基于等效结构应力的电阻点焊疲劳寿命预测

采用基于等效结构应力的点焊疲劳寿命预测方法对搭接和剥离两种受力状态下的电阻点焊疲劳寿命进行有限元模拟,运用简化粱单元、壳单元和刚性粱单元建立点焊有限元模型,利用商业有限元软件进行线弹性分析获得点焊周边单元节点的节点力,由节点力计算焊点周边单元的等效结构应力,根据单一主S-N曲线确定点焊疲劳寿命.为了验证有限元建模及疲劳...     

结构应力法预测点焊试件疲劳寿命

基于局部结构应力点焊疲劳寿命预测方法对电阻点焊进行疲劳寿命预测。使用壳单元、CWELD点焊连接单元、刚性梁单元建立电阻点焊拉剪试样有限元模型。运用商业有限元软件Nastran做线弹性分析,输出CWELD单元的节点平衡力,将有限元线弹性分析结果导入疲劳分析软件中完成点焊疲劳寿命的估算。疲劳寿命预测结果与疲劳实验结果对比表明,不同载荷下的点焊疲劳寿命预测结果与实验寿命有良好的一致性。     

基于固有频率变化和载荷特性的点焊疲劳寿命预测

基于疲劳试验和动态响应试验,对单点拉剪点焊试件在恒幅、变幅和随机疲劳过程中的固有频率变化特性进行了研究.通过恒幅、变幅疲劳损伤过程中的频率响应函数曲线和各阶模态固有频率的比较,提出以载荷和频率变化率作为描述点焊疲劳损伤的特征参量,并利用剩余寿命比,建立了频率变化率与参量的线性关系,并以此关系描述随机载荷的疲劳过程.根据加载载荷、频率变化率和当前循环数来预测寿命,适用于载荷谱已知,固有频率可测情况下的疲劳寿命预测,预测值与试验值吻合较好.     

基于ANSYS的斗齿疲劳寿命预测

疲劳破坏是斗轮堆取料机用斗齿在实际工况下主要的失效形式之一。通过有限元分析软件ANSYS建立斗齿的有限元模型,对其进行静力强度计算,得出斗齿在服役中的应力最大节点和应力集中区域。通过名义应力法并且结合ZGMn 13材料的S-N曲线,利用ANSYS中的Fatigue模块进行斗齿结构的疲劳寿命计算,预测其疲劳寿命,为斗齿的可靠性设计和结构优化提供依据。     

镀锌钢板点焊电极寿命预测

采用连续点焊试验与数值模拟相结合的方法预测电极寿命,即利用镀锌钢板连续点焊试验得出电极端面直径随焊接点数增加的规律,并用ANSYS软件模拟不同电极端面直径下点焊区域温度场,得出对应的熔核直径.综合试验及模拟结果得出焊接点数与熔核直径的关系,在定义了保证焊点质量的临界熔核直径情况下,即可得出相应的临界电极端面直径和连续点焊可焊点数,从而预测电极寿命.结果表明,两种方法得出的熔核直径的误差不超过15%.此方法对实际生产过程中的电极修整及更换周期制定具有一定的指导作用.     

铜合金的疲劳寿命预测

采用平面弯曲疲劳试验,测定了C1100P-1／4H纯铜和C2801P-1／4H黄铜的S-N曲线。结果表明,实验铜合金没有疲劳极限。随外加交变应力增大,疲劳寿命缩短。在相同外加应力条件下,轧制态合金的疲劳寿命高于退火态合金的疲劳寿命。利用Manson—Coffin法则和塑性应变幅与疲劳循环次数的理论关系,通过计算得到了铜合金的理论S-N关系曲线,与实验结果吻合较好,表明该理论S-N关系曲线可用来预测铜合金的疲劳寿命。     

基于工业CT的材料疲劳寿命预测

在分析材料的工业CT图像基础上,提出了一种疲劳寿命预测方法。在该方法中,首先将裂纹的萌生、扩展过程分为显微尺度细观裂纹、CT尺度裂纹和宏观裂纹三个阶段;然后采用不同的裂纹萌生、扩展标准对材料疲劳寿命进行预测;最后相加各阶段预测寿命,得到材料疲劳寿命。与疲劳累积损伤理论法、名义应力法等相比,该方法预测的材料疲劳寿命具有较高的精度。     

连续管疲劳寿命模型建立及疲劳寿命预测

基于疲劳与断裂力学理论建立了连续管疲劳寿命理论模型,利用实验结果和数值计算结果验证了该模型的可行性,并基于Qt平台,采用C++开发了连续管疲劳寿命预测软件。该软件有计算模块、数据库显示模块和曲线图形分析3个模块,可预测连续管弯曲半径、壁厚、内压和屈服强度等因素对其疲劳寿命的影响。计算结果显示,内压和弯曲半径对连续管疲劳寿命影响最为严重,壁厚与疲劳寿命近似为线性关系,随着屈服强度的增加,疲劳寿命增加较快。建议连续管在实际使用过程中应尽量减少带压弯直循环,选择外径较大的滚筒,选用壁厚和外径较大的连续管,在钻井作业中选用高钢级连续管。     

BS4449—88标准疲劳试验研究

针对我国出口螺纹钢在进行英国标准(BS4449—88)所规定的轴向拉伸疲劳试验过程中出现的早期断裂现象,探讨了试样断裂于夹持部位的原因,通过改善试样夹持部位的应力集中状况,方便高效地解决了热轧水冷螺纹钢疲劳试样早期断裂的问题。     

疲劳寿命预测方法综述

综述了疲劳裂纹形成寿命和疲劳裂纹扩展寿命的预测方法,评述了各种不同预测方法的基本假设、估算步骤和特点,并对疲劳寿命预测方法进一步的发展方向作了展望。     

基于Anand模型SnAgCu-X焊点疲劳寿命预测

Anand模型采用有限元法模拟WLCSP器件Sn3.8Ag0.7Cu-X（Ce,Fe）无铅焊点在热循环载荷条件下的应力-应变响应,借助蠕变应变疲劳寿命预测模型SnAgCu,SnAgCuCe,SnAgCuFe焊点疲劳寿命.结果表明,在服役器件整体器件出现明显的变形现象,电路板翘曲严重.从中心到拐角焊点变形-应力-应变逐渐增加,芯片下拐角焊点成为整个结构潜在的危险区域.通过计算WLCSP器件SnAgCu、SnAgCuCe和SnAgCuFe三种焊点的疲劳寿命,证实了SnAgCuCe和SnAgCuFe焊点寿命明显高于SnAgCu焊点,证明了在SnAgCu中添加一定量的铈和铁可以显著提高SnAgCu焊点的使用寿命,分析结果为新型无铅钎料的研发提供理论支撑.     

基于疲劳寿命预测曲轴再制造可行性分析

采用有限元分析软件,构造曲轴的疲劳寿命模型.考虑到零部件疲劳失效对再制造能力评估的影响,分析疲劳寿命与再制造要求之间的定性关系,提出再制造临界阈值的定义和定量模型.借助已有再制造评价体系,来建立再制造评价函数.同时,将疲劳寿命预测与再制造性评价相结合,提出基于疲劳寿命预测的再制造性评价方法,通过实例证实曲轴可满足再制造...     

基于Pavlou方法的焊接结构疲劳寿命预测

变幅载荷作用下的疲劳寿命预测一直是焊接结构完整性评估的重要内容.基于Pavlou提出的疲劳损伤区概念,采用BS7608标准中推荐的S-N曲线,运用有限元热传导分析技术,提出了一种焊接结构疲劳寿命的预测方法.针对承载型十字焊接接头、非承载型十字焊接接头和对接焊接接头,开展了二级变幅载荷谱块的拉伸疲劳试验,分别采用Miner模型、M-H模型和Pavlou方法估算了试件的疲劳寿命.结果表明,Pavlou方法的预测精度明显高于其它2种模型,预测寿命与试验寿命误差散射图中数据点的分布形态更加合理,验证了Pavlou方法的精确性和有效性.进一步讨论了焊接接头S-N曲线存活率对疲劳寿命预测精度的影响,提出2.3%存活率可以获得较为满意的预测结果.     

基于Corten-Dolan法则的低压训练舱疲劳寿命预测

训练舱舱体作为低压模拟设备的结构支撑,其主要破坏形式是由于舱体壁承受的压差载荷,加剧了应力集中部位的疲劳损伤,从而导致结构部分失效。针对负压大型舱体结构的疲劳损伤问题,以企业某型低压舱为原型,创建包括内加强筋、过渡舱在内的几何模型,进行了静力学和动力学分析,确保结构设计的合理性;同时,采用三点雨流法统计并获取对应的循环载荷谱;选择Goodman方程进行平均应力的修正,提高预测的准确性;最后,利用舱体材料的 S-N 曲线和Corten-Dolan法则,对其结构进行疲劳寿命预测分析,获取了危险单元部位在对应循环载荷作用下的循环次数、疲劳损伤和雨流矩形图。仿真结果表明：疲劳损伤严重部位的损伤值为1.018×10-5,局部可循环次数为9.822×104次,预计可使用寿命达15年左右;由雨流矩形图可知,平均应力主要集中在202.1~281.7 MPa之间,最大应力幅为211.8 MPa,平均应力以拉应力为主。     

基于RS_RBFNN的钛合金焊接接头疲劳寿命预测

建立了基于RS与RBF神经网络集成的钛合金焊接接头疲劳寿命预测模型(RS_RBFNN),该模型首先基于熵的连续属性离散化算法离散化疲劳数据并应用遗传算法约简疲劳寿命评价指标;基于最小约简指标提取焊接结构疲劳寿命分类判别规则以及对RBF神经网络进行训练;最后使用粗糙集理论判别与规则库匹配的检验样本疲劳寿命等级,使用RBF神经网络判别不与规则库任何规则匹配的检验样本疲劳寿命等级.基于钛合金疲劳试验数据的实证分析结果表明,RS_RBFNN模型容错性较好、精度较高,对钛合金焊接结构疲劳寿命预测具有一定的实际指导意义.     

AZ31B/TA15异种材料电阻点焊接头的疲劳寿命预测

对镁合金AZ31B/钛合金TA15异种材料电阻点焊拉剪接头进行了恒幅疲劳测试,并使用扫描电镜观察了疲劳断口特征.在实验中观察到,在不同的载荷水平下,试件有两种失效模式.在实验结果的基础上,对点焊试件建立有限元模型,分析了焊点附近的弹塑性应力应变.进而分别应用缺口应力法和局部应力应变法预测点焊接头的疲劳寿命,并与实验寿命...     

基于蠕变模型倒装芯片焊点疲劳寿命预测

采用有限元方法对倒装芯片的焊点进行数值模拟计算分析。结果表明,等效蠕变应变和等效塑性应变的最大值在芯片下的边缘焊点上表面;对焊点应力应变进行时间历程处理,在循环的开始阶段,应力松弛现象显著,同时塑性应变和蠕变应变都存在累积叠加趋势;对应力应变迟滞回线研究,发现曲线呈现周期性变化,随着温度的循环加载并趋于稳定。凭借Solomon模型和Shine and Fox模型,基于塑性应变和蠕变应变的交互作用,计算焊点的疲劳寿命,模拟结果和实际情况基本接近。     

基于蠕变模型倒装芯片焊点疲劳寿命预测

焊点可靠性预测研究多采用有限元仿真与单一精度近似模型相结合的模式,存在仿真时间长、效率低、准确性差等问题,为此,提出了一种基于变可信度近似模型的球栅阵列(ball grid array,BGA)焊点可靠性预测与优化方法.首先, 对不同网格细化方案进行收敛性验证,分别设计高/低精度样本点进行有限元仿真;其次,基于Co-Kriging模型融合高/低精度仿真数据进行焊点可靠性预测;最后,将预测结果与单一精度近似模型进行对比分析,并采用遗传算法优化模型获得对应结构参数.结果表明,在更少的仿真成本下,变可信度模型的预测效果更好,在同等预测精度下,变可信度模型高精度样本点数量仅为单一精度模型的1/4,相比高精度神经网络预测模型,在寻优过程中收敛更快.