桥梁疲劳监测传感器设计

设计了一种桥梁疲劳监测传感器,它通过电阻不可逆变化的疲劳载荷响应机理拾取结构损伤信号。所设计的独特应变倍增器可将微弱的交变应变信号进行机械放大,使敏感元件在桥梁高周疲劳载荷作用下仍工作在敏感区。解决了疲劳敏感元件存在的较高动应变响应门槛值与结构较低动应变损伤间的矛盾,采用弓形弹性元件与硅橡胶预应力组合结构,得到了可靠性好、刚度低、放大率高及使用方便的理想结构,从而满足了桥梁结构长寿命、低应力工作特点的寿命检测要求。静载和疲劳试验说明:所设计的传感器具有很高的疲劳灵敏度、长期稳定性,完全适用于桥梁结构的高周疲劳检测。     

复合材料层板疲劳过程中疲劳寿命计的电阻变化规律研究

采用疲劳寿命计对复合材料层板的疲劳过程进行了监测,研究了复合材料层板在单级和多级载荷下的疲劳累积损伤与疲劳寿命计电阻变化之间的关系。结果表明疲劳寿命计的输出电阻的累积变化能较好地反映层板的疲劳状态。     

网络化远程桥梁健康状态监测系统的设计

本文主要论述了网络化远程桥梁健康状态长期监测系统的设计方法,介绍它的硬件结构、软件设计以及系统功能,本系统利用网络传感器、以太网技术,在LabVIEW平台上实现了现场数据的网络化远程传输、实时数据显示、分析、监控和数据管理。监测系统积累的信息资料能够为大桥(连续钢桁梁)设计理论的完善和规范的修订、结构的养护维修及疲劳剩余寿命的评估提供重要依据。     

新型疲劳传感器设计与性能研究

基于经过特殊退火处理的康铜材料具有不可逆电阻疲劳载荷响应,用其作为疲劳敏感元件材料,但因制成的疲劳寿命计工作响应应变门槛值太高,设计了结构独特的弹性放大元件,两者组合构成的疲劳传感器灵敏度得到很大提高,满足了大型工程结构循环应力低、工作寿命长的寿命检测要求,从而达到对大型结构长期健康监测目的。通过试验,研究了该新型疲劳传感器的热输出特性和不同受力情况的放大系数变化,得到了传感器热输出和放大系数修正公式。所设计的疲劳传感器性能满足各种大型工程结构疲劳损伤监测要求,与其他疲劳检测方法相比,其测试精度、经济性和效率均具有明显优势。     

汽车动力总成橡胶悬置结构疲劳设计

为提高汽车悬置结构中橡胶减振件的疲劳耐久性能,定义后抗扭悬置的疲劳失效热点区域,用有限元法计算其应变分布,获得热点的最大主应变;结合橡胶材料的ε-N曲线计算结构局部疲劳寿命,运用线性疲劳累积损伤理论评估结构整体疲劳寿命.用有限元法预测的失效区域和疲劳寿命与台架强度试验得到的失效区域和疲劳寿命基本吻合,表明该结构疲劳设计方法可行。     

基于等效结构应力的铝合金地铁车体疲劳寿命预测

为评估某铝合金地铁车辆的疲劳寿命,采用美国ASME标准中的网格不敏感的主S-N曲线法对该车焊缝进行疲劳寿命预测.用HyperMesh对车体进行有限元建模,并对焊缝处网格细化;用ANSYS计算焊缝处应力;运用自主开发的FE-Weld软件对其进行等效结构应力的计算和疲劳寿命的预测;对疲劳寿命不符合设计要求的结构进行改进和优化,改进后结构的疲劳寿命符合设计要求.网格不敏感的主S-N曲线法具有重要工程应用推广价值.     

航天器电子元器件疲劳寿命分析

为研究空间环境效应对航天器电子设备元器件疲劳寿命的影响,应用Miner累积损伤理论及三带宽技术,根据表贴元器件经历的试验、发射和在轨运行等实际环境进行振动及热疲劳寿命分析．给出振动及热循环疲劳寿命的计算方法,并以某BGA（Ball Grid Array）器件为例进行分析．该方法可为长寿命、高可靠的航天器电子设备抗力学及热设计提供分析途径．     

基于主S-N曲线法的焊接结构疲劳寿命预测系统开发和关键技术

根据ASME标准的计算公式,开发基于主S-N曲线法的焊接结构疲劳寿命预测软件,其核心是采用网格不敏感结构应力及一条主S-N曲线的方法计算焊接结构的疲劳寿命.系统开发选用面向对象的VC++语言和OpenGL开发库;采用模块化程序设计的思想将系统划分为有限元定义模块、焊缝定义及结构应力计算模块、载荷谱管理及雨流计数模块、主S-N数据管理及疲劳计算模块等4个核心模块;开发专用的接口程序和三维交互界面.该软件系统已在我国轨道交通制造行业中得到良好应用.以某货车车体关键焊缝疲劳寿命计算为典型实例,用软件系统进行车体疲劳寿命评估,计算结果表明该货车焊缝满足设计要求,同时也证明该软件系统的实用性和高效性.     

基于名义应力法的弹性链型接触网疲劳寿命预测

针对高速铁路弹性链型接触网进行接触线疲劳寿命预测分析.利用ANSYS,采用直接积分法对弓网耦合系统进行动态仿真,得到接触线的应力时程;运用雨流计数法得到离散的应力循环,采用应力修正算法得到平均应力为零的疲劳应力谱;通过简化方法估算获得材料S-N曲线,从而计算得到疲劳破坏次数;最终运用线性累积损伤理论预测接触线的疲劳寿命.对比分析接触线不同位置的疲劳寿命值,结果表明:接触线每跨疲劳寿命趋势一致;每跨在吊弦处和定位点处疲劳寿命较低,其中寿命最低值出现在左侧第一根吊弦处,疲劳寿命最低值为20 a左右.结果可为高速铁路弹性链型接触网接触线的实际施工维护和更换周期的确定提供参考.     

非线性Lamb波疲劳损伤监测机理研究

传统的线性Lamb波损伤监测方法对微小损伤的敏感性很低,限制了Lamb波结构健康监测技术的应用和发展.分析了非线性Lamb波传播机理以及非线性Lamb波特征参数提取方法,在此基础上对非线性Lamb波结构疲劳损伤监测机理进行了实验研究.在T6061铝板上的实验验证表明:非线性Lamb波特征参数对结构疲劳等早期微损伤具有较好的敏感性,且非线性参数与损伤程度之间存在相同的变化趋势.为金属材料结构疲劳等早期损伤的预警和评估提供了可行的思路.     

新型数字疲劳传感器设计

为了解决疲劳传感器在结构疲劳监测时,模拟信号传输噪声大、热输出大等引起的检测精度不高等问题,设计了一种数字疲劳传感器,此传感器采用片上系统ADuC845完成数据的采集与处理,传感器自带稳压,高精度、低温漂供桥与参考电路。传感器能实现温度补偿、非线性校正及数字信号传输。试验证明:传感器实际分辨力达0.001Ω,时间漂移小于0.002Ω/h,抗干扰能力强,测试精度与可靠性高,完全能满足工程疲劳检测的要求。     

基于S N和FKM标准的橡胶元件疲劳寿命预测方法

疲劳寿命预测是橡胶元件设计的核心技术之一.基于Abaqus和S-N技术以及FKM标准成功实现橡胶悬架弹性关节疲劳寿命的预测.该预测方法也为类似橡胶弹性元件的疲劳寿命评估提供一种尝试和设计思路.     

全尺寸缝翼疲劳试验随动加载技术

缝翼及其支承结构的疲劳试验是民用飞机适航取证的一项重要工作,其难度在于需要在试验件运动过程中同步施加载荷,完成对缝翼翼面及其支承结构载荷的考验。过大的同步偏差及不当的异常处理会造成试验件的非预期损伤,是一项风险极高的地面强度试验。在试验方案中采用了控制系统与驱动系统的双驱动方式,在国内首次在翼身组合体真机环境中完成了缝翼疲劳试验,真实还原了缝翼实际运动场景,试验通过对试验运动轨迹的仿真指导随动加载框架的安装,极大地提高了活动翼面随动加载试验在翼面活动时的同步性和加载精度,同时创新的同步偏差实时监控和防错设计保障了试验的顺利运行,为该型号飞机的缝翼设计提供了更具参考价值的试验数据及试验结果。     

基于热点应力法的桥式起重机主梁焊缝疲劳寿命分析

针对在起重机初期设计阶段由于实验数据短缺而难以快速准确地预测结构疲劳寿命的难题,依据IIW标准,应用热点应力法,用Marc进行桥式起重机主梁焊缝有限元应力分析.分析结果表明,应用热点应力法和有限元分析相结合的方法计算焊缝疲劳寿命简单可行,可实现在产品设计阶段有效地预测焊缝应力的分布,降低焊缝应力峰值,从而可有效地防止或延缓局部焊缝开裂现象发生.     

输入不确定BELM在发酵过程软测量中的应用

为复杂的发酵过程建立软测量模型要求模型最好能够给出预测值的置信区间,以便技术人员对发酵过程的真实状况和模型的可靠性进行评估。贝叶斯极限学习机能够在实现预测的同时一并给出预测值的置信区间,因此将其用于发酵过程的软测量建模。然而,实际发酵过程中的输入数据往往带有噪声,贝叶斯极限学习机仅能处理输出含噪声的情况。针对这个问题,提出了输入不确定贝叶斯极限学习机。在原有的贝叶斯推理过程中引入输入不确定性,得到了综合考虑输入输出噪声的模型参数和预测置信区间。最后利用青霉素发酵过程进行仿真验证,建立了产物质量浓度的软测量模型,结果表明该方法预测精度高,得到的预测置信区间包含了所有真实值。     

Driver fatigue detection using a genetic algorithm

Nowadays, many traffic accidents occur due to driver fatigue. Driver fatigue detection based on computer vision is one of the most hopeful applications of image recognition technology. There are several factors that reflect driver's fatigue. Many efforts have been made to develop fatigue monitoring, but most of them focus on only a single behavior, a feature of the eyes, or a head motion, or mouth motion, etc. When fatigue monitoring is implemented on a real model, it is difficult to predict the driver fatigue accurately or reliably based only on a single driver behavior. Additionally, the changes in a driver's performance are more complicated and not reliable. In this article, we represent a model that simulates a space in a real car. A web camera as a vision sensor is located to acquire video-images of the driver. Three typical characteristics of driver fatigue are involved, pupil shape, eye blinking frequency, and yawn frequency. As the influences of these characteristics on driver fatigue are quite different from each other, we propose a genetic algorithm (GA)-based neural network (NN) system to fuse these three parameters. We use the GA to determine the structure of the neural network system. Finally, simulation results show that the proposed fatigue monitoring system detects driver fatigue probability more exactly and robustly. This work was presented in part at the 11th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 23–25, 2006     

扭力梁耐久等效台架试验设计及疲劳寿命预测方法

针对传统扭力梁悬架开发中实车道路试验费用高、零部件迭代设计时间长的问题,根据传统疲劳寿命预测方法制定多轴载荷台架试验方案,利用试验测试和仿真手段对比的方法预测扭力梁悬架寿命,分析基于应力叠加原理寿命估计方法的局限性,根据伪损伤等效原理提出更合理的寿命估计方法。根据该方法设计等效台架试验方案,并进行有限元仿真和台架试验。某扭力梁悬架开发和整车耐久性试验证明该设计方法的有效性。