物理短裂纹疲劳扩展的Markov链模拟

使用Ｍａｒｋｏｖ链理论，基于１６Ｍｎ钢小试样疲劳裂纹扩展试验，构造了一个物理短裂纹扩展的概率演化模型。该模型对裂纹扩展的循环数分布以及分布的演化过程的模拟，表明了与实验结果良好的吻合程度，从而为物理短裂纹扩展的概率分析及可靠性评价提供了手段。     

给定寿命下的焊趾疲劳裂纹深度尺寸分析

本文提供并用统计方法研究了焊趾疲劳裂纹扩展的Ｎ～α曲线族，给出了联系给定裂纹尺寸下的疲劳分布，给定疲劳寿命下的裂纹尺寸分布以及随机初始条件的概率相容条件。研究表明，给定寿命下的焊趾疲劳裂纹深度尺寸α服从分布Ф［（μ（ａ）－ｌｏｇＮ）／σ（ａ）］。     

可靠性设计中的疲劳裂纹扩展随机模型

首先导出了疲劳裂纹扩展的确定性方程，然后将疲劳裂纹扩展确定性方程随机化，导出了疲劳裂纹随机扩展的概率公式，并推导了疲劳裂纹随机扩展的置信限公式，最后，给出了二种材料疲劳裂纹随机扩展数据的处理结果。     

三维弹塑性受剪板表面裂纹的可靠性分析计算

本文建立了受剪应力表面裂纹塑性失稳扩展的可靠性分析模型。采用三维弹塑性模型对其综合变量Ｊ积分进行了计算，分析了在不同的无量纲裂纹尺寸和外载应力情况下，裂纹失稳扩展的失效概率分布规律，为工程检测和维修提供指导。     

疲劳裂纹扩展的随机模型

本文从J.L.Bogdanoff提出的一种新的疲劳裂纹扩展模型出发，假定在裂纹扩展过程中存在不同的等概率均匀扩展区间，采用Z变换和其复数反演理论，推导出疲劳裂纹经任意次载荷循环后的失效概率计算的解析公式，计算结果与实验值符合较好、偏保守。     

自紧身管临界裂纹尺寸的概率断裂力学研究

基于概率断裂力学理论和Mome Caflo模拟方法，本文进行了自紧身管临界裂纹尺寸的可靠性研究。自紧身管内表面的疲劳裂纹考虑为半椭圆形式。裂纹尖端处的应力强度因子由内压和自紧残余应力共同产生。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，它产生的应力强度因子通过权函数方法得到。根据断裂准则，可计算出自紧身管的临界裂纹尺寸。实例分析表明，对数正态分布为临界裂纹尺寸的最佳分布，同时给出了在各种置信度和可靠度下自紧身管的临界裂纹尺寸。     

变厚度壁板损伤容限特性研究

从损伤容限设计概念出发，进行了变厚度壁板的裂纹尖端应力强度因子、剩余强度、裂纹扩展寿命分析，充分讨论等重量设计原则下变厚度壁板的可靠性、安全性，提出变厚度壁板损伤容限设计原则。给出的变厚度壁板应力强度因子是由基本构型因子组合而成，由此可以直观地看出各参数地影响，同时为工程应用中获取应力强度因子提供简洁有效的途径。     

结构的非概率可靠性方法和概率可靠性方法的比较

对文[8]中提出的非概率可靠性方法和广泛使用的传统的概率可靠性方法，在建模思想、模型结构和基于可靠性的结构优化设计等方面进行了比较研究。进一步阐释了有关概念。得到了一些有益的结论。说明了非概率可靠性方法的有效性和实用性。由于非概率可靠性模型对已知数据的要求较低，计算过程较为简便，从而可使结构可靠性分析和设计中获取数据的难度大大降低。并有效降低计算工作量。在所掌握的原始数据较少的情况下，非概率可靠性方法为结构的可靠性计算提供了一种较好的选择。     

对共振频率法检测裂纹扩展量的研究

通过分析电磁共振式疲劳试验机的工作频率与试样柔度之间的关系,推导出相应的计算公式,并设计出利用微型计算机内部时钟信号检测频率的有关电路,测量精度优于0.05Hz.给出的两点标定法,使共振频率法简便易行.用共振频率法和显微镜目测法同时对三种钢材采用紧凑拉伸试样(CT 试样)进行了裂纹扩展速率 da/dN 的测试。两种裂纹检测方法的测试结果吻合很好,从而验证了共振频率法的可靠性和实用性。此种方法在试验数据的采集、处理自动化方面有优势,并且为在特殊环境下(如高温、腐蚀介质等)对裂纹的检测提供了较为简便、有效的手段。     

界面端附近裂纹的应力强度因子

结合材料的断裂形式可分为从界面端产生裂纹（沿界面或向母材内部层折）然后断裂与稍稍离开界面端处产生裂纹然后断裂这两种情况，在金属／陶瓷类结合材料中，后者出现的概率更大，本文利用结合材料界面端的奇异应力场和叠加原理，给出了界面端附近裂纹的应力强度因子近似计算公式，并用边界元数值计算验证了其有效性。     

Probability of random events of inspection and repair and maintaining reliability of structures

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｒｕｅｉｓａｐｒｉｍａｒｙｍｏｄｅｏｆｆａｉｌｕｒｅｆｏｒｍｅｔａｌｌｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｖａｒｉｏｕｓｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｓ.Ａｔｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｓｅｒｖｉｃｅ,ｓｏｍｅｉｎｈｅｒｅｎｔｄｅｆｅｃｔｓｓｕｃｈａｓｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓ,ｗｅｌｄｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓ,ｎｏｔｃｈｅｓ,ｖｏｉｄｓｅｔｃ.ｅｘｉｓｔｉｎｍａｎｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｒｅｌｅｍｅｎｔｓ.Ｔｈｅｓｅｄ…     

Study on energy absorbing composite structure made of concentric NiTi spring and porous NiTi

An energy absorbing composite structure made of a concentric NiTi spring and a porous NiTi rod is investigated in this paper. Both NiTi spring and porous NiTi rod are of superelastic grade. Ductile porous NiTi cylindrical specimens are fabricated by spark plasma sintering. The composite structure exhibits not only high reversible force–displacement relation for small to intermediate loading but also high energy absorbing property when subjected to large compressive load. A model for the compressive force–displacement curve of the composite structure is presented. The predicted curve is compared to the experimental data, resulting in a reasonably good agreement.     

基于疲劳损伤和倒塌事故的导管架平台结构风险分析

基于风险的检验技术已成为海洋工程领域的研究热点,其优势在于优化检验范围,减少检验成本。通过有限元方法对导管架平台结构的疲劳损伤和倒塌失效进行数值计算,并基于可靠性理论对平台结构关键构件的疲劳失效概率以及该构件疲劳破坏后平台结构的整体倒塌失效概率进行确定,形成风险矩阵,以制定相应的检验计划。在此基础上,对南海某导管架平台结构进行了定量风险评估,形成关键节点和构件的风险矩阵,并给出了相应的检验目标以指导制定检验计划。本文工作可为导管架平台结构制定合理高效的检验计划,在保障平台结构安全作业的同时降低运行费用。     

常温下16MnR板材焊接缺陷声发射特性研究

对预制的含有未焊透缺陷的16MnR焊接矩形试样,进行了室内声发射试验.分析了试验中记录的试样拉伸曲线和声发射信号,阐述了试样声发射信号的分布情况和相应的应力状况.通过缺陷的断裂力学计算,预测了产生大量声发射信号的应力值,将声发射信号的产生和试样所受的应力状况有效地联系起来,对含缺陷容器的声发射检测有一定的指导作用.选择合适的小波函数,分析了试验中声发射信号的不同参量,对比了声发射信号不同参量在小波分析中的差异,得出了声发射信号的时域内分布特征和相应的应力状况.     

考虑载荷流泄时盾构机T形焊接结构疲劳可靠性分析

T形焊接结构是盾构机刀盘的关键结构之一,焊接处裂纹在亚临界的扩展是其疲劳失效的关键因素。文章考虑载荷流泄情况下,基于概率断裂力学的一次二阶矩方法提出了一种新的结构疲劳可靠性分析方法。将该方法应用到某盾构机T形焊接结构,给出了考虑与不考虑载荷流泄两种情况下结构疲劳可靠性计算结果,并用Monte Carlo方法验证了文章方法的有效性;利用最小二乘法拟合出了载荷流泄系数对该T形焊接结构疲劳可靠性的影响曲线,将该曲线划分了三个区域：即高、中、低疲劳失效区。结果表明在考虑和不考虑载荷流泄时,T形焊接结构的疲劳失效概率分别是8.2644e-05和3.4314e-04,即载荷流泄能一定程度上提高了结构的疲劳可靠度;实际工程在盾构机T形焊接结构疲劳可靠性设计时,T形焊接结构的厚度作为一个设计变量,而低失效区可以作为一个可靠度约束条件。研究成果为实际工程上盾构机刀盘的维修、检验计划和设计都有一定的理论指导意义。     

基于能量法组合梁倒塌工况下的抗力分析

框架结构在竖向承重构件突然发生破坏的情况下主要通过两个抗倒机制防止连续倒塌的发生,分别为小变形状态下的梁机制以及大变形状态下的悬链线机制.组合楼板由于平面刚度大,可以显著提高框架结构的抗倒性能.将混凝土楼板-钢框架结构简化为组合梁结构进行分析.对已有研究得到的抗力曲线进行适当简化,并运用能量法分析抗倒各个阶段的受力特征以得到曲线各个阶段的表达式.随后应用大型有限元分析软件ANSYS对理论公式的可靠性进行算例验证,说明提出的分析方法较为合理,同时可以发现楼板对结构抗倒有明显的的加强作用.     

高效耗能黏弹性阻尼框架结构减震性能研究

提出了高效耗能黏弹性阻尼器,研究了该阻尼器对框架结构的减震机理。首先给出了高效耗能黏弹性阻尼器的结构构造,推导了小震、大震与巨震作用下的阻尼放大系数计算公式,由此分析了该放大系数的变化规律。此外,还推导了设置高效耗能黏弹性阻尼框架结构的等效阻尼比。分析表明,框架结构设置高效耗能黏弹性阻尼器在阻尼等效前后顶部位移反应时程曲线相差不超过10%。     

Direct numerical simulation of a turbulent Couette-Poiseuille flow,part 2: Large- and very-large-scale motions

A direct numerical simulation dataset of a fully developed turbulent Couette-Poiseuille flow is analyzed to investigate the spatial organization of streamwise velocity-fluctuating u-structures on large and very large scales. Instantaneous and statistical flow fields show that negative-u structures with a small scale on a stationary bottom wall grow throughout the centerline due to the continuous positive mean shear, and they penetrate to the opposite moving wall. The development of an initial vortical structure related to negative-u structures on the bottom wall into a large-scale hairpin vortex packet with new hairpin vortices, which are created upstream and close to the wall, is consistent with the auto-generation process in a Poiseuille flow (Zhou et al., J. Fluid Mech., vol. 387, 1999, pp. 353–396). Although the initial vortical structure associated with positive-u structures on the top wall also grows toward the bottom wall, the spatial development of the structure is less coherent with weak strength due to the reduced mean shear near the top wall, resulting in less turbulent energy on the top wall. The continuous growth of the structures from a wall to the opposite wall explains the enhanced wall-normal transport of the streamwise turbulent kinetic energy near the centerline. Finally, an inspection of the time-evolving instantaneous fields and conditional averaged flow fields for the streamwise growth of a very long structure near the centerline exhibits that a streamwise concatenation of adjacent large-scale u-structures creates a very-large-scale structure near the channel centerline.     

高度非线性孤立波与弹性大板的耦合作用研究

一维颗粒链的一端受到一个有初速度颗粒的撞击,导致颗粒连中产生稳定传播的应力波——高度非线性孤立波,该应力波的波长、波速以及幅值都能保持很好的稳定性,且遇到边界才会反射. 孤立波是一种良好的信息载体,广泛应用于无损检测技术中. 基于孤立波的特性,研究高度非线性孤立波与弹性大板耦合作用,基于赫兹定律和板的内在非弹性理论,推导出晶体链与大板的耦合微分方程组. 用龙格库塔法求解该微分方程组,得到颗粒链中各颗粒的位移、速度曲线. 通过分析回弹波出现的时间、回弹波所携带的能量以及模量、厚度、重力等对孤立波的影响,发现反射孤立波对大板的弹性模量和厚度尤为敏感,此外,颗粒链的摆放对整个耦合过程也有影响. 研究的结果为孤立波对结构体的无损探伤提供了理论依据,该技术可实现对结构体的快速检查和可控性研究.     

单晶硅的纳米力学响应及其相变机制

硅在大规模集成电路、MEMS/NEMS、半导体工业中具有不可替代作用,但是目前对硅的塑性变形及其相变机制的理解远未成熟.采用大规模分子动力学模拟研究(100)面的单晶硅在球形金刚石压头纳米压入过程中的纳米力学响应、相变过程和相分布规律.结果表明:在弹性变形阶段载荷-压深曲线与Hertz接触理论预测结果相吻合.两者的分离点准确地预示了塑性变形的发生.金刚石结构的Si-I相向体心结构的BCT5相转变导致了单晶硅初始的塑性变形.初始形成的BCT5相在次表面形成了一个倒置的金字塔形结构.Si-II相的形成则稍微滞后一些.在较大的载荷下BCT5在压入面上形成一个四重对称的图案分布.相对于小压头条件下大的BCT5相区,大压头更有利于SiII相的发展.卸载后生成的高压Si-II相和BCT5相全部转变为非晶硅.研究结果确认了单晶硅纳米压入中BCT5相的存在;揭示了单晶硅塑性变形的相变机理,即Si-I转变为BCT5和Si-II相;并强调了Si-I相向BCT5相转变对于单晶硅塑性变形的重要作用.