裂纹梁动力学仿真的有限元模型

针对弥散裂缝模型对裂纹影响区域没有定义的不足,基于应变能等效原则,提出了一种确定裂纹单元长度的计算方法,使这种传统、粗糙的建模方法更加实用.得出了裂纹影响区域相对裂纹深度的变化规律,当量纲一裂纹深度为0.4时,裂纹影响区域最大,约为0.443倍梁高.算例表明,采用改进模型的仿真结果和试验结果吻合较好.

含裂纹一维欧拉梁的裂纹无效位置分析

基于集中柔度模型,建立了含裂纹一维欧拉梁的频率方程,以此为基础探讨了裂纹无效位置的求解方法。数值计算结果显示,裂纹无效位置和位移振型节点并不一致。进一步的理论推导证明裂纹无效位置就是曲率模态振型的零点位置,从曲率和力学性能基本参数的关系分析,这一结论是合理的。本文结论对于实验、测试方案设计有指导意义。

裂纹梁的动态特性仿真

介绍了裂纹梁动力仿真中的主要裂纹模型,分析了各种模型的优缺点,并应用集中柔度模型对裂纹梁的模态参数随裂纹的变化特性进行仿真分析,仿真结果和实验结果吻合较好.仿真数据定性地反映出固有频率、振型随裂纹参数的变化趋势.通常认为,位于振型节点的裂纹对模态参数没有影响,仿真结果证明这一结论并不全面.进一步探讨了不同几何参数的梁对裂纹的敏感性.

裂纹梁的相似特性及模型误差分析

固有频率是构造损伤识别指标的常用物理量,它对损伤的敏感性有些低,易受模型误差的干扰。文中应用相似原理,分析得到裂纹梁的动力相似准则,由此找出可引起无量纲固有频率类损伤识别指标变化的相关物理量,有限元仿真结果验证了理论推导的结论。使用这类损伤识别指标的损伤检测方法,在建立精确有限元模型时,可以忽略不影响损伤识别结果的物理量,降低建模难度,实用性强。文中还分析模型误差对无量纲固有频率类损伤识别指标的影响规律。

裂纹检测的结构动力学方法研究进展

结构动态特性检测是裂纹检测的一种很有效的方法。从裂纹模型、损伤指标和损伤识别方法3个方面介绍了裂纹检测的结构动力学方法发展现状,分析了常用裂纹模型的优缺点,讨论了各种损伤指标对裂纹的灵敏度。从损伤识别方法应用情况来看,主要瓶颈在于对精确有限元模型的依赖以及受测试能力的制约。

含多位置损伤板剩余强度估计的系统可靠性模型(英文)

含多位置损伤板的剩余强度估计对老龄化飞机的安全评估有重要意义。本文提出一种估计含MSD结构剩余强度的系统可靠性模型,该模型将结构看作一个载荷共享并联系统,系统中元件为结构中的韧带,施加在结构上的载荷按等应力原则分担在各个元件上,当有元件失效时,各元件承担的载荷重新分布。基于这一模型,本文采用Monte Carlo方法对MSD结构的失效进行仿真,得出结构剩余强度的概率分布,以50%失效概率的失效载荷为剩余强度估计值,估计结果与实验结果相比,多数算例相对误差在10%左右,优于传统的净截面准则。

风电装备传动系统及零部件疲劳可靠性评估方法

载荷是导致失效直接原因,是影响产品可靠性的重要因素,风电装备在服役过程中经历的载荷-时间历程及其不确定性有明显的特点。由于服役方式的特殊性,一个风力发电厂中安装在不同位置的发电装备的服役载荷历程会有明显的差别。从风力发电机服役地域位置和时间两个方面描述风力发电机载荷历程的概率特性,并以此为基础,基于全概率计算原理研究风力发电机传动系统及其零部件疲劳可靠性分析与建模方法。内容包括复杂载荷历程不确定性表征方法、随机变幅载荷历程下疲劳累积损伤与等效循环应力计算方法、根据应力分布和条件寿命分布计算疲劳可靠度的方法,以及根据多级小样本疲劳寿命试验确定不同循环应力水平下疲劳寿命分布参数的方法。

某型飞机水平尾翼疲劳试验的声发射实时监测

介绍了某型飞机水平尾翼功能试验过程中关键部件(包括不可接近部件)疲劳损伤的声发射(AE)实时监测技术.在强冲击、高振动背景噪声下,基于对模拟声发射源和背景噪声信号特征的分析,对采集数据进行了预处理,提高了数据的信噪比.对预处理后的AE信号特征参数进行趋势分析,结果表明,在长时间的疲劳试验过程中,由于试验环境的变化,背景噪声也发生相应的变化,AE信号特征参数的变化趋势能正确反映背景噪声变化的随机性和非稳态性.以半轴为例,AE信号特征参数(Hits)的趋势变化反映出半轴的疲劳损伤历程;通过AE信号的波形分析,基本确定了半轴初始疲劳损伤的形成时间和两对称的疲劳损伤源.

多部位损伤结构概率疲劳寿命预测方法与模型

结构疲劳失效是一种具有高度不确定性的现象,多部位损伤结构疲劳失效更是如此。含有多个薄弱环节(通常是可能发生损伤的高应力部位)的结构相当于多个只含有单一损伤部位的单元串联构成的系统。应用精确的系统可靠性建模方法,用各损伤部位疲劳寿命的次序统计量和极值统计量表示结构寿命分布,建立了多部位损伤结构的概率寿命预测模型。这样建立的模型自然地反映了不同损伤部位之间的失效相关性。试验结果及算例均显示,多部位损伤结构的疲劳寿命明显低于按其中一个损伤部位(即便是最薄弱部位)计算的寿命。

基于主元分析的频谱整体识别方法

根据频谱的整体数据进行模式识别和分类时必须考虑如何降低识别过程中的计算量问题,提出了一种基于PCA的频谱整体识别方法.该方法将N点频谱视为N维空间中的点,首先利用已知频谱样本建立数据矩阵,继而进行PCA处理并确定满足信息保留率门限值的主元方向个数,实现高维数据的降维,并计算各类频谱在低维空间投影点的中心,得到数据模板.在方法的识别应用中以距离最小为判据准则进行识别归类.数值仿真和语音识别实验结果说明所提方法性能稳定,识别准确率较高,具有一定的实际应用价值.

失效概率计算中的信息遗失与系统级建模方法

通过对系统失效概率问题的深入分析,揭示了传统上通过载荷-强度干涉分析计算零件失效概率过程中发生的系统失效相关性信息遗失问题,以及无法通过零件失效概率指标构建一般系统(具有失效相关性的非独立失效系统)失效概率模型的原因。从数学的角度探讨了载荷-强度作用机制和一般系统都存在共因失效的原因。在此基础上,提出了通过"系统级"的载荷-强度干涉关系建立系统失效概率模型的方法,建立了能根据有限的失效数据预测系统任意阶失效概率的参数化模型。最后,通过实例验证了所提出模型的适用性。

螺栓结合部静态迟滞行为分析及刚度和阻尼辨识

获得螺栓结合部的静态迟滞行为并开展刚度、阻尼辨识,对于螺栓结合部设计以及装配工艺制定十分重要.利用三维有限元模型预测螺栓结合部迟滞特性,并给出了螺栓联接接触参数的设置方法.针对获得的迟滞曲线,采用最小二乘多项式拟合推导确定了结合部刚度及阻尼参数的辨识公式.以一个简单的螺栓搭接梁为对象进行了实例研究,试验证明了该搭接梁有限元模型及获得的迟滞曲线的合理性,利用获得的迟滞曲线辨识了该螺栓结合部的时变刚度、平均刚度和损耗因子等参数.研究表明:随着预紧力的增加,螺栓结合部的刚度增加而损耗因子(阻尼参数)减小.

深沟球轴承加速-恒速过程动态特性有限元分析

建立了深沟球轴承三维动力接触有限元模型,综合考虑轴承工作过程中各部件的变形以及实际受载形式,采用LSDYNA显式动力学求解器,计算了轴承在3种径向载荷作用下,加速-恒速工作过程的动力学响应.计算结果表明:轴承在加速阶段产生强烈的振动,并延续至恒速运行的初期,3种径向载荷作用下滚动体内等效应力均远高于轴承钢的屈服强度;随着恒速运行时间的增加,振动明显减弱,轴承进入稳定的工作状态,径向载荷越大,轴颈中心径向位移的振动范围越小,轴颈中心离开轴承轴线的平均距离越远;压应力与摩擦力的同时作用使得滚动体内平行于滚动方向的剪切应力呈非对称分布.

基于边的快速分层软件研究

对STL模型的切片处理是RP前处理部分的重要内容,切片软件的速度对快速成形的整体效率有重要影响。这里在现有切片算法的基础上,提出了基于边的整体切片算法,并开发了分层软件。实际测试表明切片速度十分理想。

铝合金挤压型材试样加工工艺及疲劳性能研究

车体枕梁是由铝合金挤压型材和板材组焊的箱体结构,是车体上同时承受拉伸和压力载荷的关键部件。本文研究枕梁挤压型材母材疲劳性能测试相关技术问题,探讨了线切割-抛光和铣-磨-抛光两种工艺条件、型材不同厚度壁板疲劳性能的差异,获得了疲劳性能数据。试验结果表明,用铣-磨-抛光工艺加工的试样的疲劳性能优于线切割-抛光工艺加工的试样的疲劳性能;不同厚度壁板中值条件疲劳极限差别不大,但10mm壁板数据分散性明显大于15mm壁板。

复杂结构部件概率疲劳寿命预测方法与模型

针对多部位损伤(MSD)复杂结构部件的疲劳寿命预测问题,通过定义损伤临界值随机变量,分析、讨论了寿命概率分布、损伤概率分布、损伤临界值概率分布的属性及其之间的关系,研究了概率损伤累积原理,提出确定累积损伤临界值概率分布的方法,建立了概率累积损伤准则。基于多层次统计分析技术和系统层可靠性建模原理,构建了复杂结构部件的概率寿命预测模型;通过各关键部位的损伤累积和结构系统的失效概率计算,实现了复杂结构部件概率疲劳寿命预测,通过典型算例展示了方法及模型的应用。

两阶段疲劳损伤等效方法与概率疲劳失效判据

针对长寿命、高可靠零部件的概率疲劳寿命预测,应用三参数威布尔分布描述疲劳寿命概率分布,研究不同水平的应力循环数之间的损伤等效关系,提出两阶段应力循环等效方法,建立疲劳损伤等效/失效概率等效循环数模型。对于小于寿命分布位置参数的应力循环数,根据应力与寿命分布位置参数之间的关系转换不同应力水平下的损伤等效循环数;对于大于寿命分布位置参数的循环数,根据疲劳失效概率等效转换不同循环应力水平下的等效循环次数。应用这样的方法及模型进行变幅应力历程下的疲劳失效概率计算或概率疲劳寿命预测,能够很好地处理寿命随机变量的最小可能值远大于零的工程实际问题,同时也保证了在转换不同水平应力循环数过程中的失效概率等效。