基于零点有效缺口应力的薄板焊接接头疲劳评估

文中采用零点有效缺口应力进行了薄板焊接接头的疲劳评估研究.该方法综合考虑整体结构应力以及缺口根部到零点位置的非线性峰值应力的影响,以临界距离法和零点结构应力法为基础,将零点应力位置作为缺口对结构疲劳影响的临界距离对焊接结构进行疲劳强度评估.通过对两种不同类型的焊接接头试样(T形单面焊接头和不同厚度组合搭接接头)的疲劳试验结果进行拟合.结果表明,在对焊根失效的试样进行疲劳评估时,焊根位置不同截面应力线性化之后得到零点有效缺口应力存在较大差异;其中,焊脚截面应力线性化得到的S-N曲线分散带宽度最小;再者,同时考虑焊趾和焊根失效的零点有效缺口应力S-N曲线,与分别考虑焊趾或焊根失效的零点有效缺口应力S-N曲线分散带相差不大,证明该方法可同时用于焊接接头焊趾和焊根疲劳评估.

基于结构应力法的碳钢焊接结构疲劳评估

焊接结构服役安全与寿命一直备受关注,在断裂力学的基础上建立的Master S-N曲线适用于不同接头形式的焊接钢结构抗疲劳设计。文中基于网格不敏感性的结构应力法对正交异性桥面板、T型接头、平板和管板焊接结构进行了疲劳性能评估。在疲劳评估的过程中,量化分析了焊接变形、焊缝尺寸、焊后残余应力等因素对复杂焊接结构的影响,并分别以角变形、平均应力为修正系数对疲劳数据进行修正。结果表明,正交异性桥面板结构、考虑角变形后的T形接头、考虑残余应力影响的平板和管板结构的疲劳数据均处于Master S-N曲线的两倍误差带以内,证实Master S-N曲线是焊接结构抗疲劳设计的首选曲线。

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。

不同焊缝简化方式下的多轴疲劳评估对比分析

为研究仿真中不同焊缝截面几何形状对所形成的焊接应力的影响,文章基于DVS 1612:2014及EN 15085-3:2007标准,针对转向架制动座角焊缝设立了三角形截面与底部凹槽两种结构方式,通过结构组合建立不同的焊缝模型,并分别进行静强度校核和多轴疲劳评估。结果表明:有三角形截面的焊缝模型,其多轴材料利用度相对无三角截面的焊缝模型最大增加25%;有底部凹槽的焊缝模型,其多轴材料利用度相对无底部凹槽的焊缝模型最多减小13%,且制动座静强度及疲劳强度满足要求。

基于HRV的精神疲劳评估的研究现状

精神疲劳是一种综合性的心理和生理现象,会对个体的身心健康产生负面影响,并严重削弱其工作效能,从而可能导致重大事故。因此,对精神疲劳评估的研究尤为重要。心率变异性(heart rate variability,HRV)作为精神疲劳评估的重要手段,具有获取途径广泛和高信噪比等特点,成为当前研究热点。目前关于采用HRV进行精神疲劳评估的研究不断涌现,但仍缺乏系统性的总结和分析。因此,本文对基于HRV的精神疲劳评估的研究现状进行了综述。首先,本文对精神疲劳评估的HRV分析方法进行了总结,HRV特征可以从心电图(electrocardiogram,ECG)、光电容积脉搏波(photoplethysmography,PPG)和心冲击图(ballistocardiogram,BCG)信号中获得,对这3种信号评估精神疲劳的技术原理以及优缺点进行了详细介绍,目前较成熟的方法是采用ECG信号,BCG信号在精神疲劳评估领域虽然研究较少,但其采集过程可以做到无束缚,有着广泛的应用前景;其次,对基于心电图、光电容积脉搏波和心冲击图信号开发的精神疲劳评估设备进行了归纳和对比,分为穿戴式设备和非穿戴式设备,两者应用场景不同,穿戴式设备相较于非穿戴式设备更加成熟;最后,本文对精神疲劳评估现存的难点提出了对策,以期为后续精神疲劳评估技术的改进和创新提供参考,能够更好地监测和评估精神疲劳,提升个人的心理健康和工作效率。

不同疲劳评估方法对角变形接头寿命预测适用性对比

疲劳失效是海洋工程焊接结构主要失效形式之一。文中以存在5°角变形的海洋工程结构用钢对接接头为研究对象,开展了应力比为0.5的抗拉疲劳测试,并结合IIW,BS 7608等标准数据曲线,对比分析了名义应力法、结构应力法、缺口应力法及应变能密度法对存在角变形焊接接头疲劳性能评定的适用性。研究结果表明,对于存在角变形接头疲劳寿命评估,名义应力法和结构应力法具有较好的适用性;缺口应力法、应变能密度法疲劳评估结果相对较保守。

考虑弯曲应力占比的矩形钢管K型节点疲劳评估

为提高S-N曲线法与断裂力学法等疲劳评估方法的准确性,探讨了矩形钢管K型节点在支管拉压平衡荷载作用下的弯曲应力占比计算方法。首先建立了矩形钢管K型节点有限元模型并结合试验进行了验证,然后通过大量的参数分析得出了节点几何参数对弯曲应力占比的影响,最后通过多元非线性回归分析推导出弯曲应力占比的计算公式及考虑工程实际应用偏安全的修正公式,给出了基于断裂力学法的矩形钢管K型节点断裂评估算例。结果表明:建立的模型与试验值相比,弯曲应力占比平均值为1.051,均方差为0.167,两者最大差值仅为7.5%,说明建立的有限元模型可靠;提出的弯曲应力占比计算公式与有限元计算结果相比,其均值为1.073,均方差为0.055,变异系数为0.051,相对差值在10%之内,验证了拟合公式的可靠性;考虑实际工程偏安全应用,在99.73%的保证率下提出乘以0.93倍的安全系数对弯曲应力占比计算公式进行修正;当热点应力相近,弯曲应力占比降低39.3%时,疲劳寿命会降低10%,膜应力变大时会导致其裂纹尖端具有更大的应力强度因子而加快了裂纹扩展的速率。

钢-UHPC组合桥面疲劳评估方法中外规范对比

为分析中外规范对钢-UHPC组合桥面疲劳评估的适用性,以武汉军山长江大桥加固改造工程为背景,分别利用美国规范AASHTO LRFD Bridge Design Specifications、欧洲规范Eurocode 3:Design of Steel Structures(BS EN 1993-1-9:2005)、日本规范《道路桥示方书·同解说(钢桥篇)》和中国规范《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)评估该桥正交异性钢桥面板经UHPC铺装层加固后的疲劳性能和剩余寿命。采用Abaqus软件建立钢-UHPC组合桥面节段模型,采用中外规范的标准疲劳车加载,计算各疲劳细节处的应力幅值,并对比分析各疲劳细节处的应力水平;同时对运营状态下各疲劳细节处开展连续动应变监测,获取各疲劳细节处实测应力时程,对钢桥面板进行疲劳寿命评估。结果表明:美国规范更适用于重车比例较高的桥梁,欧洲规范更适用于桥面板较厚的桥梁,日本规范更适用于桥面宽度较小的桥梁,中国规范均可适用。当横隔板弧形切口应力水平较高时,美国规范疲劳评估结果的安全性不佳;在桥面板纵肋对接焊缝处,美国规范和日本规范的常幅疲劳极限值较欧洲规范分别低19.0%和22.2%,较中国规范分别低18.8%和22.0%;当桥面板纵肋对接焊缝应力幅为46~59 MPa时,采用美国规范和日本规范进行评估的结果更安全。除横隔板弧形切口和纵肋对接焊缝外的其余疲劳细节,中外规范给出的常幅疲劳极限值比较接近,评估结果均为无限寿命。

基于光电容积脉搏波的精神疲劳评估方法

目的针对精神疲劳难于定量评估的问题,本文探索一种非侵入式可穿戴检测方法获取人体生理参数,从而实现对人体精神疲劳的定量评估。方法搭建光电容积脉搏波(photoplethysmography,PPG)采集平台,采集20名健康在校生的PPG信号,对PPG信号进行预处理和特征提取,获取时域、频域共143维特征。使用机器学习算法建立分类模型,对于Pearson相关系数法、F检验和relief-F得到的特征权值,选择最优的特征子集,使用降维后的特征子集训练模型,减少复杂度和过拟合概率。结果与实际状态对比,基于该方法的单个体疲劳检测平均准确率为92.48%,多个体疲劳检测准确率最大值为92.2%,可以有效地识别精神疲劳。结论光电容积脉搏波信号经过时域和频域分析构建的特征能够使用机器学习算法进行准确的精神疲劳状态分类评估。

基于多轴疲劳评估方法的高原机车构架强度计算

为了准确评估高原机车构架焊接结构的疲劳强度,文章分析了不同的疲劳强度评估方法的适用性,研究了载荷计算的方法和工况组合方式,并通过建立有限元模型对构架进行多轴疲劳强度评估。评估结果显示:构架母材及构架主体焊缝的疲劳强度均能满足设计要求。

基于结构应力法的钢管混凝土焊接接头疲劳评估

裂纹尖端应力的奇异性导致传统疲劳评估法和部分标准对焊接结构疲劳寿命预测精度不够,影响工程结构可靠性。裂纹扩展是焊趾或焊根所在截面外载荷驱动造成的,基于焊缝处力平衡关系提出结构应力法。该方法将单元节点力转换成线力,并综合考虑不同焊接接头类型、板材厚度和加载模式。运用断裂力学理论将微小复杂裂纹扩展至疲劳失效全过程统一起来,以等效结构应力幅值推导出主S-Nd曲线疲劳评估表达式。采用不同单元仿真试件证明了结构应力法具有网格不敏感力学特征,与试验数据对比,焊缝的薄弱位置和实际疲劳裂纹一致,验证了结构应力法具有较高的疲劳预测精度。钢管混凝土焊接结构验证了结构应力法在疲劳寿命评估时具有有效性和可靠性。

车辆冲击效应对钢桥面板疲劳评估的影响研究

为研究车辆冲击效应对钢桥面板疲劳评估的影响,建立连续钢箱梁桥节段有限元模型,采用连霍(连云港至霍尔果斯)高速公路7 d的动态称重(Weigh-in-Motion,WIM)数据开展典型细节疲劳评估,分析冲击系数对疲劳损伤评估结果的影响规律,并对现行规范的冲击系数适用性进行研究。结果表明,车辆冲击效应对钢桥面板疲劳评估结果影响显著,不同细节的冲击效应存在明显差异,其中纵肋-面板连接细节冲击效应影响最大、纵肋拼接细节最小;桥面铺装状况对钢桥面板冲击效应影响较大,铺装状况“次”时钢桥面板疲劳评估结果为铺装状况“优”的3.30~3.91倍。钢桥面板评估时应充分考虑车辆冲击效应的影响,根据铺装状况、细节类型选取合理的钢桥面板冲击系数。

一种镁合金疲劳评估模型的建立及改进

为了研究应用于轨道车辆车体结构的镁合金材料疲劳特性,提出了一种新的疲劳寿命预测模型改进方法。首先,将Bootstrap自助法与最小二乘法相结合,对数据样本进行重抽样,并统计分布特征。其次,依托于应用在轨道车辆上的镁合金,进行单周拉伸试验和高周疲劳试验,得到一系列应力水平-疲劳寿命(S-N)试验数据。最后,通过改进前和改进后的最小二乘法对试验数据进行拟合,得到4种不同存活率下的S-N曲线。结果对比发现,通过改进方法得到的疲劳寿命预测模型对试验数据的拟合优度更好,稳定性及准确性更高。

Goodman-Smith疲劳评估修正方法研究及在轨道车辆中的应用

Goodman-Smith曲线在轨道车辆疲劳评估中应用广泛,但UIC ORE B12/RP17标准中提供的Goodman-Smith曲线在使用过程中存在安全裕量不高和焊缝数据缺乏合理性的问题。本文首先分别采用UIC标准中提供的Goodman-Smith曲线和BS 7608标准对3种典型焊接接头模型进行疲劳强度评估,证明Goodman-Smith曲线评估的结果较为宽松。其次,为使Goodman-Smith曲线能够适应实际情况出现的非对称循环载荷,提出非对称循环疲劳强度向对称循环的转换公式,实现BS 7608标准中脉动循环向Goodman-Smith曲线所需对称循环的转换。然后,根据BS 7608标准提供的S-N曲线修正循环次数为2×10^(6)次下的对称循环疲劳强度,并结合UIC标准,绘制改进后的八边形Goodman-Smith曲线。最后,分别改进前后的Goodman-Smith曲线对某转向架构架的关键焊缝进行疲劳强度评估。结果表明,改进后的Goodman-Smith曲线可以有效解决安全系数过大导致的疲劳评估结果过于宽松以及焊缝数据缺乏合理性的问题。该设计改进的曲线更加符合工程应用需求,为转向架构架焊接结构评估方法提供了新参考。

等效结构应力法的焊接疲劳评估

为了在设计阶段准确地计算出空间任意走向的焊缝疲劳寿命,采用等效结构应力法对管状T型焊接接头的疲劳寿命进行了评估。建立了3种网格尺寸的管状T型焊接接头有限元模型,并计算结构应力。运用FE-weld疲劳评估软件计算出焊缝处的应力循环次数,并与试验数值进行比较。比较结果表明:等效结构应力法对焊接接头疲劳评估具有网格不敏感性和较高的准确性。

具有裂纹损伤的海底管道断裂及疲劳评估

海底管道是海洋石油开发的重要设施之一,对其进行断裂安全评估是非常重要的。介绍了结构失效评估图(FAD)技术,详细阐述了BS7910∶1999规范中三个不同等级的断裂评估方法和疲劳评估方法。通过断裂评估方法,能够对不同受力状态下的含焊接裂纹管道进行断裂评估,得到管道任何位置的极限裂纹长度;通过疲劳评估方法,能够对受复杂动荷载的含焊接裂纹管道进行疲劳评估,得到管道在此种受力环境下的疲劳寿命。

船体结构疲劳评估的设计波法

目前,基于谱分析的疲劳评估直接计算法是相对较为精确的船舶结构疲劳评估方法,但此种方法的工作量巨大,给实际应用带来了许多不便.因而,疲劳评估设计波法就引起了人们的关注.为了更好的应用设计波法,文章对设计波法的基本原理进行了说明,同时提出了一种选择疲劳评估设计波的新方法,并按这种方法对一艘滚装船的典型结构进行疲劳评估,给出了各计算点的疲劳寿命.从该方法所得结果与简化方法、直接计算法所得结果的比较可知,对于外底和外壳板典型结构的疲劳寿命而言,设计波法与简化方法符合较好,而对于其余典型结构,三者的差别比较明显.

基于热点应力法的正交异性钢箱梁疲劳评估

文章运用健康监测系统实测应力数据,采用热点应力法对正交异性钢箱梁进行疲劳评估;并建立了局部有限元模型,计算了疲劳危险焊缝连接部位的应力集中系数。通过实桥健康监测系统采集钢箱梁危险部位的应力时程,运用求出的应力集中系数计算相应的热点应力时程,采用雨流计数法对热点应力进行统计分析得出结构每天的日应力谱,将多天的日应力谱进行统计平均定义为结构标准日应力谱。基于线性累积损伤准则和热点应力疲劳强度曲线对钢箱梁进行疲劳寿命评估,将提出的方法应用于安装了健康监测系统的实桥分析。结果表明,在钢箱梁U肋和横隔板连接的部位会产生疲劳破坏,因此应加强该部位的维修和养护。

某油轮基于共同规范疲劳评估及网格精度

基于共同规范(JTP)的相关规定,针对某油轮建立三舱段有限元模型,采用热点应力法对内底和边舱斜板之间折角处进行了疲劳评估.分析表明,共同规范对于油轮疲劳强度的要求偏于安全,达到了制定共同规范的目的.由于折角处局部应力集中,应力范围计算结果依赖于有限元分析的网格精度,从而影响疲劳评估的结果.文中对于局部模型采用不同网格精度,分析了不同网格尺寸对热点处应力范围及疲劳寿命的影响.研究表明,共同规范对于热点局部区域网格精度的要求是合理的.

实用船舶结构疲劳评估方法概要

船舶结构的疲劳评估是船舶力学的主要研究领域之一。本文对常用的船舶结构疲劳评估方法——船级社提出的简化方法、谱分析法、设计波法、断裂力学方法,以及概率S-N曲线和概率断裂力学方法进行了概述。首先分别对每种方法中的关键技术细节进行了较为详细的论述,给出了这些技术细节当前的处理方法及存在的主要问题。最后,对各方法进行了总结和概括,指出了每种方法的优缺点,并给出了每种方法未来的研究重点和发展方向。