考虑T-stress的非正态随机参数疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析

基于断裂力学的疲劳裂纹扩展寿命问题的研究常常将裂纹尖端应力展开项的高次项忽略,引起了裂纹扩展模拟的误差,本文考虑高次项T-stress对裂纹扩展角的影响,对裂纹扩展过程做了数值模拟,结果显示相同裂纹扩展长度下,考虑T-stress会延长裂纹扩展寿命。文章首先采用修正的Paris-Erdogan 公式计算了两端承受均布拉伸载荷的边缘斜裂纹板的疲劳裂纹扩展寿命,裂纹扩展方向采用两参数修正的最大拉应力准则。由于结构尺寸,材料特性和载荷等因素具有不确定性,导致疲劳裂纹扩展过程带有一定的随机性,本文以材料属性和载荷为随机变量,在随机有限元法的基础上,结合计算可靠度的四阶矩法,Edgeworth级数展开方法,提出随机参数服从任意分布时的结构疲劳裂纹扩展寿命可靠度的计算方法。分析了参数为非正态分布时的平板裂纹扩展寿命可靠度随裂纹扩展的变化过程。本文方法可预测工程中板裂纹的扩展行为,以及预测裂纹板的可靠度。     

自增强厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析

本文提供了自增强厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析的方法和公式,自增强残余应力用符合厚壁筒用钢具有强化和包辛格效应实际性能推得的公式进行计算,残余应力对应的应力强度因子的计算采用了有限元法,得到了工作内压与自增强残余应力共同作用下的厚壁筒应力强度因子公式,通过实验测定了厚壁筒用钢的断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。     

疲劳安全与寿命可靠性评估二次三阶矩方法

提出了疲劳安全与寿命可靠性评估的二次三阶矩方法，并且给出了常用随机变量的三阶矩计算方法，由于采用三参数威尔布分布拟合，可以较好地描述各种分布形态的随机变量，与传统的一次二阶矩方法比较，该文提出的方法计算精度高，适应性强。     

疲劳裂纹扩展寿命的可靠性及灵敏度分析

将影响结构疲劳裂纹扩展寿命的不确定因素视为随机变量,用随机有限元和可靠性分析理论,从概率论和数理统计的角度出发对含裂纹平面结构的断裂过程进行了可靠性分析。通过疲劳裂纹扩展寿命可靠度对随机变量的灵敏度分析,可以看出不同因素对疲劳裂纹扩展寿命可靠度影响的差别很大。     

确定可靠性分析Weibull分布参数的概率加权矩法

用概率加权矩理论来确定描述可靠性分析中疲劳寿命Weibull分布的参数。推导了Weibull分布参数与样本概率加权矩的关系,给出了计算样本概率加权矩的MATLAB语言程序片段。根据疲劳寿命的样本值,计算各阶样本概率加权矩,然后估计疲劳寿命分布的参数。蒙特卡罗模拟的结果和应用实例表明,概率加权矩法计算结果精度较高,具有理论和实用价值。     

任意分布参数的梁结构刚度可靠性灵敏度分析

在刚度可靠性设计理论与灵敏度分析方法的基础上,研究了任意分布参数的梁结构刚度可靠性灵敏度分析问题,提出了刚度可靠性灵敏度分析的计算方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对梁结构刚度可靠性的影响,为任意分布参数的梁结构刚度可靠性设计提供了理论依据。     

基于矩法的应力疲劳寿命可靠性曲线分析方法

通过对Weibull分布、正态分布、指数分布等常用概率模型函数的中值疲劳寿命和高可靠度疲劳寿命关系的分析,建立了应力疲劳寿命可靠性通用表达式.指出疲劳寿命服从各常用分布的可靠性公式都可看作应力疲劳寿命通用公式的特例.基于概率模型分布函数的矩法理论,提出了适用于5种常用概率模型分布的应力疲劳寿命可靠性曲线分析方法.应用基于矩法的应力疲劳寿命可靠性曲线分析方法,获得了42CrMo硬齿面齿轮轮齿弯曲疲劳试验寿命数据的中值疲劳寿命和高可靠度疲劳寿命曲线方程.     

疲劳裂纹扩展门槛值试验的可靠性分析

本文用30块30CrMnSiA合金铜的CCT试件所测得的ΔK_(th)试验数据检验了随机变量ΔK_(th)的分布特性,确认材料与厚度相同的试件在相同应力比下所测得的ΔK_(th)值基本遵循正态分布。在此基础上对ΔK_(th)试验进行了如下可靠性分析:具有指定可靠度与置信度的ΔK_(th)值,不同材料ΔK_(th)的统计对比,最少试件数。     

焊接接头低周疲劳裂纹扩展的统计分析与可靠性最弱环模型

在相同的试验条件下,对１６ＭｎＲ压力容器用钢焊接接头焊缝区、热影响区和母材区,分别做了１５ 根试样的低周疲劳试验,获得了三个区的低周疲劳寿命分布与裂纹扩展规律。试验表明,Ｐａｒｉｓ公式中的两个参数ｍ 和ｃ 分别服从正态分布和对数正态分布,ｍ 和ｌｏｇ ｃ 呈现统计线性关系。根据文中的统计结果,采用蒙特卡洛法对给定的两个裂纹长度间的扩展寿命进行了预测,预测结果与试验结果符合良好。文中还对焊接接头三个区的低周疲劳寿命进行了统计分析,获得了相应的概率密度函数,初步提出了整个焊接接头的可靠性最弱环模型。     

自紧身管疲劳寿命的可靠性分析

基于概率断裂力学理论和Monte Carlo模拟方法，给出了自紧身管疲劳寿命的可靠性分析方法．自紧残余应力采用了符合身管材料具有强化和包辛格效应性能推导的公式计算，身管工作的应力强度因子通过权函数方法得到．实例分析结果表明，对数正态分布为身管疲劳寿命的最佳分布，同时给出了各种置信度和可靠度下的身管疲劳寿命．另外，还分析了初始裂纹尺寸和材料的断裂韧性对身管疲劳寿命的影响．该研究对保证身管的安全，避免灾难性事故的发生具有重要意义．     

Generalized fatigue constant life curve and two-dimensional probability distribution of fatigue limit

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｅｎａｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆｏｒｉｎｓｔａｎｃｅｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｈａｆｔａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔ,ｅｔｃ.ｅｎｄｕｒｅｒａｔｈｅｒｌｏｗｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌａｎｄｌｏｎｇｓｔｒｅｓｓｃｙｃｌｅｓ,ｉｔｓｓａｆｅｔｙｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｔｃａｎｂｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｎｆｉｎｉｔｅｌｉｆｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｈｉｇｈｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅ .Ｗｈｅｎａｃｏｍ…     

Experimental analysis of propagation of fatigue crack on gears

Gears of different sizes and with different systems of loading are indispensable components of machines and devices. When optimizing such gear assemblies, on of the most important parameters is their required service life. To calculate the service life as precisely and reliably as possible, researchers need to use the required mathematical models for describing loading, the geometry, properties of materials and fracture mechanics parameters. The accuracy and reliability of the gear model assemblies can be compared only with appropriate experimental results. To this end, the authors have used and developed a series of methods and test pieces. A comparison of results has shown that the models and approaches are adequate.     

利用间隙元的方法计算和分析疲劳寿命

提出了一个利用结构有限元方法中间隙元的原理来计算和分析疲劳寿命的新的累积损伤模型和方法。该方法利用间隙来模拟裂纹的形成和扩展 ,并提出新的累积损伤理论。不仅可以得到构件的疲劳总寿命 ,而且还可以用于计算裂纹的生成寿命、扩展寿命。同时又描述了裂纹的开裂过程 ,即裂纹的开裂尺寸和开裂方向。这为进行各种疲劳强度设计提供了一个新的思路和方法     

Thermoelastic investigations for fatigue life assessment

An investigation is presented on the suitability and accuracy of a thermoelastic technique for the analysis of fatigue cracks. The stress intensity factor ranges ΔK _I and ΔK _II are determined from thermoelastic data recorded from around the tip of a sharp slot in a steel specimen under biaxial load, in order to assess the accuracy of the technique. ΔK _I and ΔK _II are determined to within 4% and 9% of a theoretical prediction, respectively. The results from a similar test on a fatigue crack under biaxial load are also presented. These show that thermoelastic stress analysis is a rapid and accurate way of analyzing mixed-mode fatigue cracks. A discussion is given on the potential of thermoelastic stress analysis of propagating cracks.     

Extended finite element method for fretting fatigue crack propagation

In this paper, the extended finite element method (X-FEM) is considered for the analysis of fretting fatigue problems. A two-dimensional implementation of the X-FEM is carried out within the finite element software ABAQUS? by means of user subroutines, and crack propagation in fretting fatigue problems is investigated. On utilizing the non-linear contact capabilities of this code, the numerical technique is applied to a specimen-indenter model. The use of the X-FEM facilitates very accurate stress intensity factor computations on relatively coarse meshes, and furthermore, no remeshing is required for crack growth simulations. The implementation is applied to complete and incomplete contact fretting problems. A study of crack growth is conducted for several bulk loads applied to the specimen, and the influence of the initial crack angle is ascertained. The numerical simulations reveal the merits of applying the X-FEM to fretting fatigue problems.