T6态热挤压Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5Ag合金的低周疲劳行为

为了揭示经过T6处理的热挤压Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5Ag合金在不同温度下的低周疲劳变形与断裂行为,对T6态热挤压合金进行了室温和200℃条件下的低周疲劳实验。结果表明:在室温和200℃下合金塑性应变幅与载荷反向周次之间服从Coffin-Manson公式,而弹性应变幅与载荷反向周次之间服从Basquin公式;合金在室温和200℃下低周疲劳变形时,在较低外加总应变幅下疲劳变形机制主要为平面滑移,而在较高外加总应变幅下疲劳变形机制主要为波状滑移;室温和200℃下合金的疲劳裂纹均萌生于疲劳试样表面并以穿晶方式扩展。

普通针刺法治疗慢性疲劳综合征随机对照临床试验

目的:评价普通针刺法治疗慢性疲劳综合征的临床疗效及安全性。方法:按照随机对照临床试验设计,将76例慢性疲劳综合征患者随机分为试验组和对照组。试验组为普通针刺组,针刺百会、关元、脾俞、肝俞、肾俞、足三里、三阴交治疗,每次30min,每天1次,每周5次;对照组健康教育法,以饮食、心理等教育,每次20min,隔日1次,每周3次。治疗周期7天,治疗2个周期,评估两组患者治疗前后总有效率、疲劳自评量表评分及不良反应发生率。结果:试验组总有效率87.88%(29/33),高于对照组65.71%(23/35),有统计学差异(χ^(2)=4.637;P<0.05)。试验组躯体疲劳、精神疲劳、疲劳后果、疲劳对睡眠/休息的反应及疲劳的情境性评分均较治疗前降低,有统计学差异(P<0.05),且均低于对照组,有统计学差异(P<0.05)。本次临床试验期间未出现任何严重不良事件及严重不良反应。结论:普通针刺法可有效改善慢性疲劳综合征患者疲劳症状,提高疗效,安全性可靠,值得临床推广。

直角突变式钢吊车梁疲劳性能及加固方法研究

钢吊车梁疲劳破坏问题造成了众多工业建筑的安全事故,也成为工业建筑领域长期的热点问题之一。直角突变式吊车梁是最常见的吊车梁形式,为研究直角突变式吊车梁的疲劳损伤机理和加固方法,改善传统式直角突变支座钢吊车梁的抗疲劳性能,在明晰吊车梁支座应力集中位置的基础上,提出三腹板构造的加固措施。采用有限元仿真分析与试验研究相结合的方法,探究了开孔设置方法和三腹板构造对带裂纹支座的加固效果;分析支座处加固前后应力集中部位沿焊缝长度方向的结构应力分布,验证了三腹板构造的工程实际加固效果。结果表明:相比于传统式直角支座,三腹板式支座各位置结构应力最大值下降了约60%,裂纹处应力强度因子下降了约50%;在无裂纹和带裂纹两种工况下,均大可大幅度提升吊车梁疲劳寿命。

激光冲击强化对FV520B钢疲劳寿命的影响

为提高叶轮的使用寿命,对叶片的抗疲劳性能提出了更高的要求,激光冲击强化(LSP)处理是提高材料抗疲劳性能的重要途径。针对FV520B钢棒状试样进行LSP试验和不同应变幅值下的单轴低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。结果表明,LSP后试样的表面硬度由330 HV提升至490 HV,且LSP后试样表面产生约−90 MPa的残余压应力。相比于未冲击试样,LSP试样的疲劳寿命均有所提高,±0.5%应变幅值下试样的疲劳寿命提高132.2%。SEM结果表明,LSP后试样表面产生的残余压应力抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,裂纹萌生位置由试样表面向次表面转移,且疲劳条纹的间距和韧窝尺寸减小,从而延长了试样的疲劳寿命。采用Manson-Coffin方程针对光滑试样和LSP试样进行疲劳寿命预测,总的来说,对于光滑试样预测结果与试验结果吻合较好;对于LSP试样,预测的疲劳寿命偏保守。考虑残余压应力的影响针对Manson-Coffin方程进行修正,得到了较好的预测结果。研究结果可为FV520B材料LSP处理工艺和疲劳失效研究提供理论依据。

考虑耦合损伤的高低周复合疲劳寿命预测模型

燃气轮机叶片等机械零部件在工作过程中常受到由低频离心力导致的低周疲劳和由高频振动引起的高周疲劳的共同作用,高低周复合疲劳损伤是其发生破坏的重要因素之一。高低周复合载荷条件下产生的损伤不再是简单的损伤叠加,还需要考虑高周载荷和低周载荷交互作用产生的耦合损伤。在Miner理论的基础上考虑高低周复合载荷引起的耦合损伤,建立高低周复合疲劳寿命预测模型。经过实验验证,对比所提出的模型与Miner模型、Trufyakov-Kovalchuk模型的预测效果,结果表明,提出的模型有较好的预测精度。

高速铁路简支箱梁钢筋网片十字焊接疲劳性能

运用智能化技术将高铁简支箱梁钢筋网片骨架制作工艺从人工绑扎提升为十字焊接。本文以M1—M5共五组试件及钢筋母材为试验对象,研究焊接损伤对高铁简支箱梁钢筋网片骨架中十字焊接钢筋疲劳性能的影响,分析应力幅、应力比两个关键因素对十字焊接钢筋疲劳性能的影响。结果表明:十字焊接钢筋的疲劳破坏多发生在焊点附近,是一种典型的脆性破坏。随着应力幅降低,试件的疲劳寿命明显增大。在低应力幅下,疲劳寿命敏感性较高。随着应力比的增大,疲劳寿命减小,疲劳应力幅值减小,疲劳寿命和疲劳应力幅度对应力比敏感性逐渐增大。根据试验结果拟合了各个工况下及综合各工况整体疲劳S-N(应力幅-寿命)曲线。母材钢筋200万次疲劳应力幅约为236.49 MPa,按照存活率97.7%,修正后为230.16 MPa。M1—M5各组试件疲劳应力幅为91.87~194.03 MPa,修正后疲劳应力幅为81.19~186.10 MPa,平均值为130.36 MPa。总体上,钢筋200万次疲劳应力幅约为128.72 MPa,比母材疲劳应力幅下降了45.75%。

不同控制模式下316L不锈钢的高温疲劳变形行为及寿命预测

在550℃下对核电用316L不锈钢进行应变控制(应变幅在0.3%~1.2%)、应力控制(应力幅在230~300 MPa)低周疲劳试验和应变控制蠕变疲劳试验(3种波形,拉伸保载60,180,600 s,压缩保载60,180 s,拉压对称保载180 s),通过疲劳寿命、循环响应特征和应力-应变滞回曲线分析了不同控制模式下试验钢的疲劳变形行为;构建疲劳寿命预测模型,评估了Manson-Coffin-Basquin模型、SWT模型和能量法模型对不同控制模式下试验钢疲劳寿命的预测能力。结果表明:在不同控制模式的疲劳循环载荷下,316L不锈钢的循环应力响应均包括循环硬化、循环软化和失效断裂3个阶段;在低周疲劳试验中,疲劳寿命随应变幅或应力幅的增大而缩短;在蠕变疲劳试验中,疲劳寿命随拉伸保载时间的延长而缩短,随压缩保载时间的延长而增大,这与动态应变时效和蠕变对疲劳损伤的综合作用有关;在相同保载时间下,压缩保载下的疲劳寿命比拉伸保载下的短,这与不同加载方向引起的氧化层致裂机制有关。能量法模型对316L不锈钢在不同控制模式下的疲劳寿命预测精度最高,预测精度在1.5倍误差带以内,Manson-Coffin-Basquin模型的预测精度最低。

多尺度聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳寿命试验及数值模拟

为研究多尺度聚丙烯纤维混凝土的弯曲疲劳性能,开展基准混凝土、聚丙烯粗纤维混凝土及多尺度聚丙烯纤维混凝土的静载试验及不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的弯曲疲劳试验,建立弯曲疲劳寿命方程,并结合ABAQUS与FE-SAFE软件建立纤维混凝土梁的三点弯曲疲劳有限元模型。结果表明:聚丙烯纤维的掺入,尤其是多尺度聚丙烯纤维混掺显著增强了混凝土基体的抗折、抗疲劳性能。双对数lgS-lgN疲劳方程能够较好地描述多尺度聚丙烯纤维混凝土的应力水平与疲劳寿命的相关性,使用lgS-lgN疲劳方程计算得到200万次循环荷载作用下多尺度聚丙烯纤维混凝土的疲劳强度最高,为3.91 MPa。三组试件疲劳寿命的数值模型预测值均介于实测疲劳寿命的最大值与最小值之间,并接近于疲劳寿命平均值,该模型为多尺度聚丙烯纤维混凝土的疲劳寿命预测提供了理论依据。

基于CLD的风电叶片挥舞疲劳试验寿命预测方法

随着风电叶片长度的不断增加,挥舞疲劳测试时叶片自重和夹具重量对叶片产生的影响已无法忽略。本文以株洲时代新材料科技股份有限公司某90 m级叶片挥舞疲劳试验主梁失效为研究对象,测试了主梁拉挤板在不同应力比情况下的疲劳S-N曲线,基于Goodman等寿命图提出一种新的复合材料疲劳寿命预测方法。通过考虑平均应力对主梁疲劳寿命的影响,文章对比分析理论试验预测损伤及疲劳试验实际损伤,得出两个重要结论:(1)现有不考虑叶片自重的挥舞疲劳试验载荷等效方法已不能反映叶片的实际受载情况;(2)本文提出的考虑均值的Goodman疲劳寿命计算方法能够较准确地预测叶片的疲劳试验寿命。

基于子模型的主轴承螺纹疲劳强度分析方法

针对气缸体主轴承螺纹疲劳强度分析与开裂失效问题,基于气缸体主轴承壁疲劳试验构建了虚拟仿真模型,计算获得主轴承壁的应力分布。在此基础上,结合气缸体主轴承壁疲劳试验结果,重新划分网格建立了精细化的主轴承螺纹联接子模型。综合考虑应力梯度、平均应力和表面粗糙度等因素,基于临界平面法和Haigh图建立了主轴承螺纹疲劳强度模型,进行了疲劳强度评估和失效机理分析。结果表明,主轴承螺纹与螺栓联接前几扣的安全系数在螺栓预紧力产生的平均应力影响下逐渐增大,最后一扣位置处安全系数最小为0.8,与试验中开裂位置基本吻合,其开裂原因为模拟气体力主导的应力幅超出材料和结构承载能力。

点蚀效应下超强钢丝疲劳损伤演化及寿命预测

主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点,从而显著降低构件的疲劳寿命。为研究点蚀效应对超高强钢丝疲劳性能的影响,采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型模拟点蚀复杂形成过程,并基于盐雾试验标定演化参数,获得超高强钢丝的表面点蚀坑模型;在ABAQUS中开发基于连续损伤力学的UMAT子程序,实现腐蚀钢丝的疲劳损伤演化与寿命预测,揭示腐蚀程度、蚀坑形状参数对超高强钢丝的损伤演化规律和疲劳寿命的影响。结果表明:采用元胞自动机方法能够准确模拟钢丝点蚀过程,生成的模型可以很好地展现真实的蚀坑形态和特征;在蚀坑处最早出现损伤,前中期损伤速率较慢,后期发展迅速;随着疲劳荷载的加载,蚀坑处会发生应力重分布现象,蚀坑底部的应力逐渐降低,周边应力反而增加;在元胞自动机中以质量损失率表征钢丝腐蚀程度,当钢丝的质量损失率从0.1%增加到0.25%时,其疲劳寿命减少约36.8%;点蚀坑的深宽比越大,形状越尖锐,钢丝越容易发生疲劳破坏。研究结果可为腐蚀环境下超高强钢丝的疲劳寿命评估和提高桥梁的耐久性提供参考。

考虑应力梯度的缺口疲劳分散性研究

针对缺口部位的微观结构及尺寸导致的疲劳分散差异较大的问题,为准确预测缺口件的疲劳分散性,以矩形截面缺口件为例,采用宏观Chaboche循环塑性本构模型与细观晶体循环塑性本构模型相结合的有限元子模型方法,并考虑缺口效应,提出了以应力梯度影响因子、等效应力与纵向应变为变量的统计标准差作为疲劳指示因子FIP_(notch)。在不同位移载荷、位移载荷比和缺口直径大小情况下将疲劳指示因子FIP_(notch)与经典的Fatemi-Socie疲劳指示因子FIP FS进行疲劳分散性的比较与分析。结果表明:疲劳指示因子FIP_(notch)均能很好地预测不同位移载荷、位移载荷比和缺口直径下的缺口疲劳分散性,且比经典的FIP FS方法有更高的精度与适用性。

TMD对人行桥疲劳寿命的影响研究

针对人群运动导致人行结构振动过大而日益突出的疲劳破坏问题,可供参考的研究成果甚少。本文以钢-玻璃人行桥为试验平台开展关于安装TMD前后人致人行桥疲劳性能的研究,采用APS400电子激振器激励模拟人行荷载,通过长期应变监测数据,分析得出了该结构下的疲劳应力谱以及日平均损伤度,进而预估其疲劳寿命。结果表明:安装TMD后,结构1/2处的加速度峰值由0.15 m/s²减少到0.084 m/s²,减振率达44.0%;位移峰值由2.98 mm减少到0.92 mm,减振率达69.1%;应变幅值由40με减少到13με,减振率达67.5%。结构跨中处等效应力幅值最大,疲劳寿命最短,为74年;安装TMD后,结构跨中处疲劳寿命为2880年,延长近39倍,其他测点处依次延长了3.95倍、7.41倍。

矿工疲劳状态分析及评定研究

为衡量矿工的疲劳状态水平,在疲劳自评量表的基础上设计个体因素下的矿工疲劳评价量表。根据已有矿工疲劳风险因素相关文献确定矿工疲劳指标体系;采用疲劳指数模型得出疲劳指数,运用灰色关联法得出疲劳指标与疲劳指数的关联度;最后根据关联度进行疲劳差异分析。结果表明:班前影响矿工疲劳指数的主要因素为总体疲劳、工种、体力疲劳,班后影响矿工疲劳指数的主要因素为体力疲劳、脑力疲劳、疲劳表现;晚班矿工疲劳指数与早班相比显著升高3.66(p<0.05);矿工在年龄、工种、学历等方面存在疲劳差异性。研究结果为煤炭企业制定合理的疲劳调控措施提供了依据。

Mn25Al7钢焊接接头的疲劳性能试验研究

Mn25Al7钢是一种新型的轻质高强船用钢,目前针对Mn25Al7钢的疲劳性能尚未开展相关试验研究。本文对Mn25Al7钢的母材、对接焊接接头及T型焊接接头等典型节点进行疲劳试验研究,分别基于名义应力方法和热点应力方法拟合得到典型节点疲劳等级曲线,并与现有规范的疲劳等级曲线进行对比分析。对三种试样的断口形貌进行观测,分析其裂纹扩展规律和断裂机理。试验结果表明:Mn25Al7钢母材疲劳寿命高于按规范设计的普通钢材;规范低估了母材和磨平焊趾的对接焊缝接头疲劳寿命,但能较好地评估T型焊缝接头的疲劳寿命。通过对比分析三种试件的损伤速率差别,进一步对断口形貌进行了系统分析,发现初始裂纹源和焊接残留物会造成疲劳强度的降低。本研究可为船用高强钢的疲劳寿命预测提供理论依据和试验支撑。

增材制造金属材料的疲劳性能研究进展

金属增材制造作为前沿热点制造技术之一,近年来在各种重要工业领域的研究和应用日益广泛。利用增材制造技术制备金属材料的过程中,不可避免会造成材料表面粗糙、气孔、未熔合等缺陷,虽然工艺技术的改进可以在一定程度上减小缺陷程度,但至今仍无法完全消除这些缺陷。增材制造金属材料的过程中,缺陷部位通常会成为应力集中源诱发疲劳裂纹的形核,造成金属材料的疲劳寿命下降。首先从表面质量、内部缺陷及微观结构等方面阐述了增材制造金属材料疲劳性能的影响因素;其次从宏观与微观角度概括了疲劳裂纹萌生/扩展机理的研究现状与进展;总结了热处理、表面优化、电磁辅助以及超声辅助等疲劳延寿技术的研究进展;最后讨论了基于机器学习技术的疲劳寿命评估模型,同时展望了机器学习和人工智能技术在增材制造金属材料领域的应用前景,为推动增材制造金属材料的发展和应用提供了借鉴与参考价值。

军事训练疲劳评估与恢复专家共识计划书(2024年版)

军事训练或军事作业负荷大、时间长、模式多,易导致疲劳,若无法及时恢复,容易造成新的损伤或慢性疲劳。为应对我军军事训练疲劳发生率较高的问题,及时帮助基层部队发现训练疲劳并进行干预、提高部队战斗力,解放军总医院第一医学中心康复医学科、全军军事训练伤防治与研究中心共同牵头,多家机构联合发起制订了《军事训练疲劳评估与恢复专家共识》。本计划书介绍了专家共识的具体制订方法。

“贝壳板”加固直角突变式钢吊车梁疲劳性能研究

针对既有直角突变式钢吊车梁,提出一种“贝壳板”加固方法,即在吊车梁变截面处腹板两侧,焊接带圆弧的“类贝壳式”钢板对吊车梁进行疲劳加固的方法.该加固方法是通过增加变截面区域腹板的刚度来降低疲劳细节的应力水平,从而提高其疲劳强度.通过缩尺疲劳试验对使用“贝壳板”加固后的直角突变式钢吊车梁疲劳性能进行了研究,分析“贝壳板”加固后吊车梁的疲劳破坏规律,评估加固后吊车梁的疲劳性能.以加固后吊车梁最危险疲劳细节的主应力为基本参量,给出了加固后吊车梁的设计S_(r,p)-N疲劳曲线.并通过试验结果验证了加固后吊车梁裂纹扩展模拟和寿命计算的正确性,进一步分析“贝壳板”加固后吊车梁破坏细节的疲劳裂纹扩展特性,研究“贝壳板”高度和厚度变化对加固效果的影响,可为吊车梁的加固设计提供参考依据.

EH36钢焊接接头焊趾处应力集中对高低周复合疲劳的影响

为研究船舶结构用钢EH36钢焊接接头焊趾处应力集中对高低周复合疲劳的影响,对不同焊缝形貌20 mm厚EH36钢双面全熔透对接接头进行高低周复合疲劳试验.研究发现,高低周复合疲劳对接头寿命的降低幅度随着高周应力比的增大而增大;结合数字图像相关法测量结果分析,发现焊趾处应力集中系数越大,接头的高低周复合疲劳寿命越低,其降低幅度随着高周应力比的增大而增大.基于试验数据对模型进行验证,结果表明,应力集中系数高的接头疲劳寿命低且寿命预测结果分散性增大;Palmgren-Miner模型和Zhu模型由于未充分考虑高低周耦合损伤作用,导致寿命预测结果相对危险.修正后Zhu模型在充分考虑低周疲劳对高低周复合疲劳寿命的影响后,预测寿命大于实际寿命的预测点较少,预测结果相对安全,且分散性较小,误差也较小.

锈蚀钢筋混凝土T梁的疲劳性能试验

为探明我国早期建造的公路钢筋混凝土T梁桥纵筋锈蚀后的疲劳性能,加工制作10根实际锈蚀率在4.12%~13.72%之间的钢筋混凝土T梁试件,对其开展疲劳应力比在0.25~0.67范围内的疲劳试验。试验结果表明:轻度锈蚀T梁试件的挠度、弯曲裂缝宽度和材料应变均呈现明显的前期快速发展-中期稳定变化-后期迅速增长的“三阶段发展”特征,疲劳破坏一般以弯曲裂缝超限为标志;中度或重度锈蚀T梁试件承受应力比小于0.30左右的疲劳荷载作用时,前者中期平稳发展阶段基本消失,后者甚至会发生低周疲劳破坏;当应力比不超过0.31时,中度和重度锈蚀试件相比轻度锈蚀试件的疲劳寿命分别减小了约48%和71%;当应力比从0.66减小到0.31时,中度和重度锈蚀试件的疲劳寿命分别减小了约85%和90%。由于中度或重度锈蚀的公路钢筋混凝土T梁的实际疲劳寿命远低于200万次的设计疲劳寿命,故设计和运维中应采取措施减小主筋锈蚀率及疲劳应力幅值。