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。

基于损伤-断裂力学理论的起重机疲劳寿命估算方法

鉴于断裂力学无法估算裂纹形成寿命及难以确定其初始裂纹尺寸,提出将损伤力学与断裂力学相结合共同估算起重机疲劳寿命的思想。针对Paris公式应用的局限性,提出将裂纹扩展率与应力强度因子幅对数线性阶段的某一裂纹尺寸作为裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命的分界点。用损伤力学估算疲劳裂纹的形成寿命,用断裂力学估算疲劳裂纹的扩展寿命,两者寿命之和构成起重机的疲劳全寿命。这样做既能避免断裂力学寿命估算中确定初始裂纹尺寸的混乱现象;又能确保Paris公式应用在裂纹扩展率与应力强度因子幅的对数线性阶段。试验验证结果表明,估算疲劳全寿命和试验寿命基本吻合。

全机日历寿命确定及相关问题

本文以飞机为例,根据疲劳寿命与日历寿命的内在关系,应用笔者创建的日历寿命理论和方法,研究解决国际日历寿命领域尚未解决的全机日历寿命确定和3个相关问题:①总疲劳寿命延长后金属腐蚀容限和总日历寿命确定;②有总日历寿命指标的机件求解其总疲劳寿命;③受静载荷机件的日历寿命确定。