宽频带随机振动环境的疲劳强度强化机理

全轴随机振动环境的疲劳强化机理问题是可靠性强化试验研究的关键技术之一。针对该振动环境的宽带特性对疲劳失效的强化作用进行了讨论,首先研究影响随机应力疲劳强化效能的相关统计参数,然后分析随机应力的频谱带宽如何影响这些统计参数,最后得到频谱带宽对疲劳强化效能的影响,由此揭示全轴随机振动环境宽频带特性的疲劳强化机理。     

基于神经网络的材料非稳态疲劳损伤可靠性研究

疲劳累积损伤是一个非稳态能耗过程,可以用遗传算法优化后的3层2 7 1BP神经网络来描述疲劳损伤的非线关系,经仿真验证表明,该神经网络具有较高的精度和泛化能力.通过对材料疲劳损伤临界值和载荷的分散性的分析研究,建立了疲劳失效动态准则,并运用蒙特卡罗随机抽样法对材料疲劳寿命的可靠性进行了仿真验证;对调质45号钢在随机载荷和2级载荷作用下,进行了疲劳寿命可靠性仿真计算,仿真结果与实验结果和理论分析比较吻合.     

Development of multi-physics numerical simulation model to investigate thermo-mechanical fatigue crack propagation in an autofrettaged gun barrel

In this research, a detailed multi-physics study has been carried out by numerically simulating a solid fractured gun barrel for 20 thermo-mechanical cycles. The numerical model is based on thermal effects, mechanical stress fields and fatigue crack mechanics. Elastic-plastic material data of modified AISI 4340 at temperatures ranging from 25 to 1200 °C and at strain rates of 4, 16, 32 and 48 s⁻¹ was acquired from high-temperature compression tests. This was used as material property data in the simulation model. The boundary conditions applied are kept similar to the working gun barrel during continuous firing. A methodology has been provided to define thermo-mechanically active surface-to-surface type interface between the crack faces for a better approximation of stresses at the crack tip. Comparison of results from non-autofrettaged and autofrettaged simulation models provide useful information about the evolution of strains and stresses in the barrel at different points under combined thermo-mechanical loading cycles in both cases. The effect of thermal fatigue under already induced compressive yield due to autofrettage and the progressive degradation of the accumulated stresses due to thermo-mechanical cyclic loads on the internal surface of the gun barrel (mimicking the continuous firing scenario) has been analyzed. Comparison between energy release rate at tips of varying crack lengths due to cyclic thermo-mechanical loading in the non-autofrettaged and autofrettaged gun has been carried out.     

军用车辆行动部分疲劳寿命随机有限元分析

阐述了基于随机有限元的车辆行动部分可靠性原理及基本过程,将结构件的弹性模量、泊松比和几何尺寸等因素定义为随机场,并对其进行离散,同时分析了车辆行驶的典型路面的路面谱,利用随机有限元求解在不同的路面状况下车辆行动零部件的受力情况,得到了零部件危险点应力的随机分布和不同路面状况下疲劳可靠性,并对相关的实例进行分析。     

基于有限元分析的车辆驱动桥壳台架加速疲劳试验

针对开展驱动桥壳台架加速疲劳试验对删减载荷谱的实际需求,提出了基于有限元虚拟台架试验获得删减载荷谱的试验与分析方法.在有限元仿真分析环境下对某军用特种车辆驱动桥壳进行静强度试验、疲劳寿命预测、应变历程提取以及时间关联损伤分析等工作,得到了用于加速台架试验的删减载荷谱.台架试验表明,使用该方法获得的删减载荷谱能够在准确反映桥壳所受到的损伤同时,大幅缩短台架试验时间,证明了本文所述方法的实用价值.     

921A 钢结构低周疲劳裂纹扩展特性试验研究

采用预制缺口的平板和加筋板结构试样,对 921A 钢进行了拉伸疲劳载荷作用下的低周疲劳试验得到了拉伸疲劳载荷作用下舰体结构破口裂纹扩展规律,提出了破损舰体结构在疲劳载荷作用下裂纹开裂和后续扩展的判据.该试验结果可直接用于分析和预报破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展情况,并为破损舰船的剩余疲劳寿命预报奠定了基础.     

随机载荷下疲劳寿命预估计算方法研究

分析了一种用于随机载荷下零构件疲劳寿命预估的有效计算方法 .引入材料所吸收的弹性应变能和塑性应变能等参量 ,在等能量损伤法则下推算出稳态条件下随机载荷的等价常幅应力 ,适用于结构设计阶段和改进阶段或应力响应时间历程无法实测的情况 .     

自行火炮扭力轴载荷谱的测量及疲劳寿命预测

为预测自行火炮扭力轴寿命，对某型自行火炮在不同工况下进行实车试验，获得了多工况下扭力轴的载荷谱。受力分析表明，表面最大拉应力是扭力轴的破坏应力；提出基于随机响应面对扭力轴寿命进行预测的方法，将低周疲劳寿命表达式中的随机参数表示为标准随机变量，引人随机响应的Hermite多项展开式进行拟合，建立了扭力轴疲劳寿命的显式函数。通过对实测载荷谱进行统计分析，依据寿命表达式可以预测扭力轴疲劳寿命，并给出概率分布。该方法弥补了传统响应面法以一般多项式拟合时不能保证收敛性的缺陷。     

含孔洞铜板复合材料修复疲劳寿命数值分析

用ANSYS有限元软件对复合材料修复含中心圆孔钢板的疲劳寿命进行了数值分析。研究了孔洞大小、补片长度、宽度和厚度对钢板疲劳寿命的影响;分析了复合材料胶接修补的效果,并对修复所用的复合材料补片的大小及厚度进行了优化设计。研究结果表明,利用复合材料胶接修补带中心圆孔的钢板可以使其疲劳性能提高1.6~18倍。修补时,增加补片宽度和厚度都可增加结构疲劳寿命;补片宽度为孔径8倍以上时,增加宽度对疲劳寿命影响不大;补片的长度为孔径的3~4倍时,修复效果最佳。     

喷涂层接触疲劳失效信号响应试验研究

采用超音速等离子喷涂设备制备了铁基自熔剂合金涂层，通过球盘式接触疲劳试验机考察了喷涂层的疲劳行为，使用扫描电子显微镜对涂层的截面和失效形貌进行了表征，研究了不同信号响应对涂层接触疲劳失效形式的指示作用。结果表明：在该应力水平下，喷涂层的接触疲劳失效形式为点蚀和分层失效。振动和扭矩信号的响应可以反馈不同的失效过程，点蚀失效过程中信号呈现渐变的特征，而分层失效过程中信号则发生明显的阶跃。