考虑载荷交互影响的非均匀损伤累积模型

为研究金属构件的疲劳损伤演化规律,建立了考虑载荷交互影响的非均匀损伤累积模型及寿命预测理论。首先,提出一种恒幅载荷下基于剩余寿命的非均匀疲劳损伤模型。其次,阐述了载荷加载次序效应,并证明该非均匀损伤模型可考虑载荷加载次序效应。再次,验证了载荷间的相互作用,提出相邻两级载荷存在相互影响,定义并引入了载荷交互影响因子,建立了等效损伤新模型。最后,将非均匀损伤模型与等效损伤新模型结合,构造了多级变幅载荷下的非均匀损伤模型。以30NiCrMoV12钢和Al-2024-T45合金的两级载荷加载试验数据进行寿命预测,通过与多种模型进行对比,验证了所提模型可较好地预测疲劳寿命。所提模型对金属的损伤演化规律有一定参考价值。

非均匀损伤介质中利用波传播理论对损伤参数的反演

介绍了波在非均匀损伤介质中的传播的反问题,根据波的响应来反演介质的损伤。首先应用Newton迭代法把非线性问题化为线性问题,得到一组不适定的线性方程式组,采用Tikhonov正则化求解,对于正则参数选取采用L线曲线准则,求出了原问题的稳定的、有效的解,获得了与真实损伤度较为吻合的反演参数。工程实例的模拟分析计算证明了上述算法的有效性。

波在非均匀损伤介质中的传播

对弹性波在非均匀损伤介质中的传播理论进行了研究。利用走时变换,建立了非均匀损伤介质中波动方程的一般形式;通过非均匀损伤区两端界面处力的平衡条件和位移相容条件对方程式进行求解。对带状渐增和渐减的非均匀损伤介质中波的传播进行了实例计算分析,讨论了弹性波在非均匀损伤介质中传播的一般性质。

基于多维数据耦合-小波变换的固支梁损伤特征识别方法

为了解决固支梁的损伤特征识别问题,提出基于多维数据耦合-小波变换的固支梁损伤特征识别方法。以均匀损伤和非均匀损伤为研究对象,提出非均匀损伤的简化思路。以固支梁的应变模态为损伤参数,对梁进行多维切片,从而将梁不同维度的应变模态独立以便获取各维度应变模态数据,通过多维数据耦合方法将不同维度的应变模态数据耦合,放大损伤特征,使单维应变模态数据具有多维特性。对耦合数据进行小波变换得到耦合数据的小波系数图,对比小波系数图中奇异点位置的奇异性大小识别固支梁的损伤特征(损伤位置与形状)。含均匀损伤与非均匀损伤固支梁的数值模拟与试验分析表明:多维数据耦合能有效放大损伤特征,使得小损伤在实际工程中能被识别;同一工况下损伤程度越大则其对应的小波系数奇异性也越大,因此根据小波系数的奇异性大小能有效识别固支梁的损伤位置与损伤形状;在试验情况下,多维耦合数据的小波系数能有效规避边缘效应,使得固支梁的边缘损伤特征能被识别。上述研究表明所提出的损伤识别方法能有效解决固支梁损伤特征识别问题,为解决基于小波变换损伤识别方法在损伤特征识别方面的不足提供了途径,并能有效解决实际结构的边缘损伤识别问题,为实际结构的损伤识别提供理论依据和技术支持。