩余疲劳损伤强度，并利用剩余疲劳损伤强度确定该元件在已使用期内的累积疲劳损伤量。然后用疲劳累积损伤可靠性模型进行零件疲劳可靠性设计计算。     

高速铁路钢轨剩余疲劳寿命预测研究

利用断裂力学理论建立高速铁路钢轨剩余寿命的预测模型;首先对特定线路上钢轨的动载弯曲应力、温度应力、残余应力进行计算,然后利用预测模型估算高速钢轨的疲劳剩余寿命,分析钢轨材料、列车速度系数、钢轨基础弹性系数对钢轨剩余寿命的影响。结果表明:相同营运条件下,U71Mn钢轨剩余寿命比PD3钢轨长;钢轨剩余寿命随列车速度系数的增加而降低,随钢轨基础弹性系数的增长而延长。     

滚动轴承疲劳寿命的影响因素

对影响滚动轴承疲劳寿命的各种因素进行了综述，包括各种疲劳诱导应力(最大切应力、最大动态切应力、Von Mises应力和八面切应力)，切向力、残余应力和环向应力疲劳极限应力、表面粗糙度、弹流润滑、表面处理、润滑油中污染颗粒、温度、速度、不失效寿命和钢材纯净度(氧含量)的影响，为轴承寿命的准确预测提供参考。     

有利于提高硬态切削滚动轴承疲劳寿命的残余应力临界条件

超精硬态切削在滚动轴承表面形成的残余压应力 ,经工作应力衰减后才成为影响滚动接触疲劳寿命的应力状态。基于此 ,本文在考虑特定滚动轴承使用条件的基础上 ,推导出滚动轴承采用超精硬态切削加工工艺时 ,已加工表面的残余应力需要满足的两个临界条件 ,即在接触区的每一离散点的残余应力必须与工作应力符号相同 ,且随时间变化残余应力的幅值应小于或等于工作应力幅值的两倍时 ,才有利于提高滚动轴承的使用寿命。该结论澄清了长久以来文献中所提出的残余压应力总是有利于提高工件疲劳寿命的这个似是而非的概念。