复合材料层板基于剩余刚度比的剩余强度模型

本文从唯裂 学的观点提出了一个复合材料疲劳剩余刚度衰退模型,根据该模型导出了基于疲劳乘余刚度比的复合材料层合板疲劳剩余强度概率分布模型,给出了确定该模型中各参数的计算方法,根据该模型可预报复合材料层合板在某一应力水平的疲劳载荷作用下疲劳剩余刚度比为某一确定值时的疲劳剩余强度概率分布。为验证该模型的合理性,用典型复合材料层合板做了几组疲劳实验,并用实验数据对模型中的参数进行了估计,计算结果证明,该模型预报的疲劳剩余强度概率理论分布与实验结果符合较好。     

考虑静强度要求的飞机金属结构腐蚀/疲劳交替寿命预测方法

腐蚀环境下飞机金属结构疲劳关键件的寿命评定是飞机结构寿命监控的重要工作。为此,模拟飞机结构经历的"地面腐蚀+空中疲劳"过程,构建了考虑静强度要求的腐蚀/疲劳交替寿命预测模型。首先分析了结构静强度要求对腐蚀损伤的限制,然后基于腐蚀影响系数法提出了将腐蚀损伤当量成疲劳寿命的衰减;进一步分析了结构静强度对疲劳累积损伤的影响;最后,建立了基于静强度和累积损伤准则的腐蚀/疲劳交替寿命预测模型。计算结果表明:由于结构静强度的要求,不同使用强度下飞机结构疲劳寿命和日历寿命的消耗基本服从分段的线性关系;在使用强度为4.517万次/天和3.591万次/天时,疲劳寿命和日历寿命的消耗存在"平衡点",可以通过调整使用强度,达到二者同时到寿的目标。该模型可以为飞行计划的调整提供参考。     

谱荷载下剩余强度衰减的混凝土疲劳寿命可靠性分析

在Ｓ－Ｎ曲线的基础上，建立了一个描述混凝土剩余强度衰减的模型，并利用该模型对在谱荷载作用下混凝土试件的疲劳寿命及其可靠性进行了分析，得到疲劳寿命基于三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布的分布函数．通过试验验证了该方法得出的结果是可靠的，且计算简便，便于在工程中应用．     

复合材料螺栓连接性能的分散性和可靠性分析

本文通过对35个复合材料层合板螺栓连接试验件进行钉孔挤压试验,得到各个试件的挤压强度,然后采用统计分析的方法,研究复合材料层合板螺栓连接挤压强度的分散性规律。研究表明,复合材料层合板螺栓连接挤压强度的分散性模型可以用正态分布、对数正态分布以及威布尔分布三种模型模拟,其中以威布尔分布拟合效果最好,其次是正态分布。另外,本文采用极大似然估计方法给出了三个模型的分布参数。最后,利用蒙特卡洛法和雷-菲法计算了三种分布模型下的失效概率。结果表明,威布尔分布的失效概率最大,而对数正态分布的失效概率最小。     

薄板刚度对点焊接头强度特性影响

本文介绍了三种形状的薄板材料点焊接头试件的拉伸试验及疲劳试验结果,探讨了改变薄板刚度对点焊接头静强度和疲劳寿命的影响。应用断裂力学理论及有限单元法计算焊核周围裂尖各点的应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ及有效应力强度因子K_(φθmax),并用这些力学参数分析了不同刚度点焊接头试件的静强度和疲劳寿命。结果表明有效应力强度因子K_(φθmax)是评价拉剪点焊头疲劳寿命的有效力学参数。     

复合材料粘聚区模型的强度参数预测

提出了一种基于周期性代表性单元（RVE）的细观模型,用于预测粘聚区模型的强度参数,以提高基于粘聚区模型的有限元法模拟复合材料分层的精度。模型从复合材料的细观结构出发,采用最大主应力准则判断粘聚层的初始裂纹的萌生,从而建立了粘聚强度与基体强度的关系;并以宏观正交各向异性为假设条件,确定了RVE的周期性位移边界条件。用该模型预测了AS4/PEEK和T700/QY8911层合板不同铺层间的粘聚强度。采用所预测的粘聚强度值对混合模式弯曲（MMB）和六点弯曲试验进行了仿真,仿真结果与实验值具有较好的一致性。     

基于DFR的疲劳加速腐蚀因子模型与分析

针对腐蚀条件下飞机结构疲劳分析问题,考虑地面停放预腐蚀的影响,建立了基于疲劳强度的加速腐蚀因子分析方法.以DFR作为结构疲劳强度的度量,以预腐蚀后的疲劳寿命服从双参数威布尔分布为基础,建立了DFR随预腐蚀时间的变化规律,推导得到了加速腐蚀因子的表达式,以及加速腐蚀因子与腐蚀时间无关的结论;并构造了参数估计的线性模型,得到了加速腐蚀因子估计量的近似分布,对其进行了统计分析.     

金属损伤复合材料胶接修补结构力学试验研究

为评估金属损伤复合材料胶接修补结构的剩余强度和剩余寿命,进行了含腐蚀和疲劳损伤LY12CZ航空铝合金板碳/环氧复合材料补片胶接修复结构的力学性能试验,分析了在静拉伸和疲劳载荷作用下修补结构的破坏模式、失效机理。试验研究发现:复合材料胶接修补技术有效改善了腐蚀和疲劳损伤这两类损伤区域的受力状况,恢复了其载荷传递路线,其静拉伸失效形式为金属韧性断裂后胶层脱粘的分步渐进式破坏;与含损伤未修补试样相比,胶接修补大幅度提高了试件的剩余强度和剩余寿命恢复率,修补后铝合金试件承载能力增加了约25%,疲劳寿命增加至修补前的约4倍~5倍。     

疲劳剩余强度的可靠性研究

利用断裂力学，疲劳和可靠性分析方法，对疲劳过程中的剩余强度进行了研究，．通过七组试样的试验，得到了发动机连杆材料１８ＣｒＮｉＷＡ钢的Ｐ Ｒ Ｓ Ｎ曲线（即失效概率 剩余强度 疲劳应力 循环寿命曲线）．本文的分析方法对其他承受疲劳载荷的零部件和材料，具有重要的推广应用价值．     

静动组合载荷下混凝土率效应机理及强度准则

混凝土结构在受到动载荷作用之前,通常已承受着初始静载荷的作用.大量关于混凝土应变率效应的研究均没有考虑初始静载荷对动强度的影响,会导致过高地估计混凝土的动强度,使混凝土结构设计偏于危险.本文通过分析混凝土材料在静动组合载荷下的率效应机理,给出了初始静载荷的定义.在此基础上,推导了混凝土材料参数与初始静载荷和应变率的表达式,提出了建立静动组合强度准则的一般方法.通过材料参数反映初始静载荷与应变率的联合影响,给出了由初始有效静载荷、动态黏聚强度和摩擦强度共同组成的混凝土动态强度,将广义非线性强度准则发展为静动组合多轴强度准则.建立的强度面在相同初始静载荷下随应变率的增大向外扩张,在相同应变率下随初始静载荷的增大向里收缩,即混凝土的强度在相同初始静载荷下随应变率的增大而增大,在相同应变率下随初始静载荷的增大而减小.此外,当初始静载荷和应变率不变时,加载路径对混凝土材料的应变率效应无影响,但会影响混凝土材料的静水压力效应,即当初始静载荷和应变率固定不变时,静动组合强度面的位置和大小即可确定,不同加载路径下强度的不同是由于静水压力效应导致的.最后利用多组混凝土材料静动组合强度试验对建立的静动组合强度准则进行了验证.     

Statistical distribution and size effect of residual strength of quasibrittle materials after a period of constant load

In preceding studies, the type of cumulative probability distribution functions (cdf) of strength and of static lifetime of quasibrittle structures, including their tails, was mathematically derived from atomistic scale arguments based on nano-scale cracks propagating by many small, activation energy-controlled, random breaks of atomic bonds in the nanostructure. It was shown that a quasibrittle structure (of positive geometry) must be modeled by a finite (rather than infinite) weakest-link model, and that the cdf of structural strength as well as lifetime varies from nearly Gaussian to Weibullian as a function of structure size and shape. Excellent agreement with the observed distributions of structural strength and static lifetime was demonstrated. Based on the same theoretical framework, the present paper formulates the statistics of the residual structural strength, which is the strength after the structure has been subjected to sustained loading. A strength degradation equation is derived based on Evans' law for static crack growth during sustained loading. It is shown that the rate of strength degradation is not constant but continuously increasing. The cdf of residual strength of one RVE is shown to be closely approximated by a graft of Weibull and Gaussian (normal) distributions. In the left tail, the cdf is a three-parameter Weibull distribution consisting of the (n+1)th power of the residual strength, where n is the exponent of the Evans law and the threshold is a function of the applied load and load duration. The finiteness of the threshold, which is typically very small, is a new feature of quasibrittle residual strength statistics, contrasting with the previously established absence of a threshold for strength and lifetime. Its cause is that there is a non-zero probability that some specimens fail during the static preloading, and thus are excluded from the statistics of the overload. The predictions of the theory are validated by available test data on glass–epoxy composites and on borosilicate and soda-lime silicate glasses. The size effect on the cdf of residual strength is also determined. The size effect on the mean residual strength is found to be as strong as the size effect on the mean initial strength.     

汽轮机动叶片的可靠性设计方法

提出了汽轮机叶片可靠性设计方法,介绍了叶片可靠性的含义和计算方法。该方法以概率论和统计学为基础,把汽轮机叶片的静应力、动应力、叶片疲劳强度、叶片安全倍率、叶片振动频率和激振力频率处理为随机变量,通过试验数据的统计分析和计算,确定有关随机变量的分布参数。使用概率设计法、应力与强度干涉模型确定汽轮机叶片疲劳强度和振动设计的可靠度。文中给出了叶片疲劳强度的动应力设计法和安全倍率设计法以及第一种调频叶片、第二种调频叶片和整圈连接叶片组的振动可靠性设计的计算公式和一些应用实例。使用这些方法,可以在设计阶段确定汽轮机叶片设计的可靠度,为汽轮机叶片的可靠性设计提供了科学的依据。     

Fatigue strength prediction of soda-lime glass

The fatigue life of soda-lime glass depends on the cumulative time of static fatigue because this material displays little or no crack resistance behavior. The fatigue strength data suggests that the statistical Weibull, normal or log-normal distributions could be used. In order to include the effects of loading and stress concentrators, an equivalent stress is defined and used to correlate the data. The method for predicting the fatigue strength of soda-lime glass is established on the basis of the distribution of the fatigue strength.     

疲劳损伤临界值分析

通过对疲劳过程和疲劳失效的临界状态的分析，提出疲劳失效判据应与损伤程度和应力水平两个因素有关，并在试验的基础上建立了一个剩余强度退化的对数模型。根据疲劳过程中材料强度退化的事实及其规律。分析了损伤临界值与循环应力水平之间的关系，给出了一般应力水平下疲劳损伤临界值的范围，对于随机疲劳问题，给出了损伤临界值的分布规律。     

Effect of a proof test on the fatigue strength and lifetime of soda-lime glass

The effect of a proof test on the fatigue strength and lifetime of soda-lime glass specimens is studied. In practice, subcritical crack growth is difficult to avoid during the proof test so that the initial damage should be considered in the design life prediction process. Statistical treatment assumes that the fatigue lifetime depends on the Weibull modulus m, the material and environment dependent exponent n in the crack growth rate model and the eliminated ratio specimens in the proof test. The effect of the proof test becomes increasingly more important as this ratio is increased. For m/(n − 2) = 1, the statistical distribution of the fatigue strength is unchanged after the proof test. If m/(n − 2) becomes smaller than unity, the proof test raises the fatigue strength of the survived specimens, especially at higher survival probability, and reduces the scatter of the fatigue strength data. Hence, the reliability of the survival components is improved. The opposite occurs when m/(n − 2) becomes greater then unity.     

缺口复合材料层合板疲劳性能的试验研究

对带各种缺口的复合材料层合板的疲劳性能进行了研究。设计了不同类型的制品试件,分别进行静态和疲劳试验。试验数据表明,缺口对复合材料的静强度和静刚度的影响不大,缺口试样的疲劳寿命带高于缺口试样,与金属材料相比,复合材料对缺口不敏感。采用条状试样获得的力学性能不参代表复合材料的真实性能,实现表明自由边的缺口对结构提高疲劳寿命是有利的。文中还对疲劳过程中复合材料的刚度变化进行了研究,对文中所研究的层合板,     

Fatigue reliability based on residual strength model with hybrid uncertain parameters

The aim of this paper is to evaluate the fatigue reliability with hybrid uncertain parameters based on a residual strength model. By solving the non-probabilistic setbased reliability problem and analyzing the reliability with randomness, the fatigue reliability with hybrid parameters can be obtained. The presented hybrid model can adequately consider all uncertainties affecting the fatigue reliability with hybrid uncertain parameters. A comparison among the presented hybrid model, non-probabilistic set-theoretic model and the conventional random model is made through two typical numerical examples. The results show that the presented hybrid model, which can ensure structural security, is effective and practical.     

单轴荷载下饱水岩石静态和动态抗压强度的细观力学分析

由于单轴荷载下饱水岩石的动态力学特性与静态力学特性存在很大差异,从宏观上进行力学分析 存在局限性。根据岩石受压全应力应变曲线的细观机制,分析了静态及动态单轴荷载条件下孔隙水影响饱水 岩石裂纹扩展的情况。在静态单轴压缩条件下,初始裂隙受压使自由水产生孔隙水压力,自由水对翼裂纹有 向外挤压的应力,促进裂纹扩展。在动态单轴压缩条件下,自由水会产生粘结力,抑制裂纹扩展。根据翼裂纹 受压扩展原理,推导出饱水单轴条件下动态抗压强度、静态抗压强度的计算公式,在相同断裂韧度下,饱水岩 石静态抗压强度风干岩石静态抗压强度饱水岩石动态抗压强度。对自然风干和饱水砂岩进行单轴静态、 动态压缩实验,结果与理论模型的结果相符。