基于改进McEvily裂纹扩展模型的新型钛合金疲劳可靠性分析

针对传统的Paris裂纹扩展模型在可靠性研究中不能考虑小裂纹扩展过程的问题,本文基于改进McEvily裂纹扩展模型,建立疲劳可靠性的极限状态计算方程,采用一次二阶矩验算点法对可靠度指标及其参数敏感性进行计算分析。通过与基于Paris裂纹扩展模型的可靠性结果对比表明:改进McEvily裂纹扩展模型下的可靠度指标为4.17,在Paris裂纹扩展模型下的可靠度指标为4.08,Paris模型只考虑了裂纹稳定扩展的过程,其可靠性计算结果更为保守;通过参数灵敏度分析得知,不确定变量中的材料参数m、初始裂纹尺寸a0、临界裂纹尺寸ac对可靠度指标有较大程度的影响。小裂纹扩展阶段的主要影响参数即裂纹闭合水平k,其变异系数对失效概率的影响较小但系数达到0.16时失效速率有进一步增长趋势。

改进的统一疲劳裂纹扩展速率预报模型对合金在常幅载荷下普遍适用性的研究(英文)

精确预报金属结构的疲劳对确保结构安全及指导结构设计与维修具有重要的意义。作者们基于McEvily模型提出了一个改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型,其将疲劳裂纹扩展的三个扩展区域统一起来,并能解释更多的疲劳试验现象。文中对该模型进行了详细阐述,同时对模型参数的工程预报方法进行了讨论。为了进一步检验本模型的可靠性,还对不同载荷比下各种材料疲劳裂纹扩展率的预报结果与实验结果进行了对比,对比结果证明了该模型的准确性及其在常幅载荷下对不同材料的普遍适用性。

基于改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型的表面裂纹扩展规律预报(英文)

很多学者对表面裂纹形状变化规律进行了研究,但是理论上仍存在较大缺陷,因此现有方法预报结果的准确性有待考察。文章作者们提出了一个改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型,本模型合理考虑了材料的非线性效应和裂纹前缘的三维约束效应及三维约束大小在前缘各点的分布函数。通过引入等效厚度的概念及法线方向扩展的假定较好地考虑了裂纹前缘各点对扩展之后形状比变化规律的影响,预报得到的裂纹前缘形状能够观察到明显的边界点扩展滞后现象,同时本模型预报结果与试验结果及传统模型预报结果进行了比较,证明本模型提高了表面裂纹扩展规律预报的精度。

基于改进裂纹扩展率模型的破损加筋板疲劳寿命预报方法(英文)

文章作者基于部分裂纹闭合的概念提出了一个改进的裂纹扩展率模型,对其参数的确定方法进行了研究,并将模型预报结果与多种合金的试验结果进行了比较验证。基于该模型建立典型构件的设计和评估流程是将该模型成功应用于船舶结构疲劳寿命预报的重要内容之一。加筋板是船舶结构最重要的单元,文中基于改进模型,对含穿透裂纹和表面裂纹的破损加筋板的疲劳寿命预报方法进行了分析,并与试验结果进行了比较,证明了该模型的有效性。

基于断裂力学的材料低温疲劳寿命估算模型改进研究

针对低温疲劳裂纹扩展速率模型中工程材料疲劳极限难以测定的问题,考虑裂纹扩展应力强度因子门槛值,将屈服强度、抗拉强度及环境温度引入疲劳极限的计算,分别采用热激活模型和引入温度敏感因子对疲劳极限进行修正,并基于断裂力学方法构建低温疲劳寿命改进模型。根据桥梁常用钢材Q345qD母材及对接焊缝在不同低温环境下的试验数据,对改进疲劳寿命模型估算能力进行验证。结果表明:在低温环境下,估算效果较好,所需参数较少且易测得,便于在实际工程中分析及应用。

含单边缺口混凝土梁冲击破坏的近场动力学模拟

改进了近场动力学(peridynamics,PD)微观弹脆性(prototype microelastic brittle,PMB)模型中微观模量的计算方法,解决了PMB模型的"边界效应"问题。利用改进的PMB模型计算了冲击荷载作用下单边缺口混凝土梁的破坏全过程,得到了混合型裂纹扩展的角度、路径以及裂尖最大速度,并与试验和其他数值方法模拟结果进行了对比分析,验证了改进的PMB模型的有效性。研究结果表明,近场动力学方法在模拟破坏问题时不存在网格依赖性,其本构模型自然包含了损伤与断裂的描述,是求解结构冲击破坏问题的一种有效方法。