局部应力应变疲劳的能量方法

应用Neuber准则分析弹塑性材料缺口件时局部应力应变估计过高,因此预测初始寿命常给出过于保守的结论.由于当量应变能密度（Equivalent strain energy density, ESED）准则在Neuber准则的塑性变形项上增加了系数,局部应力应变估计结果更为准确.基于能量方法讨论了循环加载下材料的塑性应变能密度,发现ESED准则相比Neuber准则多考虑了塑性应变能密度,这是ESED准则局部应变场估计值远低于Neuber准则的估计值的能量理论基础.疲劳试验的结果验证了以上结论.     

一种改进的当量应变能密度方法

讨论了循环加载下材料的塑性应变能、储能和热能耗散,发现当量应变能密度（equivalent strain energy density,ESED）准则相比Neuber准则多考虑了塑性应变能密度,因此当量应变能密度准则局部应变场估计值会远低于Neuber准则的估计值.提出改进的当量应变能密度方法,改进方法的估算值比Neuber准则更接近试验值,且寿命估计结果在工程上应用安全.改进的当量应变能密度准则的估计结果与疲劳失效试验结果符合较好.     

一种改进的当量应变能密度方法

讨论了循环加载下材料的塑性应变能、储能和热能耗散,发现当量应变能密度(equivalent strain energy density,ESED)准则相比Neuber准则多考虑了塑性应变能密度,因此当量应变能密度准则局部应变场估计值会远低于Neuber准则的估计值. 提出改进的当量应变能密度方法,改进方法的估算值比Neuber准则更接近试验值,且寿命估计结果在工程上应用安全. 改进的当量应变能密度准则的估计结果与疲劳失效试验结果符合较好.     

16MnR轴对称三维应力状态下高温低周疲劳寿命评价

通过对 1 6MnR带缺口的圆柱试样的轴对称三维应力状态下高温低周疲劳试验 ,并应用NHRDS有限元程序进行了缺口附近轴对称问题的循环应力、应变分析计算 ,得出了各试样危险点的应力、应变分量值和当量应力、当量应变值。基于当量概念这一基本准则 ,分析材料疲劳过程的能量损耗 ,利用当量塑性应变能密度评价了该材料轴对称三维应力状态下不同应变速率下的疲劳寿命 ,并在此基础上分析了应变速率对疲劳寿命的影响。试验结果表明 ,该材料轴对称三维应力状态下高温低周疲劳寿命用当量塑性应变能密度来表征是可行的 ,应变速率对疲劳寿命的影响可以通过将疲劳寿命评价公式中的材料常数用应变速率的函数来表示的方法得以定量的体现。     

用应变能法研究模具钢的热疲劳性能

本文提出的应变能法是采用能量损伤观点对 Manson-Coffin的应变幅——寿命法(M-C公式)的修正,用以予测热作模具钢5Cr2NiMoVSi、5CrNiMo的热疲劳的寿命。该法指出热疲劳寿命不但是非弹性应变幅△ε_(in)的函数,而且也是平均拉应力σ的函数,即材料的热疲劳寿命是强度和塑性的综合性能指标。使用应变能法予测热疲劳寿命时,实验结果与实际模具的使用寿命相吻合,而用 M-C公式予测则有时和实际情况相反。     

多维应力状态下裂纹扩展规律研究

通过对具有预裂纹的圆柱形带缺口试件的高温低周疲劳试验，并借助于带有非硬化区的双曲面模型程序，进行了轴对称问题的循环应力、应变计算。研究表明三维应力状态下，裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ可用当量Ｊ积分范围ΔＪｅｑ及当量应变能密度ΔＷｅｑ进行表征。     

900 MPa级高强钢应变疲劳行为研究

通过应变控制疲劳试验,对1种900MPa级高强钢的循环软硬化行为、循环应变机制及塑性应变能与循环软化的关系进行研究.结果表明：试样的循环软硬化行为随应变幅增加而发生改变,应变幅低于0.3％时,试样主要发生弹性变形,循环行为表现为循环稳定,应变幅为0.4％时,试样的变形行为由弹性变形为主过渡到塑性变形为主,循环行为由循环稳定过渡为循环软化,应变幅高于0.6％时,试样主要发生塑性变形,循环行为表现为循环软化;试样的塑性应变能密度受应变幅的影响且具有循环相关性,应变幅高于0.6％时,试样的塑性应变能密度较高,但随周次变化较小,应变幅低于0.4％时,试样的塑性应变能密度较小,但随周次变化较大;试样的循环软化率随塑性应变能吸收量的增加而提高.     

三维应力状态下高温低周疲劳寿命评价

通过对具有预裂纹的圆柱形带缺口试件的高温低周疲劳试验，并借助于带有非硬化区的双曲面模型程序，进行了轴对称问题的循环应力、应变计算．探讨了裂纹扩展寿命用当量应交范围表征的可能性．研究表明，三维应力状态下裂纹扩展期的寿命可以采用当量形式的Ｍａｎｓｏｎ一Ｃｏｆｆｉｎ公式进行表征．     

基于塑性应变能的钢支撑疲劳损伤评估方法

在罕遇地震下,框架-中心支撑结构中的钢支撑常因局部屈曲位置的低周疲劳开裂而过早退出工作.在焊接工字形钢支撑低周疲劳试验研究基础上,提出了一种可用于框架-中心支撑体系非线性动力时程分析中钢支撑疲劳损伤评估的经验方法,并给出了相关步骤的算法流程.研究结果表明:以钢支撑滞回环塑性应变能为损伤参量,能实时估算在随机位移荷载下钢支撑的低周疲劳累积损伤发展,并与试验结果吻合较好.     

应变滞后能损伤与Uddeholm法热疲劳寿命的相关性

采用应变能研究Uddeholm热疲劳结果表明,当材料的强度、塑性的配合使每一循环所受到的应变能损伤最小时,材料的热疲劳抗力最佳,且可根据材料的常规机械性能及物理性能,予测材料的热疲劳抗力。     

Determination of stress intensity factors in ultrasonic fatigue loading

The application of displacement and energy approaches to the determination of stress intensity factors in ultrasonic fatigue crack growth (fcg) studies is discussed.The particular advantages as well as the limitations of the two approaches are evaluated.Two types of ultrasonic fatigue loading with different stress ratios are exerted on the specimen respectively: the ultrasonic fatigue loading with a stress ratio R=-1 and the ultrasonic fatigue excitations superposed upon a static mean stress with R>-1 From comparison the conclusion is formed that the energy approach developed in the investigation is more accurate,concise and suitable than commonly adopted approaches and/or formulas proposed.Experimental fcg data on a titanium alloy Ti-6Al-4V and the characteristic mechanism of the ultrasonic fcg are investigated.     

ZG20SiMn铸钢的应变疲劳行为研究

为了深入理解ZG20SiMn铸钢在应变疲劳期间的循环变形及断裂行为,在应变控制模式下针对ZG20SiMn铸钢的疲劳行为进行了研究.结果表明,在应变控制的加载模式下,ZG20SiMn铸钢可表现为循环硬化和循环稳定特征,主要取决于外加总应变幅的高低,且其弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间表现为单斜率线性行为.透射电镜分析结果表明,ZG20SiMn的疲劳变形机制主要为波状滑移机制.扫描电镜分析结果表明,在不同的外加总应变幅下,疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于ZG20SiMn铸钢试样表面,并以穿晶方式扩展.     

金属结构的疲劳损伤有限元分析研究

金属材料的疲劳损伤是工程界早已发现的问题，金属结构的疲劳破损问题正日益突出，为了较好地预测金属结构和构件的剩余疲劳强度与疲劳寿命，必须建立疲劳损伤有限元分析模型，来完整描绘其应力场、应变场以及损伤场的变化全过程．针对金属材料的特点，从损伤力学的基本原理出发，通过切实可行的疲劳损伤演化规律实现损伤理论与有限元软件的结合，建立适用于金属结构的疲劳损伤有限元分析模型，最后通过疲劳试验结果与理论计算比较，对模型进行了分析与评价。     

永久路面结构应变分布及疲劳损伤分析

沥青混合料疲劳极限的存在是永久路面结构设计的主要理论依据,因此掌握沥青层底应变的分布和应变行为规律是永久路面设计的关键.通过现场实测数据,分析了永久路面试验路的交通组成、轴载谱及路面温度分布规律.通过轴载控制检测,分析了动态应变脉冲的特征,建立了最大纵向应变与温度、轴载的回归模型.根据轴载谱、温度分布及应变回归模型,对不同路面结构全年的最大应变分布进行了分析.根据疲劳极限理论,提出永久路面疲劳寿命的累积损伤分析法,并用累积损伤法对试验路的疲劳寿命进行了计算分析.     

考虑松弛的沥青混合料疲劳损伤累计模型研究

根据应变控制疲劳试验的受力特点,通过分解沥青混合料应变,控制疲劳试验输入和输出响应,分析沥青混合料应变控制疲劳试验过程中的松弛现象.基于损伤力学和粘弹理论,分析由应力松弛引起的疲劳损伤和演化规律,建立考虑应力松弛沥青混合料疲劳损伤累计模型.相同条件下一组大样本疲劳试验结果与模型计算结果的对比表明,提出的损伤演化模型不仅拟合效果良好,且揭示沥青混合料在重复载荷作用下初期模量衰减的粘弹非线性本质,有利于沥青混合料疲劳研究和寿命预测.     

关于Neuber方程的理论证明及在疲劳分析中的应用

根据弹性理论中保守系统的最小余能原理推导出任意应力状态下Ｎｅｕｂｅｒ方程的普遍形式。从理论上证明了当缺口体满足保守力系条件时Ｎｅｕｂｅｒ方程具有普遍适用性。同时还对Ｎｅｕｂｅｒ方程推广应用到循环加载时存在的问题进行了讨论，并给出了相应的修正方程。     

汽包与管道抗疲劳断裂可靠性分析方法

针对火电厂中汽包与管道在运行过程中发生疲劳断裂失效这一类问题 ,提出一种概率疲劳断裂失效分析的新方法 ,它以汽包与管道类压力容器结构的初始疲劳质量状态为基础 ,考虑了汽包或管道在疲劳条件下材质损伤衰变、萌生裂纹及其扩展时的随机性 ,建立起以裂纹长度为准则的汽包与管道发生疲劳断裂失效时的功能函数 ,同时还给出了JC法和一次二阶矩法计算的汽包或管道在不同循环次数下的疲劳裂纹超过数概率