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基于疲劳裂纹特征尺寸的TC4焊接接头疲劳强度预测模型
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作者 陈雨 杨溥 +3 位作者 孔建行 于欢 刘杰 邓海龙 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第6期141-146,共6页
文章旨在构建TC4焊接接头的超高周疲劳强度预测模型。在应力比为-1的情况下对TC4焊接接头展开超高周疲劳试验。结果表明,TC4焊接接头的S-N特性呈连续下降的趋势,P-S-N曲线的拟合效果很好。通过扫描电镜对断口表面裂纹形貌的观测,疲劳寿... 文章旨在构建TC4焊接接头的超高周疲劳强度预测模型。在应力比为-1的情况下对TC4焊接接头展开超高周疲劳试验。结果表明,TC4焊接接头的S-N特性呈连续下降的趋势,P-S-N曲线的拟合效果很好。通过扫描电镜对断口表面裂纹形貌的观测,疲劳寿命低于1×10^(6)循环周次时,其疲劳失效形式既有表面失效也有内部失效;疲劳寿命高于1×10^(6)循环周次时,其疲劳失效形式主要为内部失效。最后,虑及失效机理,构建了基于内部缺陷尺寸、细晶粒区尺寸的TC4焊接接头疲劳强度预测模型,其预测疲劳强度误差更小,预测结果更精确。 展开更多
关键词 TC4焊接接头 超高周疲劳 裂纹特征尺寸 疲劳强度预测
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基于均方误差修正的渗碳12CrNi3钢疲劳强度预测模型 被引量:2
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作者 李永平 康贺铭 +2 位作者 李明凯 于欢 邓海龙 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期60-68,共9页
为对渗碳12CrNi_(3)合金钢提供一种安全可靠的高周疲劳强度预测方法,本文利用高频疲劳测试机,在10^(4)~10^(8)循环周次内对渗碳12CrNi_(3)合金钢疲劳试样开展应力比为-1的高周疲劳实验。采用灰色估计法对渗碳12CrNi_(3)钢疲劳数据的威布... 为对渗碳12CrNi_(3)合金钢提供一种安全可靠的高周疲劳强度预测方法,本文利用高频疲劳测试机,在10^(4)~10^(8)循环周次内对渗碳12CrNi_(3)合金钢疲劳试样开展应力比为-1的高周疲劳实验。采用灰色估计法对渗碳12CrNi_(3)钢疲劳数据的威布尔W(α,β,γ)参数进行评估,并通过估算的威布尔参数,进一步确定渗碳12CrNi_(3)合金钢强度预测模型的参数。考虑应力-寿命关系,结合疲劳数据的威布尔分布规律,建立了失效概率为1%时的渗碳12CrNi_(3)合金钢高周疲劳强度预测模型。从预测疲劳强度安全可靠性出发,通过均方误差(MSE)方法对模型进行修正,并将修正后模型99%MSE下界线与渗碳12CrNi_(3)合金钢疲劳寿命P-S-N曲线(不同存活率P的S-N曲线)进行对比,研究发现12CrNi_(3)合金钢疲劳寿命数据点均位于模型99%MSE下界线内,预测结果很好。研究表明,在以渗碳12CrNi_(3)合金钢为材料,加载方式为拉压条件下的实际工程中,修正后模型99%MSE下界线可以更安全地作为构件可靠性设计的下界。 展开更多
关键词 12CrNi3合金钢 威布尔分布 P-S-N曲线 均方误差(MSE) 疲劳强度预测
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一种新型的疲劳强度预测模型 被引量:4
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作者 段红燕 唐国鑫 +3 位作者 盛捷 曹孟杰 裴磊 田宏伟 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期801-808,共8页
疲劳破坏是工程应用构件失效的最主要原因之一.但由于疲劳实验成本过高,有必要用力学性能对疲劳强度进行预测.基于真实应力应变曲线,建立了一种新型的疲劳强度预测模型,并运用这种模型计算疲劳强度,与“升降法”和Basquin公式计算的疲... 疲劳破坏是工程应用构件失效的最主要原因之一.但由于疲劳实验成本过高,有必要用力学性能对疲劳强度进行预测.基于真实应力应变曲线,建立了一种新型的疲劳强度预测模型,并运用这种模型计算疲劳强度,与“升降法”和Basquin公式计算的疲劳强度作对比.结果表明:该模型仅需通过抗拉强度和加工硬化强度就可得到材料的疲劳强度,并且适用于其他钢种,极大地节约了成本,精确度也较高. 展开更多
关键词 疲劳强度预测模型 真实应力应变曲线 Basquin公式 疲劳强度参数
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基于变密度法的超声辅助焊接小车车架优化及疲劳强度预测
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作者 邓海龙 刘行 +2 位作者 郑丽 刘其晨 郭玉鹏 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第1期30-34,共5页
磁铁安装车架作为超声辅助焊接小车的重要功能部件,对焊接小车超声波辅助空化系统稳定性、安全性及可靠性起到关键作用。基于变密度法和优化准则迭代法,对焊接小车进行拓扑优化分析,以结构柔度最小(外力功最小)为目标函数,体积分数≤54... 磁铁安装车架作为超声辅助焊接小车的重要功能部件,对焊接小车超声波辅助空化系统稳定性、安全性及可靠性起到关键作用。基于变密度法和优化准则迭代法,对焊接小车进行拓扑优化分析,以结构柔度最小(外力功最小)为目标函数,体积分数≤54%为约束条件,得到了车架结构的新方案;结合车架材料疲劳失效机理对其进行了疲劳强度预测,构建了车架材料疲劳强度预测模型。结果表明:优化后的车架模型质量减轻了37.5%,较好地达到了优化目标;与原试验数据相比,预测的疲劳强度误差较小且可靠。因此,该方法为超声辅助焊接小车的结构设计及疲劳强度预测提供了良好的思路和借鉴。 展开更多
关键词 超声辅助 焊接小车 强度分析 变密度法 疲劳强度预测
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基于微观划痕的疲劳强度预测 被引量:5
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作者 丁明超 张元良 +1 位作者 咸宏伟 王金龙 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期693-699,共7页
对微观划痕进行截面观察,确定截面具有三角形的几何特征.提出了适用于确定微观划痕投影面积的两原则:方向无关和长度无关.据此,建立了微观划痕疲劳损伤参数√areaΔ,定义为多条微观划痕中截面三角形面积平方根的最大值.最后,结合√area... 对微观划痕进行截面观察,确定截面具有三角形的几何特征.提出了适用于确定微观划痕投影面积的两原则:方向无关和长度无关.据此,建立了微观划痕疲劳损伤参数√areaΔ,定义为多条微观划痕中截面三角形面积平方根的最大值.最后,结合√areaΔ和Murakami理论,提出了基于微观划痕的疲劳强度模型.利用高强度钢FV520B-I疲劳强度实验和Ti-6Al-4V钛合金现有文献数据对模型进行验证,结果表明该模型具有一定的疲劳强度预测精度优势. 展开更多
关键词 微观划痕 疲劳损伤参数 Murakami理论 投影面积 疲劳强度预测
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气膜孔对DD6镍基单晶高温合金高周疲劳强度的影响研究
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作者 卢绪平 王跃 +3 位作者 陈墨 江荣 何云 宋迎东 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期198-206,共9页
气膜孔因其特殊的几何构型,在提升涡轮叶片冷却效率的同时,孔边往往存在较为明显的应力集中现象,导致叶片的高周疲劳(High Cycle Fatigue,HCF)失效。因此,本文开展了900℃下振动疲劳试验,以评估圆柱型和簸箕型气膜孔对DD6镍基单晶高温... 气膜孔因其特殊的几何构型,在提升涡轮叶片冷却效率的同时,孔边往往存在较为明显的应力集中现象,导致叶片的高周疲劳(High Cycle Fatigue,HCF)失效。因此,本文开展了900℃下振动疲劳试验,以评估圆柱型和簸箕型气膜孔对DD6镍基单晶高温合金高周疲劳强度的影响,并通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和能谱仪(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)分析气膜孔模拟件HCF失效机理。研究发现孔边氧化层在交替载荷作用下存在均布开裂现象,形成尖角,最终导致裂纹萌生,并沿着{111}滑移面扩展。通过有限元仿真分析了孔边应力应变分布,结合临界距离理论,建立了气膜孔高周疲劳强度评估方法和基于疲劳缺口系数经验公式的气膜孔高周疲劳强度预测方法。结果表明:簸箕型气膜孔的高周疲劳强度为298.03 MPa,圆柱型气膜孔高周疲劳强度为321.35 MPa;气膜孔高周疲劳强度预测误差在10%以内。所建立的含异型气膜孔的DD6单晶高温合金高周疲劳强度评估、预测方法可为航空发动机涡轮叶片膜冷却结构疲劳性能的设计和评估提供技术支持。 展开更多
关键词 单晶高温合金 气膜孔 应力集中 高周疲劳 疲劳强度预测
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外物损伤对钛合金TC4高周疲劳强度的影响研究 被引量:9
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作者 黄伟 陈伟 +1 位作者 潘辉 赵振华 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期357-362,共6页
航空发动机风扇/压气机叶片工作时易遭受毫米级尺度硬物冲击产生的外物损伤(foreign object damage,FOD),在高频振动疲劳载荷作用下,FOD极易诱使裂纹萌生并快速扩展,引起叶片的疲劳断裂失效。利用空气炮试验系统,开展了TC4平板试样的FO... 航空发动机风扇/压气机叶片工作时易遭受毫米级尺度硬物冲击产生的外物损伤(foreign object damage,FOD),在高频振动疲劳载荷作用下,FOD极易诱使裂纹萌生并快速扩展,引起叶片的疲劳断裂失效。利用空气炮试验系统,开展了TC4平板试样的FOD模拟试验,对冲击损伤的宏观和微观特征进行了分析,冲击损伤区域有较明显的塑性变形、微裂纹和褶皱等特征。试验研究了FOD对TC4合金高周疲劳强度影响,得到了损伤大小对疲劳强度的影响规律。研究结果表明冲击损伤为疲劳裂纹的萌生提供了有利条件,基于光滑缺口假设的传统缺口疲劳理论在进行FOD试样的疲劳强度预测时能反映冲击损伤对疲劳强度的影响规律,但存在一定的误差。 展开更多
关键词 叶片 外物损伤 高周疲劳 疲劳强度预测
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基于内部失效机理预测评估渗碳Cr-Ni齿轮钢的超高周疲劳强度 被引量:1
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作者 邓海龙 刘兵 +3 位作者 郭扬 康贺铭 李明凯 李永平 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期55-64,共10页
对渗碳Cr-Ni齿轮钢进行应力比为0和0.3的室温超高周疲劳实验,观测试样中诱发裂纹萌生的夹杂和疲劳断口形貌,以全面评估渗碳Cr-Ni齿轮钢疲劳性能。将疲劳失效模式分为有细颗粒区(Fine granular area,FGA)的内部疲劳失效和有表面光滑区(Su... 对渗碳Cr-Ni齿轮钢进行应力比为0和0.3的室温超高周疲劳实验,观测试样中诱发裂纹萌生的夹杂和疲劳断口形貌,以全面评估渗碳Cr-Ni齿轮钢疲劳性能。将疲劳失效模式分为有细颗粒区(Fine granular area,FGA)的内部疲劳失效和有表面光滑区(Surface smooth area,SSA)的表面疲劳失效,并阐明了渗碳Cr-Ni齿轮钢的超高周内部疲劳破坏机制。基于累积损伤和位错能量法并结合细颗粒区形成机理和夹杂的最大评估尺寸,分别构建了两种渗碳Cr-Ni齿轮钢内部疲劳强度的预测模型。利用FGA尺寸与夹杂尺寸的比值和夹杂应力强度因子及应力比之间的关系,修正所提出的两种疲劳强度预测模型并给出了最大夹杂尺寸下的lFGA-S-N曲线。结果表明,基于累积损伤法和位错能量法分别构建的疲劳强度预测模型都可用于预测评估渗碳Cr-Ni齿轮钢在多种应力比下的内部疲劳强度,基于位错能量法的强度预测模型精度较高。 展开更多
关键词 金属材料 FGA尺寸评估 失效机理 累积损伤 位错能量法 疲劳强度预测
原文传递
基于PFM理论的提速客车车轴可靠性分析 被引量:1
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作者 牛留斌 李强 《铁道机车车辆》 2007年第2期22-25,共4页
通过对机车车辆全程实测的应力数据进行拟合处理得到应力谱,采用概率断裂力学基本方法,运用应力—强度干涉模型计算出在所要求可靠度指标下裂纹尺寸与疲劳寿命间的曲线关系,并计算分析了裂纹在不同初始条件下的扩展变化规律。
关键词 车辆工程 疲劳强度寿命预测 概率断裂力学 应力谱编制
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Mechanistic Classification of Cement Treated Base in Western Australia
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作者 Yang Sheng Yeo P. Jitsangiam H. Nikraz 《Journal of Civil Engineering and Architecture》 2012年第8期1076-1081,共6页
In the past decade alone, the BITRE has indicated an increase of 40% in road users, escalating demands for quality pavements to service tmprecedented traffic conditions. An abundance of crushed rocks are available in ... In the past decade alone, the BITRE has indicated an increase of 40% in road users, escalating demands for quality pavements to service tmprecedented traffic conditions. An abundance of crushed rocks are available in Western Australia but do not meet strength requirements for road construction. However, cement treatment of crushed rocks, forming Cement Treated Crushed Rocks (CTCR), improves the mechanical properties of the material, allowing wider application. In order to streamline the mix design of CTCR, the classification of its behaviour is pivotal. Austroad classifies cement treated pavement materials as either being modified or bound based on its Unconfined Compressive Strength (UCS) and performance attributes. Bound materials are def'med by its susceptibility to fatigue failure which, in the mechanistic-empirical design for flexible pavements, is dictated by the flexural modulus. However, in the study of damage mechanics, fatigue life is suggested to be an accumulation of micro-scale damage in lieu of dependency to ultimate stresses. Strain dependent damage functions are used phenomologically to explain the evolution of fatigue for various engineering materials. This paper therefore investigates a theoretical relationship between strain and fatigue life prediction supported by a laboratory investigation on the use of UCS for classification. This is achieved by providing regression analysis with strain parameters used in fatigue life prediction. The Indirect Tensile Strength (ITS) test is also employed to this end. It is observed that strain at onset of micro-cracking coalescence (ε30) is independent of test type undertaken and potentially capable of acting as a more superior blanket classification for cemented materials. 展开更多
关键词 Cement treated materials unconfined compressive strength FATIGUE
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