考虑平均应力影响的7075-T651铝合金疲劳性能研究

研究了平均应力效应对7075-T651铝合金疲劳性能的影响,选取了R=0.5、0.3、0.1和-0.1四组应力比进行疲劳试验。结果表明,同一应力比下,随着峰值应力水平的增加,疲劳寿命逐渐降低;而同一峰值应力水平下,随着应力比的提高,疲劳寿命则呈现出逐渐升高的趋势。同时,使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)观察疲劳断口形貌发现,在峰值应力相同的情况下,裂纹萌生及扩展区的扇形面积随平均应力的增大而增大。最后,基于7075-T651铝合金疲劳实验结果,提出了一种考虑S-N-R的改进型预测模型,结果对比显示相较于其他模型,此模型在一定程度上对7075-T651铝合金具有更好的疲劳寿命预测效果。

基于非纤维方向应力疲劳模型的复合材料层合板振动寿命预测

复合材料结构在服役过程中会受到外部载荷激励影响而产生随机振动,由于铺层角度的多样性使其寿命预测方法尚不明确。为确保复合材料结构安全服役,需探明复合材料不同铺层角度的振动疲劳寿命预测方法。本文提出一种基于非纤维方向S-N曲线的预测方式,考虑了复合材料的各向异性和多轴应力状态,以Tsai-Wu准则为基础,结合频域法对[0/90]s铺层的复合材料层合板进行了振动疲劳寿命预测。结果表明,非纤维方向S-N曲线能够较为准确地预测复合材料层合板的寿命,且Zhao-Baker概率密度函数模型的准确性最高。

基于平均应力集度差的近距离煤层下位煤巷围岩应力弱化研究

针对近距离煤层下位煤巷在进行沿空留巷时的应力集中以及巷道大变形难以支护等问题,采用理论分析、数值模拟和工程试验等方法,开展近距离采空区、实体煤和煤柱下煤巷围岩应力弱化研究。通过建立侧向支承应力数学模型,确定了平均应力集度差这一新的应力弱化评价指标;通过FLAC^(3D)数值模拟结果计算得到了平均应力集度差的变化规律,确定了采空区最佳切顶角度为90°,最佳切顶高度为10 m,实体煤段和煤柱段最佳切顶角度为90°,切顶高度为8 m;现场试验后围岩变形量显著减小。

ASME高温规范中蠕变断裂应力最小值和平均值的关系及理论公式的探讨

最小蠕变断裂应力S_(r)以及与温度和时间有关的应力强度值S_(t)是ASME高温规范弹性方法评价结构应力和变形限制的关键参数。基于Larson-Miller参数法,以316H不锈钢为对象,溯源了蠕变断裂应力拟合过程,并建立了蠕变断裂应力平均值与最小值之间理论公式。基于理论公式进行了参数分析,阐明最小断裂应力与平均断裂应力的比值随温度和时间的关系,并对ASME规范中1.25 S_(t)系数进行了探讨。分析结果表明,对应钠冷快堆设备工作温度550℃,在ASME规范第Ⅲ卷NH篇附录T-1310中,使用1.25 S_(t)作为限值的方法偏不保守,推荐采用1.20 S_(t)代替。

考虑温度和应力比影响的15-5PH不锈钢焊接疲劳性能分析

飞机结构疲劳设计离不开基础材料的S-N曲线数据,而温度和应力比是影响材料疲劳性能的重要因素,为精确分析温度和应力耦合下的疲劳性能,本文针对发动机部件常用的15-5PH不锈钢材料,完成了三种温度下的静力拉伸试验和两种温度、三种应力比的疲劳S-N曲线试验,提供了随温度变化的抗拉强度线性拟合方程和基于三参数幂函数法的任意应力比的S-N曲线方程。结果表明在室温至320℃区间内,随温度的升高,15-5PH不锈钢材料的抗拉强度下降14.96%,疲劳极限随温度变化不大,可用室温的疲劳极限进行安全寿命设计。

应力场变异性高地应力输水隧洞平均应力估计的影响

高地应力及其影响是地下洞室工程设计和建设中必须要考虑的重要因素,是学者研究和关注的重要领域。文章以新疆某重点输水工程输水隧洞深埋洞段为例,利用局部应力场的统计模拟和随机抽样理论构建起平均地应力估计模型,研究和样本数量对平均地应力估计的影响,并获得相应的影响规律,可以对相关的理论研究和工程设计提供有益的借鉴和支持。

金属蜂窝异面压缩下平均压缩应力的理论模型

为了得出蜂窝材料在静态压缩及冲击加载下的异面压缩力学行为,基于蜂窝材料的对称性特点,以Y形蜂窝胞元为研究对象,根据能量守恒原理,将Y形蜂窝胞元所吸收的能量等效为塑性铰转动所需要的能量与Y形蜂窝胞元壁转动所需要的能量之和,在此基础上,分别采用Mises屈服准则和Tresca屈服准则推导蜂窝材料在静态压缩下的平均压缩应力的理论模型。基于Cowper-Symonds模型考虑应变率对Y形蜂窝胞元材料力学性能的影响,推导蜂窝材料动态平均压缩应力的理论模型。通过一系列的试验,验证了基于Tresca屈服准则推导的蜂窝材料在异面压缩下的平均压缩应力理论模型的正确性。

7050-T7451铝合金低周疲劳平均应力松弛规律

为了研究平均应变对7050-T7451铝合金低周疲劳力学行为的影响,开展了不同应变比(R=-1、-0.06、0.06和0.5)下的室温恒幅低周疲劳试验。结果表明:在对称循环应变下,材料总体表现为循环软化特征;而在非对称循环应变下,材料表现为初始硬化后的循环稳定行为。非对称循环应变导致了材料出现与应变幅相关的平均应力松弛现象。采用Landgraf模型和非线性Maxwell模型分别研究了7050-T7451铝合金的平均应力松弛规律。结果表明:Maxwell模型能够较准确地描述材料的平均应力循环松弛特征,而Landgraf模型更适用于低应变幅下的平均应力松弛描述。

考虑平均应力效应的Tovo-Benasciutti疲劳寿命预测模型

为了考虑平均应力对循环载荷作用下结构振动疲劳寿命的影响,对Tovo-Benasciutti疲劳损伤模型进行了平均应力修正。采用径向基函数法构造平均应力修正系数与随机应力带宽系数之间的近似模型,建立了考虑平均应力的Tovo-Benasciutti疲劳损伤模型。利用所建立的模型对某简单梁进行了疲劳寿命估计。结果表明:考虑平均应力效应的Tovo-Benasciutti模型能得到与试验更一致的结果。

复杂载荷情况下平均应力修正方法

对于复杂载荷下的疲劳问题,应该把平均应力效应分为“静态效应”和“动态效应”两个方面。静态效应只影响最终断裂条件,而动态效应影响疲劳过程中的损伤演化规律和强度退化速率。因此,在计算累积损伤时,只需考虑平均应力的动态效应。根据传统的研究结果及对一些试验数据的分析,提出了一个用于复杂载荷损伤分析计算的“损伤当量应力”,以修正平均应力对疲劳损伤的影响。

一种基于平均应力强度因子的焊点疲劳寿命预测方法

传统的焊点疲劳仿真分析方法主要有基于力的LBF方法和基于应力的LMS方法,针对这两种方法所存在的预测精度不高、建模和计算效率偏低等问题,提出一种新的焊点疲劳寿命预测方法,该方法从断裂力学的角度考虑焊点的疲劳失效,采用一种模块化焊点模型,通过有限元提取焊点周围各节点的节点力和力矩,进而推算出焊点裂纹在板厚扩展路径上的平均应力强度因子作为疲劳寿命的评价参量。通过对HSLA340GI和DP600GI两种高强钢材料、4种不同厚度的电阻点焊接头进行剪切疲劳试验,将该平均应力强度因子与试验所得的焊点疲劳寿命数据进行双对数回归分析,得到一条平均应力强度因子与疲劳寿命的拟合曲线作为焊点的疲劳寿命预测曲线,并与传统的LBF和LMS方法进行预测精度的对比分析,结果表明本文的焊点疲劳寿命预测方法的预测精度高于传统的LBF和LMS方法。

由多个地震震源机制解求川滇地区平均应力场方向

基于震源断层面解的空间取向和断层滑动方向,写出相应力轴张量在地理坐标系中的表达式,进而给出计算平均力轴张量及主值的方法,即通过求解相应的本征方程得到.对使用多个震源机制解的T,B,P轴参数计算平均应力场的方法,以用滑动方向拟合法反演富蕴、唐山地区平均应力场数据进行验证,二者结果一致.选择具有地震构造意义的地块或地震带内大量地震的震源机制解研究区域平均应力场.根据川滇13个地震带(区)的256次中强地震的震源机制解,给出了各带(区)应力张量的定量分析结果.该方法算法简便,使由大量地震震源机制解资料分析构造应力场的方法走向定量化.

平均应力对50钢超高周疲劳性能的影响

为了进一步拓宽超声疲劳试验的研究范围，对50钢进行了含有平均应力的三点弯曲和非对称拉压疲劳性能试验，得到相应的疲劳，S-N曲线，研究了平均应力对其超高周疲劳性能的影响。结果表明：超声频率加载下平均应力对50钢疲劳性能有显著影响，在应力幅相同的情况下，随着平均应力的增大，疲劳寿命降低；常规疲劳用于描述平均应力影响的Morrow关系仍能描述超声频率加载下高周疲劳（〈10^7周次）范围内拉伸平均应力对50钢疲劳性能的影响，但是不能用来描述超高周范围内拉伸平均应力和弯曲平均应力对疲劳性能的影响；常规疲劳用于描述平均应力影响的Goodman模型仍能很好地描述超声频率加载下一定寿命的应力幅值和平均应力的配合。

确定交叉巷道锚杆支护参数的围岩平均应力集中系数分析方法

大跨度交叉巷道多采用锚杆支护,支护后巷道周壁应力分布的均匀程度可以作为评价支护参数合理性的指标。将支护后巷道周壁某一点大主应力与周壁大主应力均值的比值定义为围岩平均应力集中系数,用该系数表征巷道围岩的应力分布均匀程度。以某铁矿交叉巷道为研究对象,根据矿山工程条件及均匀设计试验方法,选取锚杆长度、锚杆间距和锚杆排距3个锚杆支护参数设计4种不同的支护方案,分别计算未支护与4种支护方案下巷道周壁的围岩平均应力集中系数,通过对比分析,确定最优的交叉巷道锚杆支护参数。结果表明:未支护时,巷道周壁围岩平均应力集中系数在0.3~2.9,应力分布极不均匀;锚杆支护后,最大围岩平均应力集中系数与未支护时相比降低幅度超过50%,围岩应力分布得到较好的改善;确定最优的支护参数为锚杆长度2.2 m、锚杆间距1.1 mm、锚杆排距1.0 mm,此时巷道周壁的围岩平均应力集中系数在0.9~1.19,其变化幅度仅有0.29,围岩应力分布较均匀;围岩平均应力集中系数能对围岩应力分布的均匀性进行有效评价。

考虑平均应力影响的风力机叶片寿命估算

考虑平均应力影响效应,建立一个适用于描述叶片材料疲劳寿命规律的应力寿命关系。分析风力发电机叶片的应力特征,指出叶片应力由工作载荷引发的低频应力和气动弹性振动引发的高频应力叠加而成,是具有平均应力的循环应力。通过对叶片材料疲劳特性分析发现,金属材料的疲劳极限线图不适合描述叶片材料。通过对叶片根部应变历程的测量获得相应的Von Mises应力历程,应用雨流计数法进行统计处理,获得应力幅和平均应力的累积分布。使用Palmgren-Miner线性损伤累积法则,给出叶片的疲劳损伤计算公式。以1.5 MW变速恒频风力发电机叶片为例,进行疲劳损伤分析和疲劳寿命估算。计算结果表明,该文提出的方法是合理可行的。

疲劳过程中强度退化与平均应力修正

以试验为基础研究了疲劳载荷引起的材料剩余强度退化现象，引入与剩余强度相关的“二元疲劳失效判据”。根据剩余强度退化规律详细分析了平均应力的作用原理，并推导出复杂载荷下的平均应力修正公式，试验结果表明，用这样的公式修正复杂循环载荷下的平均应力影响比传统方法精度有明显提高。

铝合金焊接接头疲劳评定的应力平均法

应力平均法(thestress averaging approach,简称SAA)是局部应力方法之一,文中采用此方法对3A21铝合金焊接接头进行疲劳评定,用有限元计算局部应力值,建立试验结果和评定结果的S—N曲线,并分析接头形式、焊趾半径对疲劳强度的影响。结果表明,SAA法评定的结果是偏于安全的,但Neuber建议把焊趾处视为尖锐缺口(即令ρ=0,ρ=0.15mm),在工程上有一定的适用性,在理论上并不完全正确。这样在焊趾处将产生较大的应力集中,由此得到的局部应力值远远大于实际值。接头形式对采用名义应力幅值Δσ表示的疲劳强度有较大影响;焊趾是决定焊态接头疲劳性能的关键部位,应力集中区的最大应力存在于焊趾部位。

饱和岩石对平均应力和动载应力振幅的响应

在单轴循环加载实验中不断改变平均应力和正弦波应力振幅的实验条件下,研究饱和砂岩和大理岩的动态响应。研究结果表明,随平均应力增大,弹性模量增大,泊松比先增大后减小,滞回圈面积减小,衰减量减小。平均应力和动载应力振幅同时改变时,对动态响应影响最大;其次是平均应力不变而只改变正弦波应力振幅时,对应变、弹性模量、泊松比和衰减量的影响都很大,比改变平均应力对饱和岩石的动态响应显著得多。对环境介质的腐蚀作用进行探讨。由于水的应力腐蚀作用,饱水砂岩比饱油砂岩的衰减量增长1倍,动态响应很明显。由于大理岩结构致密,孔隙度仅有1%左右,导致砂岩的应力腐蚀作用明显大于大理岩。该研究成果对地震和地质灾害的防治是很有意义的。

缺口和平均应力对TC18棒材疲劳强度的影响

在不同的应力集中系数K_t和应力比R下,分析缺口(应力集中)和平均应力对TC18棒材疲劳强度的影响。结果表明:TC18棒材的应力幅σa随应力集中系数和应力比的增大而减小,但其最大应力σ_(max)随应力比的增大而增大。应力集中和平均应力对TC18棒材疲劳强度的影响可分别用应力集中敏感因子A和平均应力敏感因子Am来衡量。为了进一步评估应力集中和平均应力对TC18棒材疲劳强度的综合影响,建立一种新的模型,并且通过新模型得到的数据和实验结果匹配较好。

应用遗传算法反演平均应力场的研究

应用遗传算法反演平均应力场的研究杜兴信张惠玲鲁秀玲张春生（中国西安７１００６８陕西省地震局）主题词震源机制遗传算法平均应力场反演应用一组断层滑动方向反演平均应力场，根据资料条件可分为两类方法：一类是当已知断层面及基上震源机制参数时，可直接利用滑动矢量...