基于初始不连续状态预测LY12铝合金缺口结构件的疲劳寿命

对LY12铝合金缺口试样进行了疲劳试验,并根据此试验数据建立了计算初始不连续状态(IDS)的力学模型,得到了LY12铝合金的IDS值,用IDS值对含缺口结构件疲劳寿命进行了预测.结果表明:LY12铝合金的IDS值符合三参数威布尔分布;预测的疲劳寿命与试验结果吻合良好,从而为把基于断裂力学中裂纹扩展的损伤容限方法向传统疲劳研究领域延伸提供了依据.     

疲劳裂纹萌生尺寸的定义及其确定方法

以缺口件为研究对象，根据疲劳非扩展裂纹的性质，给出裂纹萌生尺寸的定义，提出疲劳裂纹萌生尺寸的确定方法，从损伤角度解释其萌生尺寸的物理意义，最后用局部应力应变法估算形成寿命，验证其合理性。     

直流电脉冲修复LY12CZ铝合金疲劳损伤的研究

利用铝合金的导电性可对其损伤进行电修复,由于损伤可导致电阻变化,试样修复前后电阻值的变化可以作为判断修复程度的参考依据。将厚度为2mm的LY12CZ铝合金板材在225MPa不同循环周次下造成疲劳损伤,采用直流电脉冲修复损伤试样,并用电桥测量原始、疲劳后和修复后试样的电阻。用光学显微镜和透射电镜观察组织变化。结果表明,LY12CZ铝合金试样疲劳后,电阻值增加,经过电脉冲处理后,电阻减小,但并未恢复到原始试样的电阻值。用电阻变化可大致判断疲劳损伤的修复程度。在最大电流密度为175A/mm2下的直流电脉冲最佳的修复时间为0.8s。LY12CZ铝合金疲劳后位错密度增加,电脉冲处理后位错密度减少,并可以改变强化相与基体的界面结合程度。     

2E12铝合金的疲劳性能与裂纹扩展行为

研究了2E12合金在不同应力水平下的疲劳性能及疲劳裂纹扩展速率,采用透射电镜和扫描电镜观察了该合金的微观组织和断口形貌特征.结果表明:高纯2E12合金具有良好的耐损伤疲劳性能,当应力比R=0.1时,疲劳强度σ=172 MPa,R=0.5时的疲劳强度σ=280 MPa,比R=0.1时提高了60%,缺口的存在降低了疲劳强度.R=0.1,△K=30 Mpa·m1/2时,da/dN约为2.7×10-3 mm/周,比国产2024合金裂纹扩展速率(6.5×10-3 mm/周)低60%左右.2E12合金疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区及瞬断区三部分组成,裂纹萌生一般位于试样表面应力集中处或不同类型的缺陷部位.     

残余应务对焊接头疲劳性能的影响

利用线弹性断裂力学（ＬＥＦＭ）理论、迭加原理和有限元分析方法,就残余应力对对焊接头的疲劳性能的影响进行了理论分析。采用有限板中边界裂纹及中心穿透裂纹的Ｂｕｅｃｋｅｎｅｒ及Ｋａｎａｚａｗａ权函数,计算对应焊接头中的各种残余应力分布的残余应力强度因子。建立了考虑不同残余应力水平影响的表面裂纹疲劳模型,估算对焊接头疲劳寿命及疲劳强度,并与试验数据进行了比较验证。     

钛合金典型结构细节原始疲劳质量分析

针对飞机结构中常用的钛合金典型结构细节,采用原始疲劳质量方法对其耐久性进行了分析.首先完成了钛合金典型结构细节在3个应力水平下的耐久性试验,通过疲劳断口判读补充了小裂纹扩展数据集,统计获得了各应力水平下的裂纹形成时间TTCI及通用当量初始缺陷尺寸EIFS的概率分布及特征参数.在此基础上,预测了典型结构细节95％可靠度疲...     

开孔试件的表面粗糙度对疲劳寿命影响的定量分析

对不同表面粗糙度的开孔铝板进行了疲劳试验。根据试验结果,利用回归分析方法建立了开孔试件的表面粗糙度对疲劳寿命影响的经验公式;通过扫描电镜进行了断口分析,揭示了表面粗糙度对裂纹形成方式的影响。最后,运用细节疲劳额定值法对开孔试件的疲劳寿命进行了可靠性分析。     

随机因素对疲劳裂纹扩展分散性影响的探讨

采用概率有限元和可靠性分析相结合的方法,将影响裂纹扩展的主要随机因素作为随机变量处理,研究裂纹扩展失效概率的计算问题。文中采用梯度投影方法,对各种主要随机因素作为随机变量时用于失效概率计算的可靠性指标进行了计算,在此基础上用一阶可靠性方法计算了疲劳裂纹扩展的失效概率。     

基于实验确定疲劳缺口系数Kf的方法

采用局部应力应变法预测复杂载荷下结构或构件的疲劳裂纹形成寿命,最定.通过实验研究不同转换因子和不同半径对Smith损伤参量的影响.借助于光滑试件和缺口件的对比实验结果,提出确定弹塑性疲劳缺口系数的方法.采用此方法确定疲劳缺口系数,获得的损伤参量与裂纹形成寿命关系的数据分散带最窄.因此,可以提高疲劳裂纹形成寿命预测的精度.     

MDYB-3有机玻璃裂纹扩展温度效应试验研究

随着对飞机性能要求的提高,对机用有机玻璃的要求愈来愈高.目前飞机舱盖玻璃表面温度在-55℃～100℃范围内变化,因此,研究飞机舱盖MDYB-3有机玻璃温度效应具有十分重要的意义.文中采用CT(compact tension)试样对MDYB-3有机玻璃在-50℃～90℃范围内进行裂纹扩展试验,研究温度对MDYB-3有机玻璃裂纹扩展速率的影响.应用线弹性断裂力学理论,分析不同环境温度下裂纹扩展速率与等效应力强度因子ΔK之间的关系.试验结果表明,MDYB-3有机玻璃随着温度升高,裂纹扩展速率减小,断裂韧度增大;低温时MDYB-3有机玻璃表现为脆性,裂纹扩展十分平滑,断面垂直于拉伸方向,温度较高时MDYB-3有机玻璃表现为粘性,裂纹扩展面凹凸不平.     

基于谐振原理的微机械疲劳试验装置的研究

设计出一种基于梳状驱动器原理的静电力驱动的微机械疲劳试验装置，该装置可由典型的表面牺牲层标准工艺制作。对所设计的MEMS（micro-electro-mechanical system）疲劳试验装置中的圆弧梳状驱动器的电容及静电驱动力进行理论分析，并采用ANSYS机电耦合单元对装置的振动过程进行模拟，模拟结果与理论分析相吻合。研究结果表明在一定范围交流电压的驱动下试样能达到MEMS疲劳测试所要求的应力水平，并对该电压范围进行预测。     

基于有限元分析的裂纹比拟法估算微动疲劳寿命

采用Ansys有限元软件对方足微动桥/平面试样接触状态进行分析,确定试样微动接触面上应力场分布和接触面三区(黏着区、滑移区、张开区)分布特征,分析接触面上接触状态随外加交变载荷的变化规律,在此基础上改进微动疲劳(fretting fatigue,FF)寿命估算的裂纹比拟法(crack analogue method,CAM)。选取不同水平的循环载荷及不同名义接触压力对Ti811钛合金试样在350℃下进行微动疲劳试验,验证改进裂纹比拟法(modified crack analogue method,MCAM)的准确性。结果表明,微动疲劳中接触面压应力与剪应力在黏/滑交界区存在突变,张应力幅在滑移/张开分界处达到最大值,裂纹易在此萌生并扩展。改进的裂纹比拟法估算值与实验结果取得良好的一致性。     

球囊扩张式冠脉支架的动静态扩张过程的变形机理研究

研究冠脉支架在压握收缩、压握卸载、自由扩张、球囊卸载等植入过程的静态扩张变形强度和在冠脉内受到脉流循环载荷时的疲劳强度。建立冠脉支架系统的有限元模型,全面考虑冠脉支架、压缩壳、球囊和冠脉血管之间的相互作用,定量评价冠脉支架的静态强度和疲劳强度。为了检验冠脉支架受到脉流循环载荷时的疲劳强度,将冠脉支架植入到人工血管中,实施加速寿命疲劳试验。试验结果表明,支架结构完整,支架表面无破损和裂纹等失效形式。所提出的冠脉支架系统的有限元建模方法,将为冠脉支架的优化设计与失效评价提供可靠的科学依据。