结构系统疲劳裂纹形成寿命的可靠性分析

以Miner线性累积损伤理论为依据，在全量加载方法的基础上提出了在给定外载和使用寿命条件下计算结构系统疲劳寿命可靠度的阶段分枝-约界法。采用此方法对典型结构系统在对称循环外载作用下的疲劳寿命可靠度进行了数值计算，由此提出一些有益的建议和结构。     

超声加载条件下低合金钢疲劳裂纹扩展寿命

对低合金钢q345狗骨型试样进行了超声疲劳试验,应力比R=-1,研究其在超高周区域内的疲劳寿命特性及破坏机理。试验过程中发现试样疲劳裂纹的扩展会导致试样固有频率的降低,通过有限元模态分析确定了试样断裂瞬间固有频率大小与表面裂纹尺寸的关系,经过对比发现,有限元得到的裂纹半径与断口分析测出的裂纹大小十分吻合。根据实验过程中固有频率的减少情况预测了试样超高周疲劳裂纹扩展寿命的大小,发现其占到疲劳总寿命大小的0.2%～0.5%。     

潜艇结构疲劳裂纹形成寿命的分析

以新的高强度钢潜艇锥柱过渡结构为对象,分析了该潜艇结构疲劳热点处的应力及焊接残余应力,这种焊接结构的焊接残余应力为横向最大值０．３σｓ,纵向最大残余应力０．３５σｓ,计及残余应力影响,用局部应力应变法对该潜艇结构的疲劳裂纹形成寿命进行了计算,结果表明该潜艇结构在给定条件下不会萌生疲劳裂纹。     

功率循环下CSP封装结构焊点的寿命预测分析

采用非线性有限元方法，分析了CSP封装形式的焊点在给定功率循环下的应力应变．单一内变量的统一粘塑性Anand本构方程，描述了63Sn37Pb焊料的粘塑性变形行为．考虑封装体内温度梯度的存在，更加真实地模拟芯片实际发热机制，采用间接法将CSP功率循环模拟方法具体分为瞬态热分析和热应力分析两个阶段．热分析得到的温度场分布结果作为热应力分析的栽荷．通过基于以能量为基础的疲劳寿命预测公式预测焊点的失效循环数．对1／8CSP模型作寿命预测，并和简化模型作比较分析．结果表明，两者焊球温度分布和等效应力基本一致，焊球失效循环数相差不起过5％．     

结构疲劳寿命评估的专家系统

提出一种含裂纹构件疲劳寿命模糊评估的方法;并以这个评估方法为基础,设计了一个结构疲劳寿命评估的专家系统 。结果表明本系统采用知识的因素表示方法来表示知识和经验,适合处理模糊性知识;有对专家直接进行咨询的知识获取了系统,因而有较强的自动知识获取能力;揄模型采用特征统计揄法,结构可靠性程度高;具有戾发式和人机交互式搜索策略,使用列为灵活。     

多轴变幅加载下GH4169合金疲劳寿命预测

对于GH4169合金进行多轴变幅加载,非比例附加强化效应是影响疲劳损伤的重要因素.使用可反映非比例附加强化效应及体现材料弹塑性状态的疲劳损伤模型对损伤曲线法进行修正.修正的损伤曲线模型不仅可考虑多轴载荷路径与载荷幅值的变化对疲劳寿命的影响,又可考虑多轴非比例附加强化效应同时不含材料常数.通过GH4169合金多轴变幅载荷块数据对该模型进行验证,其结果令人满意。     

多轴非比例加载条件下疲劳损伤参量的研究

为解决传统的疲劳方法对于复杂的多轴加载情况下疲劳寿命估算不理想的问题,利用有限元分析方法,研究了试件在单轴加载,双轴比例、非比例加载、三轴比例、非比例加载情况下,6种常用疲劳损伤参量随截面位置的变化情况,进而确定每一种损伤参量的最大值和相应的临界面位置。在此基础上提出一种新型的损伤参量,该损伤参量结合了剪应力功的概念和疲劳破坏的微观机制。     

多级等幅疲劳加载下RPC的损伤累积及剩余寿命预测

为了进行活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)结构的疲劳寿命分析,对轴向循环压缩荷载作用下RPC的损伤累积行为进行了试验,利用残余塑性应变定义了RPC的疲劳损伤,给出了损伤演化方程.基于等效损伤准则,导出了反映RPC非线性损伤累积的力学模型,利用模型进行了RPC的剩余疲劳寿命预测.结果表明,理论损伤累积模型能较好地预测RPC的剩余疲劳寿命.     

基于疲劳累积损伤的输电塔结构剩余寿命估算

建立了风力作用下输电塔结构剩余寿命的估算方法。由于输电线塔体系存在高度的非线性,因此本方法基于疲劳累积损伤的基础理论,通过分析模拟风荷载作用下的三塔两线有限元模型,获取结构构件实时累积损伤,然后依据实时累积损伤对输电塔结构服役期间每年度对应的剩余寿命进行估算。仿真分析表明,该方法可有效解决输电线塔结构的剩余寿命估算问题。     

一种新的随机疲劳寿命预测方法

根据疲劳损伤具有局部性的特点,在应力场强法的基础上,提出了缺口疲劳损伤局部应力应变场理论;该理论可同时考虑缺口根部局部应力应变梯度对疲劳损伤的影响.通过对缺口件进行随机交变加载下的弹塑性有限元分析,提出一种随机加载疲劳寿命预测的局部应力应变场强法;由该法来预测缺口件疲劳裂纹形成寿命,其精度要好于传统的局部应力应变法.     

纵横向荷载作用下桩的工作性状研究

为了了解承受纵向荷载和横向荷载共同作用的桩的工作性能,通过一系列模型桩试验,分析了水平荷载对竖向承载桩的桩顶沉降变形的影响,以及竖向荷载对横向承载桩的桩顶水平位移和桩身弯矩的影响,此外,运用三维有限元的方法,考虑了土体的非线性(Drucker-Prager模型)力学性能,以及在桩与土界面处设置接触面单元来考虑桩与土的滑移变形和开裂,对模型桩进行了模拟计算分析,试验及模拟分析均表明,竖向荷载对水平承载桩的影响较小,而水平荷载对竖向承载桩的影响是显著的。     

纵横向荷载作用下桩的工作性状研究

为了了解承受纵向荷载和横向荷载共同作用的桩的工作性能，通过一系列模型桩试验，分析了水平荷载对竖向承载桩的桩顶沉降变形的影响，以及竖向荷载对横向承载桩的桩顶水平位移和桩身弯矩的影响．此外，运用三维有限元的方法，考虑了土体的非线性(Drucker-Prager模型)力学性能，以及在桩与土界面处设置接触面单元来考虑桩与土的滑移变形和开裂，对模型桩进行了模拟计算分析．试验及模拟分析均表明，竖向荷载对水平承载桩的影响较小，而水平荷载对竖向承载桩的影响是显著的．     

考虑风速风向分布的干煤棚结构风振疲劳分析

针对大跨开敞式干煤棚结构在风荷载作用下易发生风致疲劳破坏的问题,基于干煤棚结构的多点同步测压风洞试验结果,结合Miner疲劳线性累积损伤理论,分别采用雨流法、等效应力法、等效窄带法和等效宽带法等时域与频域内多种方法,计算得到干煤棚网架的风致疲劳损伤结果. 通过建立风速风向联合概率密度函数,考虑煤棚所在地实际风速风向联合分布特性对风致疲劳损伤分析的影响,利用高强螺栓应力经验公式,估算网架结构球节点的疲劳损伤. 结果表明,等效宽带法是频域法中较精确的疲劳损伤计算方法. 与其他风向角相比,干煤棚网架结构在40°~60°斜风向作用下更容易引发疲劳损伤. 在考虑风速风向联合分布的条件下,螺栓球节点的年均累积疲劳损伤比杆件本身更显著.     

北方农宅吊炕与土暖气联合供暖系统测试分析

为解决传统落地炕炕面温度不均、热效率低、排烟热损失大、烧炕时室内污染物体积分数超标等问题,提出一种新型吊炕与土暖气联合运行的供暖系统.为定量分析该系统的热工性能,在吉林省榆树县的一栋新建农宅两相同南向房间内,分别搭建了传统落地炕和该新型供暖系统,并对两系统炕面温度、排烟温度、室内温度及室内污染物体积分数进行测试:在相同燃料消耗量下,新型吊炕的炕面温度分布更为均匀,其炕面温度标准差比传统落地炕低4.8℃,且炕头温度比传统落地炕炕头温度低9.4℃.通过反平衡法计算得出新型供暖系统效率比传统落地炕效率高21.26%,同时采用新系统的房间室内温度提高了5.7℃,室内CO体积分数也降低至标准范围以内.在两供暖系统取得相同室内升温效果时,每铺新型供暖系统每年可节省秸秆1 972.2 kg,CO_2减排2 603.3 kg,SO_2减排1.0 kg.测试与分析结果表明:吊炕与土暖气联合供暖系统不仅解决了传统落地炕炕面温度分布不均、热效率低等问题,而且使室内热环境得到很大改善,具有显著的节能减排效益;新型供暖系统的推广应用,可降低北方农宅的采暖能耗,有效改善农宅内的人居环境.