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基于向量式有限元的弦支穹顶失效分析

浙江大学学报（工学版） 2012年第9期46卷 1611-1618,1632页

作者：朱明亮董石麟浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310027

索的破断涉及到强烈的几何非线性,传统的有限元方法很难准确模拟和跟踪其失效过程,利用基于MAT-LAB语言的自编向量式有限元程序对弦支穹顶的斜索和环索失效全过程进行了跟踪模拟分析,得到了弦支穹顶断索后位移和内力的动力响应曲线.结... 详细信息

索的破断涉及到强烈的几何非线性,传统的有限元方法很难准确模拟和跟踪其失效过程,利用基于MAT-LAB语言的自编向量式有限元程序对弦支穹顶的斜索和环索失效全过程进行了跟踪模拟分析,得到了弦支穹顶断索后位移和内力的动力响应曲线.结果表明:利用向量式有限元能够准确地进行断索全过程分析,任一环索断裂后将导致整圈索杆体系失效,环索断裂对于结构位移及内力影响较斜索断裂时更大.断索将同时导致最终平衡态支座反力的大幅增加,在预应力结构设计时应予以足够的重视.

关键词：几何非线性向量式有限元弦支穹顶断索

25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的超高周疲劳特性

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机械工程学报 2014年第4期50卷 25-31页

作者：刘龙隆轩福贞朱明亮华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头开展常温拉压条件下的超高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究焊接接头的疲劳失效机理。结果表明,疲劳寿命曲线呈现阶梯状:在高应力短寿命区,疲劳断裂发生在试样母材区较多,多为表面或次表面夹杂物裂纹萌... 详细信息

对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头开展常温拉压条件下的超高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究焊接接头的疲劳失效机理。结果表明,疲劳寿命曲线呈现阶梯状:在高应力短寿命区,疲劳断裂发生在试样母材区较多,多为表面或次表面夹杂物裂纹萌生;在低应力长寿命区,疲劳断裂发生在试样焊缝区较多,多为内部气孔裂纹萌生。断口分析发现:缺陷(裂纹源)尺寸较小或者越靠近试样内部,疲劳寿命越长,且较小缺陷同内部较大缺陷具有相似的裂纹萌生潜力。通过有限元模拟疲劳试样内部微缺陷处的应力分布得出,焊缝区气孔和夹杂物周围的应力集中程度大于母材区夹杂物。结合断口分析发现,母材区弥散分布的粒状颗粒夹杂物数量较多,并且聚集起来会形成更大的缺陷,相比焊缝区夹杂物更容易萌生疲劳裂纹。

关键词：焊接接头超高周疲劳裂纹萌生气孔夹杂物

应力比对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头近门槛值区疲劳裂纹扩展曲线转折点的影响

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机械工程学报 2015年第8期51卷 44-49页

作者：杜彦楠朱明亮轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

在常温下采用逐级降载法进行不同缺口位置、不同应力比下25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的疲劳裂纹扩展试验，研究疲劳裂纹扩展曲线上近门槛值区转折点的变化规律。结果表明，焊接接头的疲劳裂纹扩展曲线在近门槛值区内存在一个转折点，其对应... 详细信息

在常温下采用逐级降载法进行不同缺口位置、不同应力比下25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的疲劳裂纹扩展试验，研究疲劳裂纹扩展曲线上近门槛值区转折点的变化规律。结果表明，焊接接头的疲劳裂纹扩展曲线在近门槛值区内存在一个转折点，其对应的应力强度范围随应力比的增大而减小，其大小为疲劳门槛值的0.5～0.8。近门槛值区疲劳裂纹扩展转折点前后扩展曲线斜率发生变化表明裂纹扩展机理的改变，热影响区缺口处的转折行为对疲劳裂纹扩展影响较小。应力比R低于0.5时，循环塑性区尺寸总体接近于材料特征组织尺寸；应力比R高于0.5后，两者偏差加大。应力比低于0.5时转折点对应的循环塑性区尺寸同特征组织尺寸接近，驱动力由DK控制向Kmax主导的转变是引起转折点随应力比变化的原因。

关键词：疲劳裂纹扩展门槛值应力比焊接接头

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结构疲劳百年研究的回顾与展望

机械工程学报 2021年第6期57卷 26-51页

作者：轩福贞朱明亮王国彪华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部北京100085

疲劳是机械结构最普遍的失效模式之一。自1854年第一次提出"Fatigue"(疲劳)概念以来,相关研究已有160余年的历程,逐步形成了以疲劳研究为基础的机械结构强度理论与技术,推动机械结构从经验设计走向安全设计。本文回顾了结构疲劳研究的... 详细信息

疲劳是机械结构最普遍的失效模式之一。自1854年第一次提出"Fatigue"(疲劳)概念以来,相关研究已有160余年的历程,逐步形成了以疲劳研究为基础的机械结构强度理论与技术,推动机械结构从经验设计走向安全设计。本文回顾了结构疲劳研究的缘起及发展历程,总结了典型失效案例对疲劳基础研究的促进作用和里程碑式成果,基于文献统计分析了最近50年本领域的代表性进展、研究热点与发展趋势。研究表明,尽管经历了百余年的不懈努力,疲劳极限、损伤易感基因、裂尖主控机制、蠕变-疲劳交互和安全系数的物理本质等仍是困扰人们的难题。数据科学和大数据技术的兴起,为突破数据驱动的疲劳寿命预测方法、诠释疲劳损伤物理机制和建立极端条件下的高端装备疲劳可靠性设计技术提供了新的途径。

关键词：疲劳断裂蠕变损伤机制寿命预测结构设计

CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头的高周疲劳性能及寿命模型

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焊接学报 2024年第7期45卷 67-73页

作者：王志鹏朱明亮轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

对CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头开展室温及400℃下的高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究异种钢焊接接头的高周疲劳失效机理.结果表明,接头疲劳S-N曲线呈现连续下降形式,在高周疲劳过程中未见疲劳极限平台,失效位置均位于焊缝... 详细信息

对CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头开展室温及400℃下的高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究异种钢焊接接头的高周疲劳失效机理.结果表明,接头疲劳S-N曲线呈现连续下降形式,在高周疲劳过程中未见疲劳极限平台,失效位置均位于焊缝金属区域,并且集中在显微硬度值最低的结构弱区;随着应力幅值的下降,裂纹萌生模式由表面和内部萌生的竞争转变为内部微缺陷萌生占主导,内部焊接气孔微缺陷是主要裂纹萌生源;根据Murakami模型得到的疲劳极限分散性较大,与高周疲劳寿命未呈现出明显规律,通过引入Z参量模型,指出焊接接头的高周疲劳寿命由应力水平、微缺陷有效尺寸和相对深度等因素共同决定,Z参量与高周疲劳寿命具有很好线性关系.

关键词：焊接接头高周疲劳裂纹萌生气孔缺陷 Z参量模型

2022年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

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中国机械工程 2023年第4期34卷 379-386页

作者：叶鑫朱明亮黄志权国家自然科学基金委员会工程与材料科学部北京100085 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 太原科技大学机械工程学院太原030024

介绍了2022年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)科学基金项目的申请、评审和资助情况以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了学科在落实科学基金改革、加强人才培养和研讨未来发展方向等方... 详细信息

介绍了2022年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)科学基金项目的申请、评审和资助情况以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了学科在落实科学基金改革、加强人才培养和研讨未来发展方向等方面的具体举措,展望了2023年的主要工作。

关键词：机械设计与制造学科国家自然科学基金科学基金改革项目资助

基于向量式有限元的大跨度钢结构施工力学分析方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2016年第3期43卷 48-54页

作者：朱明亮郭正兴东南大学混凝土及预应力混凝土教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学土木工程学院江苏南京210096

针对大跨度钢结构施工容易产生刚体位移等强烈非线性过程的特点,采用向量式有限元分析方法进行施工过程模拟.基于向量式有限元的基本理论,引入张拉索单元,通过控制张拉索单元的原长,实现大跨度预应力钢结构张拉全过程模拟;引入千斤顶单... 详细信息

针对大跨度钢结构施工容易产生刚体位移等强烈非线性过程的特点,采用向量式有限元分析方法进行施工过程模拟.基于向量式有限元的基本理论,引入张拉索单元,通过控制张拉索单元的原长,实现大跨度预应力钢结构张拉全过程模拟;引入千斤顶单元,实现大跨度钢结构的脱架模拟.在此基础上,利用MATLAB语言编制了基于向量式有限元理论的施工过程分析程序,并通过悬臂梁拼装、索桁架张拉成形以及大跨度张弦桁架的张拉施工过程模拟分析,与传统分析方法进行比较,验证理论推导和自编程序的正确性与有效性.结果表明,采用基于向量式有限元的施工力学分析方法能够准确模拟结构拼装、预应力张拉成形和结构脱架等施工过程.

关键词：大跨度钢结构施工过程向量式有限元张拉索单元千斤顶单元

2021年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

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中国机械工程 2022年第6期33卷 631-638页

作者：叶鑫李宏伟朱明亮国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科项目北京100085 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部北京100085 西北工业大学材料学院西安710072 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

介绍了2021年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)科学基金项目的申请、评审和资助情况以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了学科在落实科学基金改革任务、开展学术交流与研讨、加强人才培... 详细信息

介绍了2021年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)科学基金项目的申请、评审和资助情况以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了学科在落实科学基金改革任务、开展学术交流与研讨、加强人才培养和推进重大研究计划评估等方面的具体举措,展望了2022年的主要工作。

关键词：机械设计与制造学科国家自然科学基金科学基金改革发展战略

NiCrMoV钢焊接接头热影响区疲劳短裂纹扩展原位试验研究

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机械工程学报 2013年第14期49卷 31-37页

作者：朱明亮王德强轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

对NiCrMoV转子钢焊接接头,将初始裂纹置于热影响区的完全淬火-回火区、不完全淬火-回火区和回火区,基于扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)-微拉伸试验装置,开展真空条件下疲劳短裂纹扩展行为的原位试验,研究焊接接头热处理后... 详细信息

对NiCrMoV转子钢焊接接头,将初始裂纹置于热影响区的完全淬火-回火区、不完全淬火-回火区和回火区,基于扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)-微拉伸试验装置,开展真空条件下疲劳短裂纹扩展行为的原位试验,研究焊接接头热处理后微区的疲劳破坏机理。结果表明,热影响区内疲劳物理短裂纹的扩展是不连续的,K仍可作为裂纹扩展的驱动参量,材料强度水平控制疲劳短裂纹扩展方向。在完全淬火-回火区,短裂纹扩展受到大尺寸晶粒和板条马氏体的影响,裂纹易偏折,疲劳抗力最好;而回火区的晶粒尺寸和强度较小,疲劳门槛值较低,裂纹抗力较弱。在不完全淬火-回火区,晶界析出碳化物较多,疲劳裂纹主要以沿晶方式扩展,裂纹扩展抗力最差。

关键词：焊接接头热影响区疲劳裂纹扩展短裂纹原位试验