基于Minner准则的卸船机疲劳寿命评估

对某电厂老旧卸船机同时进行应力测试和有限元仿真分析,通过对比分析综合评价金属结构的安全性和可靠性。最后采用雨流计数法对动态测试数据进行循环计数统计,基于Minner疲劳准则,估算该卸船机的剩余疲劳寿命。

道路沥青疲劳与断裂特性研究进展及发展趋势

疲劳开裂是沥青路面的主要病害之一,其产生与发展直接制约着道路基础设施生命周期的服役水平与行车舒适安全。近年来,沥青疲劳特性及其对路面抗疲劳性能的贡献日益得到关注,聚焦和解析沥青尺度的疲劳与断裂特性对我国未来沥青路面实现长寿命耐久服役具有重要意义。目前评价沥青疲劳与断裂性能的室内测评手段及数据建模分析方法较多,但尚未形成统一的测评技术体系。随着近年来的不断探索,在试验测评方法方面,逐渐形成了以线性振幅扫描试验为代表的沥青疲劳性能加速测评手段,且其与传统时间扫描疲劳试验均体现出较好的一致性;而在数据分析与建模方法方面,线黏弹特性、耗散能、虚应变能分析以及断裂力学相关方法被逐步应用,驱动沥青疲劳和断裂特性的评价与研究体系逐步从经验走向精准。本文主要从疲劳与断裂测评手段、损伤及失效行为特征判别、疲劳寿命预测方法三方面系统地梳理和归纳沥青疲劳与断裂特性研究方向的最新进展,同时分析了目前沥青尺度疲劳与断裂特性研究尚且存在的问题,展望了未来研究发展趋势,为我国抗疲劳长寿命沥青路面理论与技术的不断发展提供了参考。

316H不锈钢蠕变-疲劳缺口效应及损伤考核准则分析

通过开展光滑试样和不同V型缺口试样载荷控制下的蠕变-疲劳试验,研究了载荷水平、保载时间、缺口尺寸对316H不锈钢在600℃试验温度下蠕变-疲劳寿命的影响及缺口效应,探讨了ASME BPVC III-NH卷中316不锈钢蠕变-疲劳考核准则对于316H缺口试样的适用性。结果表明:316H不锈钢蠕变-疲劳寿命在短时保载下表现出缺口削弱作用,长时保载下表现出缺口强化作用;随着保载时间的增加,可观察到断口处裂纹扩展区凹坑和凸起变多,瞬断区韧窝变大变深;根据现有的试验结果,ASME规范中316不锈钢蠕变-疲劳考核准则适用于缺口构件。

沥青混合料四点弯曲试验疲劳失效准则分析

疲劳病害作为沥青路面常见病害被广泛研究,然而对于应变控制加载下的沥青混合料疲劳失效却缺乏精准的界定。基于损伤力学的疲劳研究方法常将模量衰减50%作为材料失效准则,而能量法利用的累计耗散能同样能较好地表征材料的疲劳损伤。首先,将疲劳加载时模量衰减的第三阶段初始点作为疲劳失效点,并认为与其判定的疲劳寿命相接近的疲劳失效准则为合理的准则;其次,基于疲劳-应变模型对比了5种不同疲劳失效准则下的疲劳寿命拟合优度,根据疲劳失效点的可观察性以及拟合优度进行疲劳失效准则合理性分析;最后,通过比选认为累计耗散能量比能够较好地定位材料的疲劳失效,并将累计耗散能量比变化率偏离稳定期变化率30%作为定量的疲劳失效判定点。

基于Kriging模型的某高射速自动机内抽壳滑板疲劳优化

为提高抽壳滑板的疲劳寿命,进而满足射速在1500发/min左右的某10连发高射速自动机寿命达1000发的最低寿命要求,提出一种基于Kriging回归的代理模型用于抽壳滑板的疲劳优化。在与试验结果相符的有限元模型基础上,通过拉丁超立方采样设置初始样本点,构建与样本点相对应的结构模型,并计算每一组样本的理论寿命。根据初始样本点构建Kriging代理模型的同时,采用以改善期望准则为加点准则、遗传算法为子优化求解算法的代理优化算法来对目标函数进行寻优。优化后抽壳滑板的疲劳寿命提高到1193发,且经试验验证,优化结果满足自动机战术技术指标。研究结果表明,通过基于Kriging和遗传算法的代理优化算法能够快速有效地寻优得到全局最优解,适用于高射速自动机内破断零部件的疲劳优化,对工程应用具有一定的借鉴意义。

激光冲击强化后航空发动机疲劳寿命精准度量研究

激光冲击强化可以提升航空发动机表面强度、增强材料韧性。然而,航空发动机处于复杂的工作环境,疲劳寿命受到多个因素的影响。尤其是在激光冲击强化后,材料性能参数变化较大,导致航空发动机疲劳寿命度量难度增加,因此,提出激光冲击强化后航空发动机疲劳寿命精准度量方法。首先,分析航空发动机激光冲击强化工作原理,根据疲劳损伤理论与Von-Mises屈服准则建立航空发动机疲劳损伤函数。然后,结合疲劳损伤函数与灰色关联度分析法对影响发动机疲劳寿命的多因素展开权值分析得到航空发动机疲劳指标,从而实现航空发动机疲劳寿命的精准度量。实验结果表明,所提方法能够实现对航空发动机疲劳寿命退化轨迹的精准监测,可以精准分析发动机表面疲劳寿命的分布情况,说明该方法的航空发动机疲劳寿命度量结果更为精准。

可移动自升式井口平台的桩靴疲劳寿命分析

针对可移动自升式井口平台(WZ12-8E WHPA)中桩靴的结构型式,考虑了波浪、洋流、土壤特性和腐蚀等综合环境,计算和预测其在8个不同浪向海况下的结构应力和疲劳寿命。首先采用Longuet-Higgins模型将随机波谱转化为规则波谱,并借助SACS软件展开整体分析,获得桩腿截断处的剪力、弯矩和轴向力传递函数。之后借助ABAQUS对桩靴模型开展局部详细受力分析。以计算应力结果为循环幅值,以年统计波数为循环次数,采用Miner累计损伤准则进行损伤评估,最终获得桩靴的疲劳寿命。并对比了美国船级社和挪威船级社两种规范中的S-N曲线对评估其疲劳寿命的差异,为评估和预测桩靴的疲劳寿命提供可借鉴的计算方法。

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。

材料多轴高低周疲劳失效准则的研究进展

多轴疲劳自研究以来,对于高周疲劳和低周疲劳分别出现了许多方法和准则。高周多轴疲劳的研究准则包括等效应力准则、临界面应力准则和应力不变量准则,其中研究比较多的是临界面应力准则。低周多轴疲劳的研究准则包括等效应变准则、临界面应变准则和能量准则,其中研究比较多的是临界面应变准则和能量准则。在这些准则中,真正普遍接受和有工程价值的并不多。文中就国内外多轴疲劳研究发展中比较有价值的准则进行概括和总结,简述各种准则的优缺点及其适用范围。

基于主应力法和修正的Crossland疲劳准则的动车组车轮疲劳强度评定方法

以全尺寸车轮的弯曲疲劳极限表征疲劳强度极限状态,改变传统主应力法通过尺寸系数和表面加工系数修正小试样疲劳强度计算结果的做法,从而避免系数取值中主观因素对疲劳强度评定结果的影响;以全尺寸车轮的弯曲疲劳极限替代全尺寸车轮辐板的对称扭转疲劳极限作为判定依据,修正Crossland疲劳准则,并类比Sines疲劳准则,确定准则中应力张量第1应力不变量最大值的系数;以CRH系列动车组中的轴对称车轮和非轴对称车轮为评定对象,对给出的主应力法和修正的Crossland疲劳准则的适用性进行仿真分析,并与用最大剪应变准则和Brown-Miller准则评定的结果进行对比。结果表明:主应力法适用于轴对称车轮和非轴对称车轮2种车轮的疲劳强度评定,修正的Crossland疲劳准则仅适用于非轴对称车轮的疲劳强度评定;若非轴对称车轮的辐板孔边处疲劳强度安全系数区间为(1.0,1.1)时,如果用主应力法评定,还须采用修正的Crossland疲劳准则进行补充校核,以保证动车组车轮的运用安全。

多轴高周疲劳失效准则的对比分析

采用多种材料、多种加载方式的数据对多轴高周疲劳中比较常用的6个失效准则进行了对比分析.选取的准则涵盖目前研究的各个方面,包括等效应力准则、应力不变量准则和临界面应力准则;选用的数据包括合金钢、低碳钢、铝合金和铸铁等10种金属材料;加载方式包括比例加载和非比例加载;对比方式包括对同种材料不同准则之间的横向比较和同一准则对不同材料的纵向比较.对比分析的结果表明,6种准则对于低碳钢及合金钢材料的预测结果优于其它材料;比例加载的预测结果优于非比例加载;预测结果较满意的是Papadopoulos准则、Susmel准则和Liu准则.此外,6种准则对于铸铁的预测结果均不理想.

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.

两种评定准则下的车轮疲劳强度分析

分别采用基于单轴疲劳理论的车轮疲劳强度评定准则和Dang-Van多轴高周疲劳评定准则2种方法,对同一车轮进行疲劳强度计算,比较2种方法的安全度和适用范围。结果表明:车轮疲劳强度在2种评定准则下均满足要求,车轮的疲劳危险区域位于轮缘侧辐板孔边中间位置,其中使用单轴疲劳准则评定辐板更偏于安全,而Dang-Van多轴高周疲劳准则适用于辐板孔的评价。

材料多轴疲劳破坏准则回顾

对多轴疲劳载荷作用下材料的疲劳破坏准则作了系统的回顾 ,按照用于描述材料疲劳破坏的参量 ,将多轴疲劳破坏准则划分为三类 ,应力准则、应变准则、能量准则。分别对这三种准则按多轴比例加载及多轴非比例加载两种情况进行阐述 。

基于FKM准则的抗侧滚扭杆疲劳强度分析

介绍了强度评定准则FKM的主要内容,引用FKM局部应力法对抗侧滚扭杆的疲劳强度进行评定,并与Fe-safe的疲劳强度评定结果进行对比。对比结果表明:两者的评定结果一致且FKM准则更加保守,抗侧滚扭杆的疲劳强度满足使用要求。由FKM准则得出的扭杆各应力分量疲劳损伤度表明:扭杆剪切应力对扭杆的疲劳损伤最大,弯曲正应力次之。

疲劳可靠性二维概率MINER准则

给出在裂纹起始阶段疲劳损伤演化规律的四个基本假设，即单调增、无耦合、可分高、不相交，由损伤力学原理得到等幅加载下个体Ｄ－Ｓ＿ａ－Ｓ＿ｍ－Ｎ等损伤曲面，推导出二维个体Ｍｉｎｅｒ准则，进而建立了母体在变幅以及随机时间历程加载下的二维概率Ｍｉｎｅｒ准则（Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＰｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃＭｉｎｅｒ’ｓＲｕｌｅ，即ＴＰＭＩＮＥＲ），并用测度论给予了证明．试验数据验证结果显示ＴＰＭＩＮＥＲ的预测值与试验值吻合良好，对工程结构疲劳可靠性分析有较好的应用价值．

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 。

定侧压混凝土双轴疲劳破坏准则研究

针对多轴复杂应力状态下的混凝土疲劳破坏问题,进行一系列定侧压下双轴疲劳破坏试验,包括定侧压下受压疲劳、纯拉疲劳和拉-压变号疲劳试验。通过对试验资料的分析,建立各种应力状态下的混凝土疲劳S-N关系曲线和双轴疲劳破坏准则。由各侧压级别下的S-N曲线得到混凝土在相应工况下的疲劳强度折减系数,并利用其对实际工程进行疲劳验算,计算结果显示混凝土多轴疲劳破坏准则能很好地弥补现行规范在疲劳验算中的不足,计算结果令人满意。

3σ准则应用对结构疲劳损伤评价的影响分析

工程研究中经常要应用3σ准则来实现随机振动过程的时域、频域转换。文章应用疲劳损伤分析的频域方法,讨论了3σ准则的应用对于振动疲劳损伤累积评价结果的影响。应用满足Rayleigh分布的窄带模型及其4种典型的修正方法分析疲劳影响因子,数值模拟结果表明,3σ截断后的疲劳损伤累积仅占全部疲劳损伤累积的约70%(取m=6),与材料疲劳参数m有关,且基于窄带模型的疲劳影响因子分析方法具有一定程度的通用性。