机身对接修理构型疲劳与裂纹扩展寿命研究

基于三维有限元分析结果,提出了机身对接修理构型的疲劳与裂纹扩展寿命快速评估方法。考虑摩擦及铆钉预紧力,建立了不同修理构型三维有限元模型。基于计算结果得到了铆钉钉载随孔边裂纹长度变化的函数表达式。基于权函数法提出了对接构型孔边裂纹应力强度因子快速分析方法,并建立了相应的裂纹扩展寿命分析方法。对4种不同对接修理构型进行疲劳和裂纹扩展寿命分析,结果表明:危险位置均位于蒙皮头排铆钉,不同修理构型的头排铆钉钉载差异较大;增加铆钉排数和阶梯状布置加强板可降低头排铆钉钉载;减小头排铆钉钉载可显著提高疲劳寿命,但对裂纹扩展寿命改善效果较小。

核电机组汽轮机低压叶轮叶根槽应力腐蚀裂纹扩展寿命分析

分析核电机组汽轮机低压叶轮应力腐蚀发生的机理及应力腐蚀裂纹扩展的原因,结合Clark模型和腐蚀环境下的Pairs模型建立应力腐蚀裂纹扩展寿命的计算模型。以某核电机组汽轮机的低压第2级、第3级叶轮叶根槽为研究对象,对应力腐蚀裂纹扩展寿命进行研究分析。结果表明:采用2种模型计算的裂纹扩展寿命均满足核电机组汽轮机耐用件使用寿命(60年)的要求。Pairs模型下的裂纹扩展寿命相比于Clark模型更加保守,在使用Clark模型对裂纹扩展寿命估算时,可以选取2~3的安全系数,并且温度变化对Clark模型下的裂纹扩展速率有较大的影响。

P91钢高温管道蠕变裂纹扩展寿命评价

含有缺陷的设备在高温、高压条件下容易发生蠕变损伤破坏,进而需要准确评价高温结构的蠕变裂纹扩展寿命。以某电厂主蒸汽管道用P91钢为研究对象,结合理论分析、实验及数值模拟的方法对其展开研究,采用ABAQUS软件,建立管道半椭圆形裂纹有限元模型,研究了2种压力工况下不同初始裂纹尺寸的蠕变裂纹扩展寿命,并与理论计算结果进行了对比,结果表明有限元计算结果更加符合实际要求。

钩尾框尾部弯角疲劳裂纹扩展寿命预测研究

提出了一种预测工程构件疲劳裂纹扩展寿命的方法。应用能量释放率理论,通过3维子模型有限元技术,计算工程构件疲劳裂纹尖端的应力强度因子,由Paris公式预测工程构件在实际载荷谱下的疲劳裂纹扩展寿命。采用该方法预测的13号车钩钩尾框尾部弯角疲劳裂纹扩展寿命与实际检修统计结果一致。

任意分布参数的涡轮盘裂纹扩展寿命可靠性分析

讨论了某型涡轮盘随机参数服从任意分布时的可靠性问题.在基本随机参数前四阶矩已知的情况下,以Pairs-Erdogan裂纹扩展模型为基础,应用随机摄动理论和Edgeworth级数技术,采用疲劳寿命模型对某型涡轮盘随机参数服从任意分布时的可靠性进行分析,建立了涡轮盘疲劳寿命可靠性分析模型,并求得了涡轮盘裂纹扩展寿命的可靠度.模型计算结果与Monte-Carlo仿真结果非常接近,文章提出的方法对涡轮盘可靠性设计具有一定的参考价值.

钢轨踏面斜裂纹扩展寿命的预测

利用断裂力学理论建立了钢轨踏面斜裂纹扩展寿命预测模型;以CRH2型动车组为研究对象,计算了轮轨接触时钢轨内部的应力分布,然后利用预测模型估算了钢轨踏面斜裂纹的扩展寿命,并分析了摩擦因数、裂纹倾斜角、钢轨磨损率等因素对钢轨踏面斜裂纹扩展寿命的影响。结果表明:倾斜角在30°～40°时,斜裂纹扩展寿命随摩擦因数的增大而降低;裂纹倾斜角增加到50°～60°时,斜裂纹扩展寿命先增加后减小;随裂纹倾斜角的增大,斜裂纹扩展寿命先增后减;斜裂纹扩展寿命随磨损率增大先缓慢增加,当磨损率达到一定值后急剧增加;实际使用数据间接证明了模型预测的准确性。

结构载荷加重系数对疲劳裂纹扩展寿命的影响

介绍飞机结构载荷加重方法,通过经典疲劳裂纹扩展公式推导出载荷加重系数与寿命之间的关系。规划了变幅载荷谱和常幅谱两种谱型,分别通过载荷加重系数(1.05、1.1、1.15、1.2、1.3、1.4)在两种类型的试验件上进行试验验证。试验结果表明:在常幅载荷下,预测结果与试验结果吻合很好;变幅载荷谱下的结果虽没有常幅载荷下的结果理想,但误差范围比较小。通过载荷加重,能够大量缩短试验时间,并通过有效关系导出原谱下的裂纹扩展寿命。

基于裂纹尖端塑性应变能对2024铝合金疲劳裂纹扩展寿命进行预测

通过二维弹塑性有限元计算得到I型静态裂纹在常幅疲劳载荷下裂纹尖端塑性应变能,进而获得裂纹尖端塑性应变能和应力强度因子幅值的非线性关系;根据能量平衡概念,建立了裂纹扩展速率与裂纹尖端塑性应变能的关系。由此得到一种基于裂纹尖端塑性应变能的疲劳裂纹扩展寿命预测模型,利用该模型预测了中心裂纹平板的疲劳裂纹扩展寿命,预测结果与试验值吻合得很好。

船体纵骨典型节点疲劳裂纹扩展寿命评估

基于有限元软件ABAQUS,结合虚拟裂纹闭合法、裂纹扩展判据及子结构技术,应用脚本语言Python开发出模拟疲劳裂纹扩展的程序(FCG-System)。对含初始裂纹的油船纵骨典型节点在侧面压力作用下进行疲劳裂纹扩展数值模拟,并探讨了软趾、背肘板及防倾肘板对疲劳裂纹扩展路径和寿命的影响。结果表明,增设软趾、背肘板或防倾肘板都会使裂纹扩展路径曲率增大,且软趾、防倾肘板可使裂纹扩展寿命增大,背肘板可使裂纹扩展寿命减小。

抽油杆表面裂纹扩展寿命可靠性分析

在拉伸载荷的作用下,以Paris公式为基础,考虑几何修正系数f与裂纹尺寸a的内在关系,结合分段数值积分方法计算抽油杆裂纹扩展寿命,并应用Monte Carlo法计算不同类型表面裂纹扩展寿命可靠度.计算结果表明,在其他条件相同情况下,把裂纹处理为受深度比、纵横比两个参数控制的椭圆裂纹比仅受深度比控制的圆弧裂纹和直裂纹适应性更强;带有环形裂纹的抽油杆最先断裂;断裂力学中将各个参数作为确定值计算得到的临界裂纹扩展寿命不够准确,可能导致部分抽油杆还未达到临界裂纹扩展寿命就发生断裂.

随机疲劳载荷谱加重对单裂纹扩展寿命的影响

疲劳载荷谱加重已成为加速试验的重要研究内容;它对单裂纹扩展影响的研究很有价值。以Paris裂纹扩展模型为基础,进行理论推导。提出了单裂纹在加重谱作用下裂纹扩展寿命的估算方法,分别是基于循环次数的次估算法和基于谱块数的块估算法。利用原始载荷谱的试验结果分别计算得到加重谱下的两种估算结果,设计试验对估算结果进行验证,证明了方法的可行性。研究结果可作为加快全尺寸飞机结构疲劳试验的参考。

桥门式起重机疲劳裂纹扩展寿命的模拟估算

根据前人的试验和研究成果 ,总结推荐了桥门式起重机焊接箱形梁的各项疲劳参数取值 ,同时以等幅载荷疲劳裂纹稳定扩展阶段的计算公式为基础 ,针对起重机承受随机载荷的特点 ,根据时间循环法 ,用计算机模拟估算出桥门式起重机焊接箱形梁的疲劳裂纹扩展寿命。

核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法,以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明,高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响,新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定,需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命。

非正态参数二维分叉裂纹扩展寿命的可靠性分析

以材料属性和载荷为随机变量,以控制分叉裂纹扩展的修正Paris-Erdogan公式为基础,结合建立在随机有限元法基础上的四阶矩可靠性分析方法,提出了基本变量服从任意分布时,二维分叉裂纹扩展寿命可靠度的计算方法,裂纹扩展方向采用最大周向应力准则。以平面二维分叉裂纹为例分析了其扩展寿命及可靠度变化规律,结果表明,随着裂纹的扩展,平板剩余寿命逐渐缩短,剩余寿命对设计寿命的可靠度随着裂纹扩展而逐渐降低。

基于损伤演化的裂纹扩展寿命简化计算方法

文章结合低周疲劳试验数据,在能量损伤理论、损伤度弹性模量度量法,以及简化的椭圆形裂纹形状扩展模型的基础上提出了一种基于损伤演化的疲劳裂纹扩展寿命简化计算方法。目前疲劳裂纹扩展寿命预测的基础是基于断裂力学的Paris公式,鉴于基于应变—寿命曲线的疲劳损伤演化与基于断裂力学的裂纹扩展本质上的一致性,文章提出的简化计算方法不但具有明确的物理意义,也对评估裂纹扩展寿命提出了一种基于损伤力学的新视角。同时,文中也对某船用高强度钢进行了算例计算和分析。结果表明,该方法计算过程便捷,在船舶工程结构寿命评估方面存在一定的实用价值。

高速列车智能轮对应力谱测试及车轴裂纹扩展寿命分析

采用智能轮对在京沪高铁开展时速为350 km/h的高速列车的车轴动应力试验,测试里程达90余万km,建立实际运行状态下车轴关键截面的应力谱,基于测试结果分析上下行线路、速度等因素对车轴应力谱的影响,并根据极值理论建立用于评价车轴超声探伤间隔的140万km台架试验谱,分别采用Paris公式与NASGRO方程预测140万km台架试验谱作用下卸荷槽区域裂纹扩展寿命,并通过车轴裂纹扩展台架试验进行验证。研究结果表明:高速列车动力车轴最大应力截面为卸荷槽根部截面,最大应力幅值为119 MPa;当车轴为导向轴时,其应力谱的应力极值与等效应力比作为非导向轴时增大约7%;随外推里程增加,车轴应力谱极值逐渐趋于稳定,140万km及1500万km外推应力谱的应力极值分别为121 MPa与127 MPa;初始深度为7.0 mm的半椭圆裂纹在台架试验140万km试验谱加载下扩展至7.5 mm,分别使用Paris公式与NASGRO方程进行数值分析时,裂纹深度由7.0 mm分别扩展至9.1 mm与7.7 mm,可知将Paris公式与NASGRO方程用于评估车轴剩余寿命时均具有保守性,NASGRO方程计算结果更接近试验值。

某型直升机主桨叶裂纹扩展寿命研究

为保证某型直升机延寿后的飞行安全,对其疲劳危险部位根部接头进行了材料断裂性能试验,并对试验数据进行分析处理。通过计算,对比研究了不同裂纹扩展公式下的裂纹扩展寿命。采用考虑因素较全面的,且具有较高可靠度的全范围Forman公式进行裂纹扩展寿命分析,得到不同风险率下的裂纹扩展寿命,并给出了适合的检查周期。

不同裂纹扩展公式的裂纹扩展寿命对比研究

不同裂纹扩展公式所对应的扩展寿命是不同的,本文在某型直升机主桨叶延寿过程中,通过对其根部接头材料的断裂性能试验,计算得到了不同裂纹扩展公式下的裂纹扩展寿命,对比研究了不同裂纹扩展公式下的裂纹扩展寿命的差异,并分析研究了应力比对裂纹扩展寿命的影响。对于不同的裂纹扩展公式,应力比越大,裂纹扩展寿命越小,应力比越小,裂纹扩展寿命越大。

200MW汽轮机末级叶片断裂原因及裂纹扩展寿命的估算

对清河电厂 2 0 0MW汽轮机末级叶片断裂原因进行分析 ,同时通过疲劳裂纹扩展试验及力学分析估算了形成 0 8mm初始裂纹源的剩余寿命约为 12 75h。该结果对汽轮机末级叶片的运行。

结构疲劳裂纹扩展寿命的区间预测

针对结构疲劳裂纹扩展寿命预测中参数不确定性会导致结构裂纹扩展寿命偏差较大的问题,在分析过程中考虑结构材料特性、载荷和裂纹尺寸等的不确定性,将影响结构疲劳裂纹扩展寿命的不确定性参数视为区间变量,给出了疲劳裂纹开始扩展的区间条件;以Paris公式恒幅载荷疲劳裂纹扩展寿命计算公式为基础,提出了恒幅载荷和变幅载荷作用下结构疲劳裂纹扩展寿命预测的区间模型,并且给出了该区间模型求解的优化方法。通过工程实例计算,表明该方法是可行、有效和简便的,它可以作为结构疲劳裂纹扩展寿命预测的一种新方法。