基础激励下裂纹梁结构疲劳寿命预测模型

为了发展基于模型的裂纹梁结构疲劳寿命预测方法,提出了一种新的三维裂纹梁单元刚度矩阵。基于该刚度矩阵,建立基础激励下裂纹梁结构的三维有限元模型。推导三维裂纹梁单元的应力强度因子,建立三维裂纹梁单元的疲劳裂纹扩展模型。采用振动响应与裂纹扩展增量交互计算方法,计算循环载荷作用下裂纹梁结构的疲劳寿命。研究结果表明:裂纹梁结构寿命预测模型较好地体现了疲劳裂纹扩展寿命与基础激励参数、结构参数和裂纹参数之间的内在关系,反映了基础激励对裂纹梁结构疲劳寿命的影响。最后通过实验对模型进行了验证。

机械弹性车轮疲劳寿命及其影响因素研究

为提高机械弹性车轮的可靠性和耐久性，对其疲劳寿命进行了研究。结合机械弹性车轮的结构及承载方式，建立了疲劳试验的有限元模型；采用幅值、频率相同的正弦载荷和余弦载荷模拟车轮骨架载荷循环过程；基于Miner线性疲劳累积损伤理论进行疲劳寿命预测。分析表明：车轮骨架的疲劳破坏主要集中在弹性环组合卡与铰链组的连接部位，最小疲劳寿命为4．03×10^5次；随着铰链组个数、铰链组横截面积的增加，疲劳寿命呈非线性增加；随着实际负荷的增加，疲劳寿命呈下降趋势。

大跨度钢拱桥构件评级体系研究

为对大跨度钢拱桥构件制定合理的检查和养护策略,根据该类桥梁的特点开展构件评级体系研究。从安全性和耐久性2个角度对构件进行评级,构建多个安全性和耐久性因子,对安全性和耐久性因子的分析结果设置一个评分标准,采用层次分析法确定各因子的权重,计算构件的安全性和耐久性综合得分,据此建立构件评级矩阵,并制定适当的桥梁构件检查和养护策略。采用该构件评级体系对广州新光大桥进行构件评级,结果显示,该桥主跨桥面横梁的安全性等级偏低,边、主跨吊杆的耐久性等级也偏低,在制定检查周期和养护策略时,应重点关注这几类构件。

胀压成形汽车桥壳性能的有限元模拟与试验

以某5.5t载货车的桥壳为例,介绍了胀压成形的工艺过程。用ABAQUS软件进行了成形过程的数值模拟,得到了桥壳的壁厚分布曲线和变形强化效果云图与残余应力云图。结果表明,桥壳的壁厚分布符合使用要求。将压制成形后的残余应力作为初始条件施加到桥壳上,进行最大垂向力工况下的强度刚度模拟,找出轴向应力较大的危险区域,得到桥包部分的单位轮距最大变形为1.27mm/m,符合国家标准。用Nsoft软件对胀压成形桥壳进行疲劳寿命分析,得到各危险区域的疲劳寿命。最后对胀压成形桥壳样件进行了台架疲劳试验。结果表明,桥壳本体各危险区域的疲劳寿命均高于153.8万次。

基于ABAQUS软件二次开发的橡胶疲劳寿命计算结果的可视化

基于ABAQUS有限元分析软件得到橡胶材料单轴拉伸试件的二维模型、圆柱试件的轴对称模型以及哑铃形试件的三维模型的应力-应变结果,将3种试件的应力-应变数据导入二次开发的橡胶疲劳寿命分析程序中,得到各个模型每一节点的对数疲劳寿命和裂纹扩展平面的法向角度。利用Python语言编写程序,运行并生成ABAQUS对应的输出数据库文件。结果表明,二维、轴对称、三维模型的应力分布具有一致性,即试件中部受力大,两端受力小。对于二维及三维的哑铃形试件,疲劳寿命最小值出现在试件中部;对于轴对称的圆柱试件,除试件中部较易破坏外,变形较大的上下端面的边缘位置亦容易发生破坏。3种模型的试件中部产生微裂纹后,裂纹扩展平面的法向角度均为90°,即裂纹沿试件中部且垂直于拉伸方向不断扩展,与试验结果相一致。本研究解决了二维、轴对称、三维模型的二次开发计算结果可视化的问题。

新疆岩沥青改性沥青混合料疲劳性能的试验研究

为了揭示岩沥青改性沥青混合料的疲劳耐久性,利用MTS-810材料试验系统,分别对普通重交沥青混合料、SBS改性沥青混合料和岩沥青改性沥青混合料等3种混合料进行了不同应力比下的疲劳试验,建立了3种沥青混合料的S-N疲劳方程,并对3种沥青混合料的疲劳试验结果进行了比较.在相同的应力比试验条件下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命最大,普通重交沥青混合料的疲劳寿命最小.岩沥青改性沥青混合料S-N疲劳方程参数k最大,n最小.研究结果表明:两个疲劳方程参数k和n均证实了岩沥青改性沥青混合料具有较好的抵抗疲劳荷载的能力.在荷载水平增加相同幅度的情况下,岩沥青改性沥青混合料的疲劳寿命衰减量最小.在相同的级配、油石比和荷载条件下,其疲劳耐久性最好.

玻璃纤维增强聚丙烯水箱支架的结构优化

以汽车用玻璃纤维增强聚丙烯(PP/GF)水箱支架为研究对象,在UG软件中建立其有限元模型,并进行结构静力学和疲劳分析;然后将分析结果导入到iSight软件中,以质量最轻和疲劳寿命最长为目标,设立水箱支架的3个结构变量,分析各变量对结果的灵敏度;最后基于遗传算法选择优化值,对优化后的水箱支架模型重新进行分析。分析结果表明,优化后的水箱支架在结构质量降低2.8 kg的情况下,支架最大应力降低了0.7 MPa,而相应疲劳寿命延长了7.3%。

开级配大粒径沥青碎石防裂层沥青路面疲劳寿命预估研究

为了解决刚性基层沥青路面存在的沥青面层反射裂缝问题，提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料（Open—gradedLargeStoneAsphaltMixes，OLSM）作为裂缝缓解层的方法，以国内外OLSM参考级配为基础，结合试验段修筑情况，采用二维有限元方法，建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面有限元模型，对设置不同类型裂缝缓解层、不同级配OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面进行疲劳分析，提出OLSM-25缓解层沥青路面疲劳寿命的预估公式，为设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面抗裂设计提供理论依据。结果表明：在车辆荷载偏载作用下，轴载、贫混凝土基层模量及厚度、OLSM-25缓解层厚度对OLSM-25缓解层沥青路面结构的疲劳寿命具有显著影响作用。

一个与载荷模拟同步进行的三峰谷计数法则

应用蒙特卡罗方法产生伪随机数来进行疲劳载荷的计算机模拟，并基于雨流法的基本原理，对“三峰谷计数法则”作了改进，提出了一种能与载荷信号的发生同步进行的统计计数的计算机算法，这使得结构疲劳寿命的估算与疲劳载荷谱的产生的同步实现成为可能。

基于RecurDyn的三叉杆滑移式万向联轴器疲劳寿命预测

在运动学分析的基础上,运用RecurDyn软件建立三叉杆滑移式万向联轴器刚柔耦合动力学仿真模型,深入分析了传动元件滑杆的接触应力随输入轴和输出轴夹角、转动频率、负载等参数的变化规律。在此基础上,基于应力时间历程寿命计算准则对三叉杆滑移式万向联轴器进行疲劳寿命预测。研究结果为进一步分析三叉杆滑移式万向联轴器的动力学特性和润滑特性打下基础,为其结构设计和推广应用提供依据。

钛合金结构损伤容限设计可行性研究

对飞机结构常用金属材料损伤容限特性进行了对比分析,针对TC4和TA15损伤容限特性较差的缺点,研制出两种超低间隙(ELI)钛合金TC4ELI和TA15ELI,并对其进行结构损伤容限设计可行性论证。进行了两种超低间隙钛合金和普通钛合金裂纹扩展寿命、剩余强度和疲劳全寿命对比实验。实验结果表明:具有片层组织的超低间隙钛合金相对于普通成分钛合金断裂韧性和裂纹扩展特性有明显改善,剩余强度和疲劳全寿命相当;应力水平相当时,超低间隙钛合金工程可检裂纹扩展寿命比航空结构中常用铝合金稍长。因此,对于超低间隙钛合金TC4ELI和TA15ELI可以进行损伤容限设计。