考虑疲劳载荷相互影响的修正的Miner准则研究

基于疲劳加载过程中材料的疲劳极限由于损伤的出现而呈现逐渐下降的规律,提出了关于疲劳损伤计算的修正的Miner准则。在该方法中,引进一个参数来不断修正损伤过程中试件的S-N曲线,推导受损试件的疲劳极限与初始试件的疲劳极限之间的关系,使载荷间的相互作用及载荷加载顺序对材料累积损伤的影响得到考虑。通过对两个不同加载方式的疲劳试验的计算和误差比较,验证了该方法比传统的Miner准则具有更高的计算精度。同时,根据其中一种加载方式的疲劳实验数据模拟多种随机载荷谱,利用修正的Miner准则法进行计算,得知随机载荷下的疲劳寿命更接近试件的实际寿命,进一步证明该方法的正确性,从而拓展了该方法的使用范围。

基于灰色系统模型GM(1,1)改进Miner准则的液压支架底座疲劳寿命预测

针对疲劳寿命预测中传统疲劳累积损伤准则(即Miner准则)存在误差较大的问题,为了提高固体充填液压支架疲劳寿命的预测精度和保证服役过程的安全可靠性,利用灰色系统模型GM(1,1)对传统Miner准则加以改进.以ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架的底座为研究对象,基于ANSYS对危险工况下底座应力进行分析,同时结合疲劳试验对底座进行寿命预测.结果表明:相比传统Miner准则,改进Miner准则的预测精度提高了40.32%,为固体充填液压支架疲劳寿命预测提供了一种有效的方法,对其安全服役具有一定的参考意义.

随机应力谱下构件疲劳可靠性分析的Miner准则—寿命分布函数法

基于随机应力谱下的Miner准则和寿命分布函数 ,提出了一种随机应力谱下构件疲劳可靠性分析模型———Miner准则—寿命分布模型。该模型首先考虑构件疲劳强度影响系数 ,对材料的p—S—N曲线进行修正 ,以得到构件的p—S—N曲线 ;然后利用Miner准则导出构件在随机应力谱下的疲劳可靠寿命表达式 ,由疲劳寿命的概率分布函数 ,并考虑构件疲劳强度影响系数的随机性 。

疲劳可靠性二维统计Miner准则

首先建立了等幅疲劳中值Sa-Sm-(?)c曲面方程和变幅加载下疲劳可靠性二维统计Miner准则。其次,重点分析了国外船舶与海洋工程领域广泛采用的疲劳可靠性Wirsching模型,发现其在理论上存在不自洽性,并基于二维统计Miner准则建立了改进的Wirsching模型。最后,给出了一个具体应用实例。表明本文建立的二维统计Miner准则具有较好的工程实用价值。

混凝土海洋平台疲劳损伤累积Miner准则适用性研究

从损伤的观点出发 ,对应用于海工疲劳计算中的Palmgren -Miner线性累积损伤准则的适用情况作了理论分析 ,指出了Palmgren-Miner准则用于计算变幅疲劳寿命的缺陷所在 ,讨论了Palmgren-Miner的适用范围。

二维统计Miner准则及其应用

首先由等幅疲劳中值 Sa- Nc曲线与中值等寿命曲线 ,建立了等幅中值 Sa- Sm- Nc曲面方程。然后建立了变幅加载下疲劳可靠性二维统计准则。最后给出了一个具体应用实例 ,表明当随机变量α的概率分布已知时 ,可由二维统计

二维统计Miner准则与Wirsching模型

首先建立了等幅疲劳中值 Sa-Sm-N c 曲面方程 ,然后建立了变幅加载下疲劳可靠性二维统计Miner准则。其次 ,重点分析了国外船舶与海洋工程领域广泛采用的疲劳可靠性Wirsching模型 ,发现其在理论上存在不自洽性 ,并基于二维统计Miner准则建立了改进的Wirsching模型。最后 ,给出了一个具体应用实例。

疲劳寿命估算的线性累积破坏率准则研究

介绍了一种新的疲劳寿命估算方法--线性累积破坏率准则,其物理意义明确,简单明了.在对恒幅载荷疲劳寿命统计分析的基础上,求出对应的疲劳寿命概率密度函数,从而利用线性累积破坏率准则可估算出变幅载荷下结构的疲劳寿命.线性累积破坏率准则没有限定试验条件和疲劳寿命分布形式,因此对一般环境下和腐蚀环境下的疲劳均具适用性.利用两组疲劳试验数据对该方法进行了验证,结果表明在中值寿命附近预测寿命与实测寿命非常接近,精度较高、有较好的工程应用价值.

铜矿内燃机车曲轴轴承疲劳磨损的有限元分析

疲劳磨损关系到轴承使用寿命,铜矿内燃机车工况环境恶劣,对曲轴轴承的可靠性与寿命提出了严格的要求,提出铜矿内燃机车曲轴轴承疲劳磨损的有限元分析。利用有限元软件建立曲轴轴承有限元模型,并定义约束和边界条件,通过曲轴轴承加载得到轴承应力分布情况,根据轴承受力特征,利用雨流计数法和Miner准则计算轴承累计疲劳磨损,进而估算轴承疲劳寿命,实现铜矿内燃机车曲轴轴承疲劳磨损的有限元分析。通过实验证明,设计方法分析结果与轴承疲劳磨损实际情况相符,可以准确分析铜矿内燃机车曲轴轴承疲劳磨损情况。

基于雨流计数法的屈曲约束支撑的塑性变形研究

屈曲约束支撑(buckling restrained brace,简称BRB)具有滞回曲线稳定饱满的优点,近年来已被广泛应用于工程设计中。从3组BRB不同加载制度所得的滞回曲线出发,建立了BRB的Bouc-Wen数值模型,在输入地震波后提取滞回曲线验证了数值模型的准确性。根据雨流计数法对损伤统计的原理,编写计算程序后对单自由度BRB钢框架计算模型所受到的地震损伤进行了统计,通过等效塑性应变理论验证了采用数值模型以雨流计数法统计BRB塑性变形的准确性。

电池包联合工况振动疲劳仿真分析

为了探究电池包的振动疲劳特性,以某品牌电池包为研究对象,通过ANSA建立了有限元仿真模型,并对其进行了模态分析和频率响应分析。再以扫频分析的有限元结果为基础,外加法规振动测试条件进行nCode随机振动和定频振动联合工况疲劳仿真分析,依据Miner线性损伤累积准则对疲劳分析结果进行评估。结果表明,所研究电池包各部分结构均满足振动疲劳要求。

基于比例风险模型的板级无铅焊点跌落寿命分析

进行了三组跌落高度下的焊点疲劳寿命试验,采用比例风险模型(PHM)分析跌落高度对焊点寿命分布的影响。PHM模型估计得到的焊点寿命期望(MTTF)及寿命失效概率密度与实验数据都能够较好的吻合,验证了模型的有效性。且由焊点跌落MTTF值随高度变化曲线可看出,当跌落高度略大于0.6 m时焊点MTTF值都小于10次,表明无铅焊点对冲击载荷非常敏感。最后用估计得到的寿命期望结合Miner准则得到板极无铅焊点跌落寿命损伤累积模型。

直升机行星架疲劳裂纹扩展寿命预测

直升机行星齿轮保持架(简称行星架)是传动系统的重要部件,其可靠性对于直升机的飞行安全至关重要。行星架疲劳裂纹故障的发生、发展受多种因素影响,其故障诊断和寿命预测都有难度。为准确预测行星架疲劳裂纹寿命,研究了其裂纹故障发生、发展规律,提出了基于对数线性的方法,将裂纹扩展过程离散化处理,采用Paris公式,定量描述裂纹扩展速率,结合Miner准则,累积其疲劳损伤过程,最终得到随裂纹长度变化的行星架剩余使用寿命数值。利用有限元软件ANSYS Workbench的疲劳寿命模块对计算得到的数值结果进行了仿真对比,验证了方法的精确性和有效性。

液压挖掘机臂杆结构疲劳寿命预测方法研究

液压挖掘机臂杆结构承受复杂的冲击载荷,其疲劳寿命存在许多不确定性因素。首先采用Miner准则,依据实验载荷谱和有限元方法对液压挖掘机工作装置寿命进行了预测。其次研究了结构疲劳寿命变化过程和灰色理论预测模型内在规律的一致性,建立了液压挖掘机工作装置疲劳寿命的灰色预测GM模型,并分别运用GM模型的两种形式——GM(1,1)线性模型及GM(1,1)幂模型对液压挖掘机工作装置进行疲劳寿命预测。分析比较Miner准则、GM(1,1)线性模型及GM(1,1)幂模型三种预测方法。结果表明,三种预测方法结果基本一致,灰色系统模型同Miner准则模型相比误差明显减小且非线性幂模型具有更高的预测精度。基于灰色理论的GM(1,1)幂模型考虑了非线性因素,更适合于液压挖掘机工作装置结构疲劳寿命预测。

混凝土三轴变幅拉-压疲劳性能试验研究

进行了最小应力水平为0.20fc,最大应力水平为0.20ft^0.55ft,定侧压为0.30fc的变截面混凝土试件三轴拉-压等幅和变幅疲劳试验,分析了混凝土三轴拉-压疲劳最大和最小纵向总应变的三阶段演变规律和级间相似性,给出了疲劳损伤演化规律。进一步验证了Miner线性损伤累积理论的不适用性,提出了非线性损伤累积模型,并进行了疲劳剩余寿命预测,通过与试验结果的比较表明该模型具有较高的精度和适用性。

飞机起落架疲劳损伤估算及其特点

以战斗类飞机和运输类飞机主起落架为例,通过飞行实测获得起落架在实际工作过程中的载荷-时间历程(即实测载荷谱),并利用M iner准则对其疲劳寿命进行了估算。计算结果表明:战斗类飞机和运输类飞机起落架在着陆滑行段所造成的损伤分别占各自总损伤的75%以上和60%以上,运输类飞机在着陆瞬间撞击对起落架所造成的损伤约占总损伤的40%。通过分析战斗类飞机和运输类飞机的起落架疲劳损伤特点,为其可靠性设计和结构优化设计等提供了重要依据。

基于广义σ-N曲面的涡轮盘疲劳寿命预测

以σ-N曲面为基础,并由应力幅值σa和平均应力σm构建Goodman型和Gerber型广义σ-N曲面方程,对涡轮盘进行疲劳寿命估算。由某型航空发动机涡轮盘算例结果显示,基于Gerber型等寿命曲线的估算寿命比Goodman型更接近于其真实额定寿命,且该方法无需循环应力等效转换,从而提高了疲劳寿命估算的精度。

考虑两类不同随机应力时的构件疲劳可靠度计算模型

提出了一种随机应力时间历程作用下构件疲劳可靠性分析的新模型。该模型首先根据材料的p S N曲线 ,并考虑构件疲劳强度影响因素的随机性 ,在给定不同等幅名义应力水平下进行构件的疲劳可靠性分析 ,计算给定等幅名义应力下构件的疲劳可靠寿命 ,从而得到构件的 p S N曲线。然后利用概率Miner准则和构件的p S N曲线求得在随机应力时间历程作用下构件的疲劳可靠寿命和给定寿命下构件的疲劳可靠度。

板级球栅阵列无铅焊点随机振动寿命分析

进行了4组加速度的功率谱密度(PSD)条件下的焊点疲劳寿命试验,采用比例风险模型(PHM)分析加速度的PSD对焊点寿命的影响,并采用估计所得寿命期望(MTTF),结合Miner准则得到板极无铅焊点随机振动寿命损伤累积模型.结果表明:焊点疲劳寿命试验的结果与PHM估计所得焊点寿命的MTTF及其失效概率密度(PDF)吻合较好;当输入加速度的PSD幅值大于60 m2/s3时,焊点的MTTF值小于1 800 s,表明无铅焊点对随机振动载荷非常敏感.

考虑区间不确定性的钢结构疲劳寿命分析

针对传统的钢结构疲劳寿命预测误差较大的问题,判别线性累积损伤模型和裂纹扩展模型中变量不确定性和随机性,基于区间-概率理论推导区间模型和含有对数正态分布的概率模型的一致性关系,给出可同时考虑区间变量和随机变量的区间-概率可靠度分析模型和求解方法。实桥中典型疲劳细节验证表明,在模型中变量应力幅的变异系数为0.25-0.35时,本文方法比传统概率算法更为保守,可作为预测钢结构疲劳寿命的一种有效手段。