基于概率断裂力学的管道疲劳寿命分析

采用奇异单元模拟裂纹尖端应力场的奇异性,计算裂纹尖端的应力强度因子和张开应力.以概率论为基础,结合确定性疲劳断裂力学估算方法,考虑参数的不确定性和随机性,应用蒙特卡洛模拟法分析管道的疲劳寿命.结果表明：通过J积分计算得到的裂纹尖端张开应力与计算得到的管道工作应力基本相等.采用蒙特卡洛模拟法进行的一定可靠度和置信度下的疲劳寿命预测能反映评定参数的不确定性,较传统的断裂力学计算结果更安全.     

正交异性钢桥肋-桥面板焊缝裂纹的三维断裂力学分析

正交异性钢桥的肋-桥面板焊缝处的疲劳裂纹是典型的三维裂纹问题,但是现在普遍采用平面应变二维裂纹模型对其进行断裂力学分析.基于Schwartz-Neuman交替法建立正交异性钢桥肋-桥面板焊缝裂纹的局部三维断裂力学分析模型;评估焊缝处表面裂纹的形状和深度对应力强度因子的影响;采用Paris公式估算等应力幅下焊缝的疲劳寿命.计算结果表明:用平面应变二维裂纹模型进行正交异性钢桥的肋-面板焊缝的断裂力学分析会严重低估其疲劳寿命;采用三维断裂力学模型进行肋-桥面板焊缝裂纹的疲劳寿命分析十分必要.     

微机在压力容器缺陷概率评定中的应用

本文在传统缺陷评定方法的基础上,考虑裂纹、载荷以及材料特性的分布规律,应用概率断裂力学理论,对某石油化工厂减压塔进料段裂纹缺陷进行了破坏概率的计算,研究了设备的安全性;同时,根据断裂力学方法和蒙特卡罗法随机抽样模拟,讨论了焊接残余应力的概率分布对压力容器可靠寿命的影响,编制了计算机程序。     

半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子的计算

在断裂力学中,如何求取应力强度因子一直是一个重要的课题.该文通过MSC.Marc提供的断裂力学模块,采用三维J积分法计算含有半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子.首先通过MSC.Marc.Mentat建立特定裂纹体有限元模型,假设裂纹前缘处在平面应变状态下.由MSC.Marc计算出裂纹前沿的J积分,再由J积分计算出裂纹前缘的应力强度因子值.最后将计算结果与经验公式得到的结果进行了比较.仿真结果表明,通过MSC.Marc采用三维J积分法计算的应力强度因子具有较高的准确性和可靠性.     

柴油机机体横隔板断裂失效分析

针对高速大功率柴油机机体横隔板断裂失效现象,应用断裂力学和有限元方法,提出了机体横隔板断裂力学有限元分析的基本方法,建立了合理的含有裂纹的二维有限元模型,进行了静载荷作用下两种不同加载方式的分析,得到了柴油机机体横隔板的应力强度因子K、J积分,并考察了横隔板在静载荷作用下的承载能力;采用3种复合型裂纹扩展准则,预测了裂纹扩展方向,预测结果与横隔板的实际断裂情况相吻合,证明了该方法的正确性,对今后柴油机机体设计有一定的借鉴价值.     

基于二次插值重构有限元法的动态裂纹扩展模拟

基于二次插值重构有限元法（Twice interpolation Finite Element Method, TFEM）分析动态断裂力学问题并进行数值实验,考察TFEM在裂纹动态扩展模拟中的准确性和可靠性.由于TFEM保证节点处梯度场的连续性,因此裂尖附近的应力场可以得到较好的逼近.把该算法成功移植到自主开发的三维裂纹扩展仿真软件（ZonCrack）中.利用ZonCrack进行的裂纹扩展,分析结果表明：TFEM得到裂尖应力强度因子（Stress Intensity Factor, SIF)与解析解基本一致;裂纹扩展的模拟结果与实验值吻合良好.     

表面撞击坑对高铁车辆空心车轴运行安全性评估的影响

基于断裂力学理论对含表面撞击坑高铁车辆空心车轴进行疲劳断裂安全性分析.考虑车轮与车轴、齿轮与车轴的过盈配合效应,在压装部引入残余压应力,根据车轴实物撞击坑形貌和尺寸建立仿真模型;采用385 km/h高铁车轴实测动应力,经变换获得一维七级载荷谱.分析结果表明：对于深度为300 μm的撞击抗,缺陷最深处的应力强度因子约为0.75 MPa·m1/2,远小于BS 7910 2005标准规定值,据此认为带有单个深度为300 μm撞击坑的空心车轴在正常服役期内不会发生裂纹萌生和扩展.研究结果可为我国高速列车检修规程和无损检测周期的制定提供参考.     

舰载无人机着舰轨迹跟踪鲁棒控制器设计

为确保舰载无人机着舰阶段精确地跟踪下滑轨迹,并且在稳态性能基础上具有更好的瞬态性能,本文在新的等效误差模型的基础上提出了受限指令预设性能控制律设计方法.首先考虑了舵面受限和角速率受限等实际工程问题,引入受限指令滤波方法,然后综合考虑建模误差和外界扰动,引入了连续的双曲正切函数对饱和函数进行近似,并设计了自适应律对模型未知参数进行估计,最后引入了预设性能方法对着舰的瞬态性能进行了重点分析.通过理论推导和仿真验证,证明了本文提出的方法在复杂着舰环境下有较好的瞬态性能和较好的鲁棒性.     

基于分形的高聚物裂纹尖端温度场建模与仿真

研究高聚物材料加工问题,含缺陷高聚物在变形与破坏过程中,相当部分的能量消耗于材料的不可逆变形,以热的形式耗散掉,形成温度场.结合分形断裂力学和含缺陷物体流变学的基本理论,从理论上推导裂纹分形维数和断裂速度的关系,为解决上述问题,采用裂尖弹塑性边界的近似模型,合理地构造热源密度函数,得到裂尖温度场模型.采用Matlab软件对含缺陷高聚物裂纹尖端温度场进行仿真,仿真结果表明温度场模型符合实际,裂尖局部温升与裂纹分形维数密切相关,局部最高温升随裂纹分形维数的增大而增大.     

基于移动有限元法的裂纹梁振动分析

采用移动有限元法和局部柔度法对移动质量作用下含裂纹简支梁进行了振动计算分析.计算考虑了裂纹和移动质量的相对位置对梁固有频率的影响,以及移动质量在不同位置、速度情况下对裂纹梁的动力响应的影响.结果分析表明,裂纹与移动质量的存在会使得梁的动态位移有不同程度的增大,且随着移动质量位置和裂纹位置的改变会使得梁的固有频率变小.     

基于小波分析的海底石油管道缺陷超声检测信号去噪处理

针对海底石油管道超声检测信号的噪声消除问题,本文研究了基于小波分析的噪声消除方法.文中首先介绍了基于小波分析的噪声消除方法的基本原理,然后运用小波方法对实测超声信号进行了具体的处理.在信号处理中考虑了小波基以及小波分解层数对噪声消除效果的影响.信号处理结果表明:合理选择小波基和小波分解的层数,能有效去除超声信号中的噪声.     

Yahalom协议及其变体的时序缺陷分析与改进

研究Yahalom协议及其变体,发现该系列协议存在的时序缺陷,给出一种利用此缺陷攻击Yahalom协议及其变体的方法。尽管Yahalom协议历经几次修改,且被证明不存在密钥泄露问题,但Yahalom协议及其变体仍然存在以前没有被关注过的时序缺陷。该文从时序角度对Yahalom-Paulson协议进行改进。改进后的协议保持了原协议的安全性,同时能抵御原来因时序缺陷所引起的攻击。     

脉冲涡流铁磁性材料缺陷检测系统设计

针对金属缺陷中最常见的金属裂纹问题,以厚度均匀的铁磁性材料为主,设计了一种脉冲涡流铁磁性材料缺陷检测系统。该系统分为软件和硬件两部分,硬件部分主要用于信号的发生和采集,软件部分用于完成信号的分析和处理。通过对时域特征值分析,得出铁磁性材料裂纹缺陷的深度与对应的差分信号的峰值特征值呈有规律的一次线性关系,实现了铁磁性材料裂纹缺陷深度的尺寸量化。     

可执行程序缺陷函数的静态检测方法

可执行程序的缺陷函数检测是软件漏洞发现的重要技术手段之一。从二进制代码指令流的角度出发,研究了缺陷函数的签名机制,提出了一种基于可执行程序静态分析的缺陷函数检测方法。该方法通过静态分析应用程序的可执行代码,建立进程运行过程中可能的函数调用序列集合。以该集合为基础,通过对比分析缺陷函数签名,可以准确检测该程序调用的缺陷函数集合,以及分析可能导致的脆弱性。通过实验分析,验证了该方法对于缺陷函数检测的有效性。     

基于PCA的超声缺陷类别识别方法研究

考虑超声回波信号不同参数对某一具体缺陷类别的不同重要性,在超声检测缺陷信号特征提取的基础上,提出采用主分量分析法对其分析。分析结论取代传统的直接把缺陷特征向量分类器作为输入的方法,避免冗余特征对缺陷类别识别的影响。将锻件中三类常见缺陷的特征向量分别进行主分量分析,并通过利用BP神经网络的泛化性能分别构建了分类器。利用DS证据理论对神经网络的输出进行融合识别。通过现场采集的超声探伤信号,对提出的分析方法进行验证,缺陷类别的识别率有较大提高,说明了该方法的有效性。     

焊接缺陷超声检测回波信号的双谱分析

针对焊接缺陷超声检测中信号处理的特征提取问题，应用高阶谱方法对三类压力容器焊接缺陷的超声回波信号进行了分析，在焊接缺陷超声检测中，回波信号的相位携带有被检对象重要的结构特征信息。高阶谱方法与常规的功率谱分析方法不同，它不仅有振幅而且包含有相位，能揭示常规功率谱分析所不能表现的重要信息。本文应用高阶累积量技术对缺陷回波信号进行双谱分析，提取出缺陷回波基于双谱的平均相位信息作为特征参量，取得了较好的识别结果。     

Reliability analysis of brittle structures under random loadings

A method for the reliability analysis of brittle structures subjected to random loads is proposed. The method is based on the weakest-link hypothesis and Weibull statistics for brittle materials. Initial flaws with a given expected size are assumed to be distributed at random with a certain density per unit volume. Basic concepts in random vibration theory and fracture mechanics are utilized in evaluating stress statistics, crack propagation and strength degradation. A structure fails when the stress intensity at any flaw reaches a critical value for rapid crack propagation. The failure of the structure is modeled as the first exceedance in random vibration theory. The effects of multi-vibration modes on the failure probability of the structure are included in the formulation. The evaluation of stress distribution and the computation of failure probability can be accomplished in a finite element analysis. Numerical examples on the evaluation of lifetime reliabilities of structures are given to demonstrate the feasibility of the proposed method.     

螺纹缺陷识别的ANSYS仿真研究

针对钢管螺纹缺陷的识别,提出了采用交变漏磁法进行判别。应用有限元法对钢管螺纹缺陷的漏磁场进行仿真,使带偶极子模型的近似解析解得到弥补。根据有限元建模理论建立了模型,仿真得到有无缺陷两种情况下的螺纹结构的磁场分布,提出了螺纹缺陷的识别方法:对漏磁场分析主要采用的是漏磁场的水平分量Bx,整个无缺陷螺纹结构整体为一宽裂纹,伴有一系列表征螺纹结构的有规律的小脉冲,当有缺陷出现时,有规律分布的小脉冲就会被破坏掉,对比有无缺陷仿真结果可完成对缺陷的识别,仿真结果与实际情况相符。本研究结果为实验设计提供了有力依据。     

Mathematical model of flaw detection

Analyzing the efficiency of preventive measures based on probability relations of reliability theory demonstrates that these measures principally rank below nondestructive testing (defectoscopy, or flaw detection), which represents a direct diagnostic method for preventing failures and accidents. The proposed mathematical model rests on the interpretation of nondestructive testing as observations of the current state of the basic reliability parameter, namely, the failure rate. Analytical relations of the model are obtained using Kolmogorov’s equations for the limiting probabilities of the state graph of an item–defectoscope system. The model has the following parameters: the failure and restoration rates of an item, the probabilities of errors of the first and second kind of the faults' detection, and the frequency of item testing. The results demonstrate the technological and economic efficiency of flaw detection. Here, the frequency of testing is more important for economic efficiency than small probabilities of errors. The model can be used to optimize performance specifications for the design of flaw detection equipment. The numerical examples approximately correspond to conditions of offshore industry.     

基于相空间模糊熵算法的金属缺陷形状辨识

提出了一种多线圈涡流无损检测方法,通过相空间模糊熵算法分析涡流信号复杂度,进而实现对金属微小缺陷形状的辨识.为了从足够的测量信息中获取有效的缺陷特征,设计了多线圈传感器模型.通过仿真实验选取适合的传感器参数和激励模式.采用相空间模糊熵算法,研究不同大小、深度、形状的缺陷对涡流信号复杂度的影响.为了准确提取涡流信号的内在规律,获得对缺陷敏感的信号分析结果,对涡流信号进行相空间重构,并在重构的相空间中计算信号的模糊熵.分析结果表明:随着缺陷体积的增加,模糊熵增大,涡流信号的复杂度增加.根据不同形状缺陷的模糊熵均值分布图,可以实现对孔、洞、裂缝3种缺陷较精确的区分.