阵风谱载下疲劳寿命可靠性预测

基于二维概率MINER准则,建立了在阵风谱载下对结构构件疲劳寿命进行可靠性预测的方法.根据一组LY12-CZ铝合金中心孔试件的疲劳试验数据对上述方法进行了较为成功的验证,验证结果表明本文方法的预测值与试验值吻合良好,具有较好的工程实用价值.     

稳态循环载荷下疲劳／断裂可靠性寿命估算

基于稳态循环载荷过载迟滞不严重这一思想，利用疲劳Ｐ－Ｓａ－Ｓｍ－Ｎ曲面及疲劳概率Ｍｉｎｅｒ累积损伤理论估算疲劳可靠寿命；根据线弹性断裂力学原理导出了稳态循下断裂Ｐ－Ｓａ－Ｓｍ－Ｎ曲面公式及断裂概率Ｍｉｎｅｒ公式，用以估自然断裂可靠寿命。最后，给出了直升机动部件可靠寿命估算实例。     

随机疲劳累积损伤理论研究进展

对疲劳载荷、应力、寿命和强度的随机性分别进行了明确分类．然后,针对在疲劳理论发展史上有代表性的、目前在国内外仍被大量引用的（主要用于裂纹起始阶段的）疲劳累积损伤准则,从力学、概率统计等方面进行了较深入系统的分析．提出疲劳损伤累积具有两类不同的概率机制,即损伤在单一个体内具有的随机性以及损伤在同一母体中不同个体之间具有的分散性．最后,重点介绍了二维概率Miper准则以及有关随机疲劳寿命、随机疲劳强度等方面的研究进展．      

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．     

多级载荷下疲劳寿命的可靠性研究

本文利用断裂力学、疲劳及可靠性分析方法,讨论了剩余强度的概率分布.假定裂纹萌生阶段已结束,在裂纹扩展阶段,剩余强度R与裂纹长度a满足R=aKca-1/2,裂纹扩展速率可用Paris公式da/dN=c(△K)n描述,在以上两个公式的基础上,我们推导出了疲劳载荷过程中剩余强度、循环应力、疲劳寿命及失效概率间的关系.选用变速箱齿轮12Cr2Ni4钢制成的试样,我们在Amsler HFP5100高频疲劳试验机上,两级循环应力水平下进行了9组试验,得出了12Cr2Ni4钢的P-R-S-N曲线.利用该曲线估算了12Cr2Ni4钢多级载荷下的疲劳寿命,同Mine准则计算的结果相比更接近真实值,本文的方法具有较强的工程实用性,对承受疲劳载荷零构件的选材及设计具有重要的参考价值.     

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．     

考虑加载频率的超高周疲劳寿命预测

超高周疲劳试验可以通过传统的电磁振动(30-3000 Hz)、超声振动(20 kHz)等测试方法实现.对于同一材料,采用不同加载频率的测试方法得到的疲劳寿命可能存在差异.为了充分利用不同测试系统得到的超高周疲劳寿命数据,关于考虑加载频率的超高周疲劳寿命预测方法亟待研究.本文结合基于Tanaka的位错理论的裂纹萌生寿命预测模型以及Paris裂纹扩展的寿命预测模型,引入频率对有效应力及疲劳强度的影响,得到超高周疲劳寿命预测模型.利用本文提出的模型,针对钛合金TC17和镍基高温合金GH4169在不同加载频率下的超高周疲劳试验数据进行寿命预测验证,结果显示本文模型能较好地表征不同加载频率下材料的超高周疲劳特性.本文模型建立了不同加载频率下的疲劳寿命数据的关联.     

腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命评定技术的试验验证

一般环境下飞机结构疲劳寿命评定技术已相对成熟,而建立在模拟试验基础上的腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命评定技术目前尚不完善.本文通过退役飞机全尺寸结构疲劳试验结果与对应的关键部位腐蚀条件下疲劳寿命评定结果的对比分析方法,验证腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命评定方法,同时提出了用已服役多年飞机全尺寸结构疲劳试验结果修正地面停放腐蚀修正系数曲线及加速环境谱当量加速关系的方法.     

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．     

既有铁路钢桥剩余疲劳寿命的概率性评估

中国铁路线上大量既有钢桥承受着日益繁重的交通荷载,其疲劳剩余寿命与使用安全已受到桥梁管理部门的高度重视,为避免不必要的维护与更换,应建立合理的既有钢桥使用安全评估方法。在建立能反映铆接钢桥疲劳破坏机理的脆断和韧断概率失效模型基础上,给出了疲劳可靠性分析的极限状态方程,并合理确定了随机变量的参数取值。建立了铆接钢桥构件双角钢概率疲劳破坏模型,基于Monte Carlo算法实现了铆接钢桥构件双角钢疲劳断裂失效概率的计算,编制了相应的概率断裂分析程序DAPFF。进而将概率断裂力学评估方法应用于京九线赣江桥的时变疲劳可靠度分析,并给出了赣江桥概率疲劳剩余寿命评估结果与维护对策。     

Evaluation of the probability distribution of pitting corrosion fatigue life in aircraft materials

Corrosion and fatigue properties of aircraft materials are known to have a considerable scatter due to the random nature of materials, loading, and environmental conditions. A probabilistic approach for predicting the pitting corrosion fatigue life has been investigated which captures the effect of the interaction of the cyclic load and corrosive environment and all stages of the corrosion fatigue process (i.e. the pit nucleation and growth, pit-crack transition, short- and long-crack propagation). The probabilistic model investigated considers the uncertainties in the initial pit size, corrosion pitting current, and material properties due to the scatter found in the experimental data. Monte Carlo simulations were performed to define the failure probability distribution. Predicted cumulative distribution functions of fatigue life agreed reasonably well with the existing experimental data. The project supported by SRF for ROCS, State Education Ministry of China, and the Society for the Promotion of Science (JSPS) of Japan (JSPS-P02042)     

线性疲劳累积损伤准则适用性评估

本文将线性疲劳累积损伤理论分为3类:(1)等损伤线性疲劳累积损伤理论;(2)变损伤线性疲劳累积理论;(3)等损伤线性分阶段疲劳累积损伤理论.对每类理论分别从理论基础、材料常数、引入的参量及工程应用等方面进行分析,归纳出典型模型,并利用金属材料的两级谱、多级谱和随机谱试验数据进行了评估.最后,从理论基础和数据评估两方面进行综合评述,得出了不同类型的模型的适用范围和计算效果,对工程实践具有参考价值.     

多轴随机载荷下的疲劳寿命估算方法

现代工业的发展使得更多的构件承受着复杂的载荷形式, 将单轴疲劳模型应用到多轴载荷情况已不能满足现代工业的设计要求, 多轴随机载荷下的疲劳寿命计算日益引起人们的重视. 多轴随机载荷的寿命预测中, 如何计算载荷循环次数是其基础,目前广泛使用的是雨流计数方法, 现在已能成功的应用于多轴载荷的情况. 累积的疲劳损伤分析在各种构件和结构的载荷历史中都起着重要的作用. 自从线性损伤律提出以来已发展了数十种损伤律, 变幅载荷引起的疲劳损伤可以由许多不同的累积损伤律来计算, 虽然发展了许多损伤模型, 由于问题的复杂性, 每个模型的应用范围也是随具体情况而定. 线性损伤律方法尽管有很多不足之处, 但在设计使用中仍占有重要的位置. 两载荷水平及模式下的损伤累积以及损伤与物理机制的关系在本文中也做了介绍. 针对近年来提出的描述多轴随机载荷下疲劳寿命估算方法进行了详细的评述, 对各模型的应用范围和预测能力进行了讨论, 并对今后的工作提出了建议.      

高周疲劳的损伤-硬化模型

两级循环加载条件下,材料的剩余寿命强烈地依赖于加载历史。究其原因,不同加载历史将引起材料的微结构发生不同的变化,使得材料的硬化效果和变形行为表现出明显的差异,从而影响了损伤的演化过程。本文引入硬化状态变量来表征加载历史对疲劳损伤演化过程的影响。通过对两级循环加载下损伤演化规律和剩余寿命的研究,认为在两级（或多级）加载条件下,材料的损伤演化和剩余寿命强烈地依赖于加载历史造成的损伤和硬 化状态。     

一种新型的宽带随机谱下疲劳寿命计算模型的建立与分析

通过严密的数学推导和具体的数值分析,建立了一种新型的宽带随机载荷谱下疲劳寿命计算模型,数值计算表明,本模型较国际上已有的几种有代表性的近似计算模型有更大的适应范围和更高的精度。     

疲劳损伤状态的试验研究

从疲劳过程中材料显微组织结构的变化特征、疲劳损伤的非线性效应等方面进行分析与论证，提出了不存在一般意义上的“等效损伤状态”的观点，采用高－低和低－高两组循环载荷下的损伤累积试验，对传统意义上的“等效损伤状态”下的剩余寿命试验进行了验证。