基于临界距离法的含表面缺陷车轴试样疲劳强度预测

基于临界距离法进行含表面缺陷车轴试样疲劳强度预测研究。使用轴向疲劳试验测试光滑试样、环状V型缺口试样、孔洞缺口试样的疲劳极限,同时也测试了材料在应力比R=-1下的裂纹扩展门槛值。借助有限元计算,基于临界距离法预测含表面缺陷车轴试样的疲劳极限,并采用试验结果验证。研究结果表明,当基于临界距离法预测含表面缺陷车轴试样的疲劳极限时,临界距离法中的点法误差较大,而线法具有更高的预测精度,能够满足工程需求。该方法在对预测表面缺陷车轴疲劳强度上具有重要指导意义。

临界距离法在铝锂合金多轴缺口疲劳寿命预测中的应用

临界距离法以缺口根部附近区域某点、线、面或体上的应力特征值作为描述材料失效的参量,具有较好的物理意义.论文进行了2297铝锂合金缺口件的疲劳实验,然后介绍了适用于多轴缺口疲劳寿命预测的名义应力法和临界距离法,将临界距离定义为与疲劳寿命相关的函数,借助临界面法给出有效临界面多轴应力比的定义,并对Wöhler曲线中的相关参数进行修正.最后,论文应用临界距离法预测了带有不同几何形状缺口试件的多轴疲劳寿命,并与名义应力法的预测结果对比,结果表明,临界距离法的预测精度更高,有92%预测数据点在三倍误差分散带内.

工程构件疲劳寿命估算的三维临界域法

临界域法将缺口附近区域中某点、线或面上的应力特征值作为材料失效的判断条件,能较合理地解释缺口效应现象,因此被认为是一类具有工程应用前景的缺口件疲劳寿命估算方法。本文首先结合三维工程结构的实际特点,详细阐述了适用于三维结构的应力场强法和临界距离法,对其中若干参数进行了准确定义和描述。然后,本文分别使用这两种方法和名义应力法对某型航空发动机轮盘进行了疲劳寿命估算。结果表明,本文给出的适用于三维结构的应力场强法、临界距离法能很好地预测航空发动机轮盘的疲劳寿命;而且相比于名义应力法,预测效果更好。

基于不同临界法预测曲轴疲劳极限载荷

以多款发动机的曲轴为研究对象,基于临界理论的不同方法并利用有限元法计算曲轴在弯矩载荷作用下应力集中处的应力分布并求解等效应力。通过这种等效处理,将预测曲轴的疲劳极限问题转化为求解应力集中处的等效应力问题,并结合已有的曲轴疲劳强度试验数据,对不同临界距离方法在工程实际应用中的适用性做出评价。研究结果表明:基于临界距离法可以准确预测不同圆角结构的曲轴的疲劳极限载荷,而基于临界点法在预测相同圆角结构的曲轴时具有较高的精度,但是在预测不同结构的曲轴的疲劳极限载荷时误差较大。

焊接接头疲劳评定的局部法研究现状

局部法 (LocalApproach)是近年来发展起来的焊接接头疲劳评定的一种新方法。目前已提出了多种焊接接头疲劳评定的局部准则 ,如缺口应力强度因子法 (N -SIF)、等效应力强度因子法 (E -SIF)、临界距离法 (CDM)包括点 (PM)、线 (LM)和面 (AM)法、临界面法及体积法。文中对这些局部法的基本原理、分析步骤及影响因素进行了介绍 ,综述了局部法研究现状并对目前局部法研究存在的问题进行了讨论。

基于CDM法AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

采用临界距离法(CDM)中的点法和线法对AZ31B镁合金对接接头和横向十字接头进行疲劳评定.对两种焊接接头进行了疲劳试验,采用ANSYS有限元软件建模分析,计算出两种评定方法的局部应力参量Δσloc,拟合出相应的S-N曲线,并与疲劳试验结果进行了对比分析.结果表明,采用CDM法可以对镁合金焊接接头进行疲劳评定,其评定结果与疲劳试验结果相符合.依据应力集中大小可以有效预测疲劳断裂位置,在2×106循环次数下,两种焊接接头点法的疲劳强度分别为79.55和49.10MPa,线法的疲劳强度分别为79.01和44.38MPa.

一种电压暂降及电压凹陷域的计算方法

介绍了电压暂降分析的计算方法,主要分为两类:实测统计法和随机估计法,主要讨论了随机估计法的两种算法:故障点法和临界距离法;在此基础上提出将二者有机结合的算法,最后通过实验和仿真的方法说明了该算法不仅可以准确确定系统发生故障时各变电所、各母线的电压暂降;而且能够确定电压暂降凹陷域的范围,从而说明了该算法的可行性和准确性。

缺口疲劳极限预测的半椭圆面积法

以受均匀拉应力作用下带贯通裂纹的无限大板裂纹尖端附近的应力场分析为基础,首次提出了一种预测缺口疲劳极限的半椭圆面积法,并通过大量的数值计算分析确定了半椭圆区域的大小.将这种方法分别应用于带不同直径圆孔的无限大板的疲劳极限预测,并与临界距离的点法、线法和面法及Peterson公式计算结果进行了比较,验证了该方法的有效性.

局部法评定铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能

三种不同的局部法,临界距离法、应力平均法和等效应力强度因子法,用于评估Al6082-T6铝管搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳性能。结果表明,3种疲劳评定方法都能对铝合金搅拌摩擦焊接头做出合理的评定。运用临界距离法时采用Peterson修正公式计算临界距离参数L,结果表明该方法能够精确预测出Al6082-T6铝管搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳极限,预测误差仅4%,并能预测出接头疲劳薄弱区域;应力平均法的预测结果偏保守,预测结果较试验值低7.46%,其将焊趾视为尖锐缺口的做法具有工程应用价值。等效应力强度因子法通过将接头模拟成带标准裂纹的构件来计算焊接接头等效应力强度因子范围,并通过与接头裂纹扩展门槛值比较来判断焊接件是否发生疲劳失效,结果表明等效应力强度因子法能够对Al6082-T6搅拌摩擦焊接头做出合理的疲劳评定。

考虑残余应力影响的焊接结构疲劳总寿命预测方法

为了更加准确地评估焊接结构的疲劳寿命,提出了一种结合临界距离法和断裂力学理论的焊接结构疲劳总寿命预测方法。采用三维有限元动态模拟焊接过程,得到焊接残余应力分布规律,依据临界距离理论预测局部应力—寿命曲线,建立了疲劳裂纹萌生寿命的预测方法。在裂纹扩展阶段,按瞬态裂纹尺寸修正应力强度因子,利用权函数法求解残余应力强度因子,结合Forman公式计算疲劳裂纹扩展寿命。将焊接十字接头疲劳试验结果与预测总寿命进行对比分析,发现试验结果与预测值吻合较好。不同荷载水平下,裂纹萌生和扩展寿命各自所占总寿命比例不同,残余应力的存在对两阶段疲劳寿命均有不利影响。

TC4板冷挤压强化寿命预测与试验验证

针对缺乏孔挤压强化铰孔后的残余应力分布及寿命预测与评定的分析方法,研究孔挤压强化铰孔工艺的三维有限元模拟方法及挤压强化后铰孔对孔边的残余应力分布的影响.分析结果表明:铰"0"孔后挤入端的残余压应力比不铰孔的明显增大.通过有限元法获得铰孔试样在疲劳载荷作用下孔边的应力分布,结合临界距离法预测3组不同载荷水平下4%孔挤压量钛合金TC4中心孔板的疲劳寿命,预测结果在试验结果的0.5~2.0倍寿命之内.

电力系统中电压骤降的综合分析

针对电压骤降对新型电力负荷的影响日趋严重,造成的因工业生产中断而引起可观的经济损失的问题,文章介绍了电压骤降的基本概念、成因及影响因素;详细阐述了电压骤降的监测与随机预测,并提出几种减少电压骤降的技术措施;最后探讨了电压骤降今后的研究方向。

基于应力场强方法的多轴高周疲劳寿命分析及应用

在多轴高周疲劳临界面的基础上,将应力场强方法计算的某一临界尺度内的平均应力作为控制疲劳损伤的特征应力,进而建立一种新的基于应力场强的多轴高周疲劳寿命估算方法,结合某型飞机中央翼1墙法兰盘部位全机疲劳试验,将该方法计算结果与名义应力法、McDiarmid法、Susmel法及全机疲劳试验结果进行比较,结果表明,该方法可以较好地预测多轴高周疲劳寿命。

轮盘低周疲劳模拟件设计及试验

航空发动机轮盘长时间在交变大载荷下工作,其盘心、螺栓孔、端齿等应力集中的特征部位容易发生低周疲劳失效。为准确评估轮盘特征部位的疲劳寿命,需设计反映应力梯度的模拟件并开展相应的疲劳试验,从而为发动机结构设计提供重要依据。现有的模拟件设计方法通常保证危险点一定范围内的应力/应变分布与真实构件的一致,但这些方法对“一定范围”的定义缺乏理论依据且未能形成统一认识。为此,提出了一种临界距离范围内SWT参量分布一致的模拟件设计方法,建立了轮盘盘心、螺栓孔、端齿等危险部位的模拟件设计方法,并开展了模拟件的低周疲劳试验。将端齿模拟件100%转速对应的平均疲劳寿命与轮盘旋转疲劳试验结果对比,相对误差为7%,且均为表面薄弱晶面起裂。最后,讨论了该模拟件设计方法的稳健性。

影响AlSi9Cu2Mg微动疲劳条件的磨损因素及其寿命预测

为了探究影响AlSi9Cu2Mg铝硅合金微动磨损的因素以及对磨损状态下该材料的微动寿命进行预测,本文建立了基于Archard弹性理论的网格自适应算法,并进行了摩擦疲劳有限元模拟,讨论了滑移幅度以及磨损分区因子对微动磨损的影响;使用SWT、F多轴疲劳损伤参数与临界距离理论(theory of critical distance)对磨损状态下的微动疲劳寿命进行预测.有限元仿真结果显示,滑移幅度以及磨损分区因子对微动磨损量均产生影响,接触表面在微动接触后缘总是出现压力的峰值,由于接触后缘的应力梯度较大,证明微动裂纹总是发生在接触后缘,与实验观察到的现象一致.通过两种多轴疲劳参数及临界距离理论得到的寿命预测分布显示,无论哪一个参数,考虑磨损时的预测寿命均优于不考虑磨损时的预测寿命,且多轴疲劳参数F在考虑磨损状态下的寿命预测值与实验更为吻合.最终的结果表明,基于Archard磨损定律的自适应网格算法的有限元分析与临界距离理论的损伤参数法相结合的分析流程,可以更为有效地预测AlSi9Cu2Mg的微动疲劳寿命.