蠕变－疲劳交互作用下的结构分析

蠕变－疲劳交互作用下的结构分析曾攀（北京清华大学，１０００８４）关键词蠕变，疲劳，交互作用，损伤，寿命估算１引言在喷气发动机、燃气轮机、电站及化工厂中，有些结构元件经常是在高温、周期加载条件下工作，对于这类结构元件的寿命估算必须考虑到蠕变与疲劳共同作...     

结构系统疲劳可靠性分析研究评述

考虑到大量不确定因素的影响，结构在疲劳方面的安全性应采用疲劳可靠性分析的方法来作出科学合理的评估．对于海洋平台等大型复杂结构，更应从结构系统整体的角度进行结构系统的疲劳可靠性分析．本文拟对国内外在结构系统疲劳可靠性研究方面的进展和现状作一介绍和评述，并对进一步研究提出看法．     

不同地质环境下的玄武岩岩体结构评价指标的选取

处于不同的地质环境下,玄武岩岩体结构具有不同的状态,在围压原位状态下,岩体结构面镶嵌紧密结合,岩体完整性好,岩体完整性系数与结构面最小间距具有不对应性,应选取完整性系数作为评价指标;而在岩体处于应力松弛状态下岩体完整性差,完整性系数评价指标和结构面间距评价指标具有很好对应性,应选取最小间距作为评价指标。本文通过对西南某水电站坝基岩体在处于不同的地质环境下岩体结构的评价,从而选取岩体完整性系数作为深部岩体结构评价的主要指标。     

复合结构壳体蠕变变形有限元研究

基于蠕变理论，采用有限元数值计算方法，用ANSYS作为计算平台，建立了壳体结构的蠕变变形计算模型．对由耐火材料是镁碳砖炉衬和炉壳组成的复合结构转炉，由于高导热率的镁碳砖广泛使用，引起转炉炉壳的温度升高，导致转炉不同程度地出现了炉壳蠕变变形，致使炉壳使用寿命缩短．研究转炉炉壳蠕变变形的状态及分布规律，可为控制炉壳蠕变变形、延长炉壳使用寿命提供依据．运用所述的有限元计算模型，对复合结构的转炉炉壳的蠕变变形行为进行模拟，模拟结果与现场测量值基本吻合．     

随机载荷作用下结构疲劳损伤的累积

本文提出了一种计算在随机载荷作用下具有随机疲劳强度的结构的累积疲劳损伤与疲劳寿命的概率密度函数及可靠性函数的方法.对在平稳窄带高斯随机应力作用下的金属与钢筋混凝土构件,给出了上述函数的解析表达式.数例计算表明,理论结果与数字模拟结果颇为吻合.     

工程结构的振动疲劳问题

阐明了结构振动疲劳问题的概念和定义,并指出它的特点以及它与常规结构疲劳问题的区别,文中建议将疲劳问题分为结构静态疲劳和动态疲劳两类,对这两类问题统一按照静态疲劳方法进行处理,不但不符合实际问题本身的规律性,还可能造成分析和试验的较大误差。     

含裂纹结构时间相关的疲劳断裂理论与剩余寿命评价技术

高温结构的疲劳失效是与时间相关的, 建立这一失效机制下的断裂理论和寿命评价技术, 进而控制结构失效是人们多年来努力的目标. 从裂纹扩展控制参量、裂纹扩展规律和寿命评价技术、材料老化与环境因素影响和结构完整性评定工程方法等几个方面, 对近年来这一领域的研究进展进行了总结, 并对今后该领域的发展方向进行了预测.      

人工神经网络在GPS自主式完整性检测中的应用

基于ＢＰ网络，结合ＧＰＳ接收机自主式完整性检测问题，给出一种用于ＧＰＳ自主式完整性检测的ＢＰ神经网络，通过实验优化了网络参数，经仿真实验表明这种方法是有效可行的。     

黏弹性结构蠕变屈曲特性的分析

分析了线黏弹性正交铺设层合板的蠕变失稳问题，由相空间的特征方程解出临界载荷，经Laplace数值反演得到屈曲载荷与时间的关系；然后，通过建立扰动模型和分析变形的有界与无界增长，讨论了黏弹性结构延迟失稳的特性，解释了临界载荷与失稳时间的具体含义．     

核电站安全壳人员闸门应力分析——结构改进及其规律

安全壳是核电站防止放射性物质外泄的重要屏障,也是最后一道屏障.本文对某在建核电站安全壳重要贯穿件人员闸门进行了在自重、压力载荷下的静态分析、模态分析、地震载荷下的分析和屈曲分析.事故工况下温度载荷对设备的影响采用了简化弹塑性分析的方法.对设备在各使用限制条件下的应力进行了载荷组合与评定,结果显示,设备原设计无法承受核电站严重事故下的压力载荷.为此,作者提出了结构修改方案及其受力规律.经改进的结构的应力分析和评定结果表明,修改设计后的人员闸门满足ASME B＆PVC第Ⅲ卷的规范要求.论文也指出了原设计不满足ASME规范的结构方面的原因和历史、法规方面的原因,得到了安全壳贯穿件设备设计需关注的力学问题.     

考虑空气耦合的薄膜结构动力分析

假定空气是可压缩、无粘性和有势的,推导了薄膜结构的非线性刚度矩阵和空气与薄膜结构耦合作用的气动力表达式。根据薄膜结构的受力特点,建立了薄膜结构与空气耦合系统的运动方程。采用有限元方法对无限域的空气进行简化,建立了空气与薄膜结构的耦合有限元模型,模拟了空气对薄膜结构的附加质量和声致阻尼影响。考虑薄膜结构的几何非线性,对结构在空气中的自由振动和受迫简谐振动进行了系统分析,同时探讨了流体环境对薄膜结构动力响应的影响因素。     

高温结构材料的蠕变和疲劳研究的一些新进展

高温部件长期在高温严酷环境和载荷作用下,蠕变和疲劳是制约其使用寿命的重要因素,成为高温结构强度领域的关键问题,近年来日益受到研究者们的高度关注.本文回顾了实际高温结构部件和材料的失效机制、损伤评估以及寿命预测等方面的研究进展,着重介绍了本课题组在高温蠕变和疲劳领域的最新研究成果,并对该领域今后的发展方向进行了展望.     

腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别

疲劳主要失效模式识别是结构系统疲劳可靠性理论研究的主要内容之一。本文研究了腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别方法:(1)建立了腐蚀环境下结构元部件损伤随机模型,对该模型的适用性作了讨论;(2)研究了识别结构系统疲劳主要失效模式的全局分枝约界法,与结构元部件损伤随机模型结合,实现腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别,并对算法执行过程作了调整;(3)引入了一种安全裕量方程确定方法。理论分析和数值算例表明,本文所提算法可实现腐蚀环境下结构系统疲劳主要失效模式识别。     

离心通风器结构分析

根据某发动机离心通风器6个故障件的破坏形貌测量分析结果及简化模型的光弹性试验和有限元计算结果，建立离心通风器壳体力学模型，并通过应力分析结果对结构进行疲劳分析、探讨失效原因．研究结果指出，由于壳体在油气混合环境中使用，其肋的转接台阶处具有高的应力集中、材料铸造表面粗糙；组织疏松等缺陷，肋的截面尺寸公差太大等多种因素造成零件的寿命降低，较多零件的失效．     

正变异性钢桥面板疲劳验算时的结构分析

正交异性钢板面板直接承受车辆轮荷载的反复作用,容易疲劳开裂,因此疲劳验算是钢桥面板设计中的一项重要任务。疲劳验算首先要涉及应力分析。本文对钢桥面板在一辆重型货车作用下的应力状况进行了现场试验研究,根据试验结果提出了简化实用的结构分析模型。在该模型的基础上,结合应用有限元数值计算,能在理论上很好地掌握钢桥面板的应力状况。     

石英砂岩冻融完整性损失研究

Mutluturk等提出的衰变函数模型能较好分析岩石冻融循环作用下的完整性损失问题,将CT扫描成果引入到该衰变函数模型中,推导出了采用CT数和X射线吸收系数表示的岩石完整性损失关系式。对取自西藏不同钻孔的石英砂岩岩样进行温度区间为-20℃～20℃的冻融循环试验,通过劈裂试验得到不同冻融次数岩石的抗拉强度,对不同冻融次数岩样断面进行CT扫描,利用冻融衰变函数模型从微观和宏观角度分析石英砂岩冻融完整性损失。研究结果表明,不同钻孔石英砂岩有较大差别的冻融耐久性,相比4-1钻孔,钻孔17-1石英砂岩完整性损失较大,抗冻融风化能力较差;岩样冻融过程中X射线吸收系数的微观变化与抗拉强度的宏观变化趋势基本一致;CT数和X射线吸收系数表示的岩石冻融衰变模型本质上是孔隙率的函数,利用该模型能够较方便的分析岩石冻融完整性损失。     

结构健康监测技术及其在航空航天领域中的应用

对飞行器结构中的裂纹、腐蚀、脱层、材料性能退化及其它损伤进行及时且准确的检测是确保服役飞行器安全可靠运行的必要手段。结构健康监测是确定结构完整性的革命性创新技术,它在飞行器的结构设计、飞行及维护过程中都可发挥重要作用,它的使用可以提高飞行安全性、降低维护成本。本文简要介绍结构健康监测的系统组成、基本原理及关键技术,并通过实例阐述了基于智能层的结构健康监测技术在飞行器上的应用情况。