2A70铝合金应变疲劳全寿命预测模型

针对2A70铝合金在全寿命范围内的疲劳寿命预测问题,开展了2A70铝合金材料拉伸试验、单轴拉压条件下的低周疲劳试验和高周疲劳试验,讨论了全寿命范围内通过应变进行寿命预测的优势,提出了一种应变疲劳全寿命曲线模型,建立了2A70铝合金的应变疲劳全寿命曲线。通过试验结果对本模型以及3种常用模型的参数进行了标定,并对4种模型的预测结果进行了对比分析,结果表明,提出的新模型寿命预测结果均在3倍误差带范围内,平均误差和分散性都较小,寿命预测精度优于其他3种模型,新模型更适合于2A70材料在同样应变比条件下的疲劳寿命预测。

不同胶结剂和骨料类型混凝土受压疲劳性能试验及寿命预测模型

为研究不同胶结剂和骨料类型对混凝土受压疲劳性能的影响,采用3种胶凝材料:普通硅酸盐水泥(ordinary portland cement,OPC);由30%OPC,20%粉煤灰(fly ash,FA)和50%磨细矿渣(ground granulated blast-furnace slag,GGBS)组成的高掺量辅助胶凝材料(supplementary cementitious material,SCM);由50%FA和50%GGBS组成,并掺入Na_(2)SiO_(3)和Ca(OH)_(2)的碱激发剂胶凝材料(alkali-activator,AA),试验制作了天然骨料混凝土(normal-weight concrete,NWC)和轻质骨料混凝土(light-weight concrete,LWC),开展恒应力循环压缩试验。最大应力水平设置3个等级,分别为混凝土静态单轴抗压强度的75%,80%和90%,而最小应力水平固定为静态抗压强度的10%。基于对试验结果的回归分析,建立了疲劳寿命和疲劳应力-应变曲线模型。结果表明,LWC的疲劳寿命略低于NWC,LWC的疲劳应变高于NWC,且与OPC混凝土相比,对于SCM或AA混凝土以上规律更加凸显。本文提出的不同胶结剂和骨料类型混凝土的改进疲劳应力-应变模型,具有计算精度高、计算过程简单、不需要繁琐迭代计算的优势。研究成果可为预测轻骨料混凝土疲劳应力-应变曲线及疲劳寿命提供一套新的方法。

硫酸盐干湿循环作用下废水混凝土寿命预测模型

为解决中国西北高寒盐渍土地区混凝土的耐久性问题,采用不同掺量搅拌站废水拌制混凝土,以研究其在抗硫酸盐-干湿循环双重作用下的影响。以0%,25%,50%,75%,100%比例混凝土搅拌站废水取代等质量饮用水混合拌制C40混凝土,以20%比例粉煤灰等质量取代水泥。混凝土试件为40 mm×40 mm×160 mm,采用5%浓度的硫酸镁溶液进行全浸泡干湿循环试验,测试混凝土的抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量、质量及吸水率。以相对动弹性模量为评价指标,利用灰色预测GM(1,1)模型及损伤二次函数衰减模型进行寿命预测。结果表明:随着废水替代率的增加,混凝土抗压强度损失率先减小后增大,干湿循环下的混凝土质量损失率由高到低依次为C40-75,C40-100,C40-50,C40-25;搅拌站废水的主要氧化物与水泥类似,微观形貌多为多孔状不规则颗粒,可以延缓C40混凝土在硫酸盐干湿循环环境中的劣化速度,使混凝土提高抵抗SO_(4)^(2-)侵入的能力,其中废水替代率为50%时混凝土抗SO_(4)^(2-)侵蚀能力最好;GM(1,1)寿命预测显示废水替代率为50%时混凝土耐久性年限最长,其耐久年限提高了2.3倍,可抵抗74次硫酸盐-干湿循环,且衰减模型相关系数R^(2)大于0.94,具有较高精度。

金属机械部件的疲劳损伤机制与寿命预测模型

基于裂纹萌生与扩展的机制及金属部件疲劳损伤的各种主要因素,结合模具行业的特点和需求,开发了一种基于深度学习的寿命预测模型。仿真结果表明,该模型在预测模具金属部件的寿命方面具有较高的精度和可靠性。这对于模具制造和运行企业而言,不仅有助于他们更深入地理解金属部件的疲劳损伤行为,更能帮助他们准确预测部件的寿命,从而进行更为合理的工程设计和优化。

汽轮机联轴器螺栓疲劳特性及寿命预测模型的研究

摘要:在常温空气介质下,对轴向和剪切低周疲劳分别利用实心圆形和薄壁圆筒试样进行实验,得到了电厂常用联轴器螺栓材料40CrNiMo的具有95%置信度、5%误差限的轴向疲劳性能和剪切疲劳性能参数,分别给出了该材料在常温下的单调和循环应力应变特性曲线以及中值疲劳寿命曲线。进而在实验基础上,运用Von Mises 等效应变范围模型、Manson-Halford 模型、Fatemi 模型、基于剪切形式 的预测模型等已有的多轴寿命模型将两种疲劳有机联系起来,并利用实验数据分别对上述多轴寿命模型进行了评价,从而找到在常温下适合该材料的寿命预测模型。分析表明:联轴器螺栓材料40CrNiMo 在循环扭转和循环拉压载荷下均显示出循环软化特性;作为一种多轴寿命预测模型,基于剪切形式的多轴疲劳寿命模型对于联轴器螺栓材料40CrNiMo而言是一种很有前景的、具有较高精度的寿命预测模型。

粉煤灰混凝土的多因素寿命预测模型

通过快速碳化试验，研究了不同粉煤灰掺量（0—60％）、不同养护龄期（1，3，7，28，90d）、不同弯曲荷载率（0，25％，50％）对m（W）／m（C）=0．34混凝土的碳化影响，并建立了综合考虑粉煤灰掺量、养护龄期、荷载率、环境温度、结合能力以及混凝土的CO2扩散系数时间依赖性的多因素寿命预测模型．结果表明：混凝土的CO2扩散系数与粉煤灰掺量成二次函数关系，粉煤灰掺量30％左右最佳．混凝土的CO2扩散系数随养护龄期的增加而降低，随荷载率的增加而增加．其关系分别符合指数关系和乘幂关系．使用多因素碳化寿命预测模型对大桥的箱梁和索塔进行预测，箱梁的运营寿命为211年，索塔为167年．增加养护龄期或提高保护层厚度是提高大掺量粉煤灰结构混凝土寿命的重要途径．

基于可靠度与损伤理论的混凝土寿命预测模型Ⅱ:模型验证与应用

作为混凝土寿命预测普适模型的应用篇 ,介绍了模型在冻融作用下的具体应用 .根据该模型 ,提出了适用于冻融条件 (包括复合其它因素 )作用下的混凝土的多元Weibull冻融损伤模型 ;同时 ,展开了快速冻融以及硫酸铵侵蚀与冻融复合作用下的耐久性实验 ,并根据实验结果对冻融模型进行了验证 ,并与神经元计算方法进行了比较 ,结果表明 ,该模型在冻融条件下的应用是成功的 .另外 ,为了实现模型由实验室条件向实际工程应用的跨越 ,本文提出了模型的实际应用方法并根据该方法对北京十三陵抽水蓄能电站这一现场环境下混凝土的寿命进行了数值模拟 ,从而为实际复杂环境下的混凝土寿命评估提供了一个新思路和新方法 ,具有一定的应用推广价值 .

IGBT模块寿命预测模型综述

在风力发电、柔性交流输电以及电机牵引和航空中等应用的变流器系统失效中,IGBT的失效所占比重较大。因此,相继提出了一些IGBT寿命预测的模型以研究其可靠性。为给系统可靠性设计者以及终端用户提供更多变流器中IGBT模块的寿命信息,文中综述了IGBT寿命预测模型的发展与研究现状。根据建模方法的不同,寿命模型可分为解析模型和物理模型两大类。文中对不同模型的建模依据分别做出了说明,在分析IGBT常见失效机理的基础上,对比分析了各模型在实际应用中的精确度、通用性与局限性。同时,介绍了加速老化试验对寿命预测模型的影响。最后,讨论了IGBT模块寿命预测模型的挑战与发展趋势。

绝缘栅双极型晶体管失效机理与寿命预测模型分析

针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要失效机理,特别是键合引线失效过程,采用高速红外热成像仪对键合引线失效过程的结温温度场分布实时探测试验,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是键合引线翘曲与熔化,在外部特性上表现为集射极压降值增大,而热阻基本不变.提出了提高器件可靠性、延长使用寿命的方法.在加速寿命试验原理的基础上,通过开展高温下的功率循环测试,并对试验数据进行拟合,得到了加入电流等级和最高工作结温的改进寿命预测模型.通过试验数据误差分析对比,发现该模型精度较原有模型在不同测试条件下均有提高,适用范围从80 K拓宽到100K.

隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久寿命预测模型研究

文章通过对硫酸盐侵蚀机理的分析,得出了自然劣化衰减方程;并根据规范中规定的混凝土强度耐蚀系数低于75%时混凝土寿命到期的基本原则,建立了混凝土抗硫酸盐侵蚀的耐久寿命预测模型;同时选取主要参考点建立了硫酸根质量浓度、水胶比、矿物掺合料掺入种类和掺量,以及不同养生方式的影响系数函数。综合考虑这些因素对衬砌混凝土耐久性的影响,得出了混凝土抗硫酸盐侵蚀的寿命预测方程,并对各种胶凝材配方混凝土的耐久寿命进行了预测。预测结果表明,多元复掺胶凝材对混凝土的抗硫酸盐侵蚀具有良好的效果,考虑多因素的混凝土寿命预测模型简单实用。

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土疲劳寿命预测模型试验研究

为研究桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土的力学特性,对5块轨道板单元进行静载试验,分析桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板的开裂荷载、极限荷载、开裂弯矩和破坏弯矩等力学参数。并在静载试验研究的基础上,结合2010版《混凝土结构设计规范》和国内外混凝土结构疲劳特性的研究成果,确定适用于服役期间组合荷载下桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土疲劳寿命预测模型的混凝土S-N曲线。研究结果表明:桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土抗拉强度和抗压强度可取2010版《混凝土结构设计规范》中的规定值;可采用修正宋玉普混凝土S-N曲线或Goodman平均应力修正的Tepfers混凝土S-N曲线作为桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土S-N曲线。本文的研究成果可为服役期间组合荷载下桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土疲劳寿命预测模型的建立提供试验依据。

基于剪切形式的多轴疲劳寿命预测模型

在多轴损伤临界面的基础上，结合多轴疲劳损伤和裂纹萌生与扩展的特点，提出一种剪切形式的多轴疲劳损伤参量，该参量不含有材料常数；进而建立了一种新的多轴疲劳寿命预测模型。经多轴疲劳试验验证表明，所建立的寿命预测模型可同时适用于多轴比例与非比例循环加载。

电子束物理气相沉积热障涂层寿命预测模型

为了准确预测热障涂层(TBCs)的剥落寿命,把涂层使用过程中所存在的潜在危险减到最低,建立精确的热障涂层寿命预测模型具有十分重要意义。本文介绍了一种电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备的热障涂层的寿命预测模型。该模型是通过对EB-PVD热障涂层陶瓷的物理和力学性能、结合强度的测定,热生长氧化层(TGO)生长动力学的研究以及热循环剥落寿命数据的定量研究而建立的一个TBCs系统的非线性寿命预测模型。从涂层实际寿命与模型预测寿命对比发现,该模型预测的涂层寿命与涂层的实际寿命相吻合。

基于加速老化试验的IGBT寿命预测模型研究

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在工作过程中经常要承受过热和较大的温度波动,当热损伤达到一定程度时,模块极有可能出现失效,这会给电力系统造成巨大的危害。如果能根据寿命预测模型提前预估模块的寿命,便可以在模块即将失效之前进行更换,从而避免模块突然失效带来的损失。因此,考虑在检测模块壳温的条件下进行IGBT的温度循环试验,研究工况中易获得的壳温与IGBT寿命的关系模型。在已有寿命模型的基础上,提出改进的寿命预测模型,经试验数据验证准确度更高。

滚动轴承可靠性与寿命预测模型

从分析滚动轴承的可靠性与寿命之间的关系出发 ,提出了在不同的可靠度范围内 ,采用不同的寿命计算方法。作者编制了寿命计算的软件系统以方便寿命预测。

基于隶属函数的小幅载荷结构疲劳寿命预测模型

针对Miner理论没有考虑应力级间相互作用和忽略低于疲劳极限的小幅载荷的影响,提出一种新的结构疲劳寿命预测模型.该模型采用隶属函数分析小幅载荷对构件造成的损伤,引入强化因子来描述各级应力对下级载荷所产生损伤的影响.算例结果分析表明,新模型与Miner累积损伤模型相比更能准确预测构件在随机载荷下的疲劳寿命,在工程中具有一定的实用价值.

液压支架健康评估与寿命预测模型研究

为解决当前综采工作面液压支架健康状态评估和寿命预测的迫切需求,提出了一种应用于液压支架的层次型模糊综合评价方法。该方法采用基于三标度法的改进型模糊层次分析法计算健康状态参量的权重向量,引入变异系数和梯形模糊数的概念对评价结果去分歧化,提高了综合评价结果的一致性和有效性。在综合评价的基础上可得到液压支架健康指数和综合健康水平。同时,在此基础上建立了基于健康指数的液压支架寿命预测模型,实现了液压支架综合健康管理。以晋煤集团古书院矿152313工作面所使用的液压支架为例分析健康状态评估和寿命预测,结果表明;该方法所预测的评估时刻到失效大修的剩余寿命为13.45个月,而这与预期大修时间13个月基本一致,验证了上述模型的合理性和有效性。

基于氯盐侵蚀的海底隧道寿命预测模型研究

基于氯盐侵蚀把海底隧道的寿命周期分为三个阶段:氯离子扩散阶段、钢筋锈蚀阶段和保护层开裂阶段,对钢筋锈蚀阶段又进行了量化细分,从氯盐腐蚀的三个阶段分析了海底隧道的耐久性,并推导了使用公式,最后对厦门翔安海底隧道进行了耐久性寿命计算,并与DuraCrete模型进行了比较,分析结果显示该模型与DuraCrete模型相近,为今后的海底隧道耐久性寿命预测研究提供了一种新思路,为可靠度分析提供了参考。

低周载荷下NiTi微动疲劳寿命预测模型研究

微动磨损加速材料疲劳失效,微动疲劳是微动磨损和普通疲劳共同作用的结果;NiTi形状记忆合金具有良好的耐磨性和抗疲劳特性,可以延缓损伤的发生和扩展;改进原有的微动疲劳寿命预测模型,将微动磨损作为影响微动疲劳寿命的重要因素,引入NiTi微动疲劳寿命预测模型中;给出合理有效的NiTi微动疲劳寿命预测模型。

接触疲劳剩余寿命预测模型构建及验证

接触疲劳是轴承、齿轮等基础零部件失效的主要原因之一。针对现有的接触疲劳寿命预测模型应用局限性较大,难以处理海量、高维数据等问题,文中研究基于数据驱动技术的接触疲劳剩余寿命预测模型。首先,综合考虑相关性、单调性和鲁棒性3个评价指标,构建了退化敏感特征选取函数,通过多目标优化实现了与接触疲劳剩余寿命相关性最强的特征子集的自动选取;其次,为实现基于Spark的并行化计算,着重从模型结构设计、学习率算法、弱化权重作用、并行化策略等方面对BP神经网络模型进行了有效改进,构建了Spark平台下基于优化BP神经网络的接触疲劳剩余寿命预测模型。公开数据集验证结果表明:基于多评价指标的退化敏感特征选取方法是可行的,所构建的接触疲劳剩余寿命预测模型是有效的。研究成果对于探索大数据背景下寿命预测的方法与途径具有一定的参考意义。