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基于临界面法对AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定(英文)

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稀有金属材料与工程 2014年第11期43卷 2669-2674页

作者：闫志峰贺秀丽王文先张红霞太原理工大学山西太原030024

通过有限元软件模拟横向十字接头的实际焊接过程,并进行温度场和应力场分析,采用基于Dang Van准则考虑焊接残余应力的临界面法对AZ31B镁合金典型角接头型式——横向十字接头进行了疲劳评定研究,并与疲劳试验结果进行对比分析。结果表明... 详细信息

通过有限元软件模拟横向十字接头的实际焊接过程,并进行温度场和应力场分析,采用基于Dang Van准则考虑焊接残余应力的临界面法对AZ31B镁合金典型角接头型式——横向十字接头进行了疲劳评定研究,并与疲劳试验结果进行对比分析。结果表明,法国焊接研究所提出的钢材参数及国内研究者提出的铝合金材料的参数均不适用于AZ31B镁合金横向十字接头,需要进行修正;经试验研究将参数修正为α*=0.5,β*=55 MPa,并拟合出相应的Dang Van图形,其结果与疲劳试验结果相吻合;说明修正后的临界面法可以对AZ31B镁合金横向十字接头进行合理的疲劳评定,而且依据应力集中大小,可以有效预测试件可能的疲劳断裂位置。

关键词： AZ31B镁合金横向十字接头疲劳评定临界面法

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基于损伤力学-临界面法预估多轴疲劳寿命

机械工程学报 2015年第20期51卷 120-127页

作者：刘俭辉王生楠黄新春傅益战西北工业大学航空学院西安710072 西北工业大学机电学院西安710072 中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司汉中723000

基于损伤力学理论建立的非线性疲劳寿命预估模型在多轴疲劳寿命预估中获得了广泛的应用,但该模型并未考虑损伤面发生的位置及其物理意义,将其与临界面法相结合提出一种新的多轴非线性疲劳寿命预估模型,新模型能够弥补现有的非线性疲劳... 详细信息

基于损伤力学理论建立的非线性疲劳寿命预估模型在多轴疲劳寿命预估中获得了广泛的应用,但该模型并未考虑损伤面发生的位置及其物理意义,将其与临界面法相结合提出一种新的多轴非线性疲劳寿命预估模型,新模型能够弥补现有的非线性疲劳寿命预估模型未考虑临界面物理意义的不足。新模型从损伤的角度来预估多轴疲劳寿命,不仅考虑了临界面上裂纹形成及扩展的物理意义、相位差对附加强化现象的影响,而且对非对称加载下的平均应变进行修正。新模型仅仅利用单轴疲劳试验数据以及单轴疲劳材料常数就可以预估出试样的多轴疲劳寿命,从而避免了代价高昂的多轴疲劳试验。采用45钢、316不锈钢、钛合金TC4三种材料的多轴疲劳试验数据对提出的模型进行评估和验证,对几种材料比例/非比例以及对称/非对称加载下的多轴疲劳寿命进行预估,预估结果与试验结果的误差都在5%以内,结果表明提出的多轴非线性疲劳寿命预估模型具有较高的预估精度。

关键词：多轴疲劳损伤力学临界面法非线性疲劳寿命预估模型

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基于临界面法的多轴低周疲劳损伤参量

北京工业大学学报 2008年第4期34卷 337-340页

作者：孙国芹尚德广邓静北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100022

为了更简便地预测多轴低周疲劳寿命，通过分析裂纹扩展特点和最大剪应变面上的最大剪应变和相应的法向应变变化特点，提出以最大剪应变平面作为损伤临界平面，将最大剪应变和相应的法向应变作为基本的多轴疲劳损伤参数，建立了基于临界... 详细信息

为了更简便地预测多轴低周疲劳寿命，通过分析裂纹扩展特点和最大剪应变面上的最大剪应变和相应的法向应变变化特点，提出以最大剪应变平面作为损伤临界平面，将最大剪应变和相应的法向应变作为基本的多轴疲劳损伤参数，建立了基于临界面法的多轴低周疲劳损伤参量．对GH4169合金和45^#钢的寿命预测结果表明。该损伤模型误差基本在2个因子之内．

关键词：临界面法多轴低周疲劳寿命

关于多轴疲劳寿命临界面法影响因素的分析与计算

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应用力学学报 2012年第3期29卷 302-306,355页

作者：吕彭民史春娟潘长平长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安710075

本文以拉-扭非比例加载下的薄壁圆管试件为研究对象,以最大法向应变的最大剪应变平面为临界面,并对此临界面上的应变状态进行了分析。采用统一型疲劳寿命预测模型,以正火45钢为例,研究了非比例加载时相位差对疲劳寿命的影响,进而对不同... 详细信息

本文以拉-扭非比例加载下的薄壁圆管试件为研究对象,以最大法向应变的最大剪应变平面为临界面,并对此临界面上的应变状态进行了分析。采用统一型疲劳寿命预测模型,以正火45钢为例,研究了非比例加载时相位差对疲劳寿命的影响,进而对不同正应变幅和应变幅值比加载下的危险相位差的变化规律进行了计算分析。结果发现:应变幅值比对疲劳寿命最短时的危险相位差的影响呈先上升后下降的趋势;并给出了不同应变幅值比时危险相位差的计算通式,式中的系数可通过材料力学性能与单轴疲劳参数计算得到。最后给出了15种材料的系数供实际应用时参考。

关键词：多轴疲劳临界面法应变分析危险相位差应变幅值比

基于临界面法及应变路径多轴疲劳寿命预测模型概述

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机械强度 2019年第1期41卷 173-180页

作者：刘红彬陈伟王延荣南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航空发动机集团公司中国燃气涡轮研究院成都610500 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

研究国内外多轴低周疲劳寿命评估方法,归纳了基于临界面法及应变路径的多轴疲劳寿命评估模型,比较了其优劣及适用性。目前多轴疲劳寿命的预测主要是针对一种或少量几种材料而提出的经验或半经验的公式,当这些公式用于其他材料时,常常不... 详细信息

研究国内外多轴低周疲劳寿命评估方法,归纳了基于临界面法及应变路径的多轴疲劳寿命评估模型,比较了其优劣及适用性。目前多轴疲劳寿命的预测主要是针对一种或少量几种材料而提出的经验或半经验的公式,当这些公式用于其他材料时,常常不能得到令人满意的结果。多轴疲劳问题十分复杂,目前的研究主要是在等温、常幅载荷条件下开展,对承受高温、变温、变幅和随机多轴载荷作用下的研究则相对较少。此外,若考虑材料缺口影响、尺寸影响、载荷、表面的粗糙度、残余应力应变等因素,其研究更加复杂,当前对于多轴疲劳的研究热衷于建立寿命预测模型,开展相关疲劳试验,很少深入研究对其微观机理。因此,多轴疲劳问题仍需进一步深入研究。

关键词：多轴低周疲劳寿命预测模型临界面法应变路径

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基于临界面法的缺口件多轴疲劳寿命预测

机械强度 2003年第2期25卷 212-214页

作者：尚德广王大康李明北京工业大学机电学院北京100022

基于多轴损伤临界面原理 ,根据多轴疲劳损伤和裂纹萌生与扩展的特点 ,在所建立的统一型多轴疲劳损伤模型的基础上 ,进一步推广应用到缺口件的多轴疲劳寿命预测中。经多轴疲劳试验验证表明 ,所建立的多轴疲劳损伤模型可以较好地预测比例... 详细信息

基于多轴损伤临界面原理 ,根据多轴疲劳损伤和裂纹萌生与扩展的特点 ,在所建立的统一型多轴疲劳损伤模型的基础上 ,进一步推广应用到缺口件的多轴疲劳寿命预测中。经多轴疲劳试验验证表明 ,所建立的多轴疲劳损伤模型可以较好地预测比例与非比例加载下缺口件的多轴疲劳寿命。

关键词：多轴疲劳临界面法缺口件寿命预测

基于临界面法的机械结构多轴变幅疲劳寿命预测

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基于临界面法的机械结构多轴变幅疲劳寿命预测

作者：邓青云电子科技大学

学位级别：硕士

在装备领域中机械结构失效往往为疲劳断裂造成,为满足实际机械结构(如航空发动机转子部件、动车组车轴等)具备高性能、高可靠服役需求,亟需明确疲劳失效背后的物理机制,但由于这些部件具有复杂的几何特征(包括倒/圆角、孔和凹槽等)和多... 详细信息

在装备领域中机械结构失效往往为疲劳断裂造成,为满足实际机械结构(如航空发动机转子部件、动车组车轴等)具备高性能、高可靠服役需求,亟需明确疲劳失效背后的物理机制,但由于这些部件具有复杂的几何特征(包括倒/圆角、孔和凹槽等)和多变的服役环境(如高温高压、振动、随机/变幅载荷等),这些因素都将导致实际机械结构局部危险单元的复杂应力/应变响应,这种复杂的载荷路径影响以及载荷幅值时刻变化的特性都将对结构的疲劳评估带来棘手的问题。考虑在多轴恒幅载荷下的各种研究已经取得实质性成果,其中以临界面为基础的多轴疲劳方法最为流行,而对多轴变幅疲劳寿命预测研究极少。本文旨在促进多轴疲劳从实验研究向实际工程应用发展,围绕多轴加载路径和变幅特性,梳理总结现有多轴疲劳寿命模型,结合相关实验数据与有限元计算结果,建立考虑多轴变幅和载荷路径相关的通用疲劳寿命预测方法,具体如下:(1)梳理总结多轴疲劳研究历史,介绍两种多轴应力/应变分析手段,结合弹塑性有限元分析和平面变换理论的方法更适用于机械结构多轴疲劳问题,对现有临界面法的三类多轴疲劳模型分别进行阐述,并基于多轴疲劳试验结果对现有经典模型进行评估,结果表明在多轴非比例和非对称载荷下的预测能力较差,为后续构建临界面损伤参数提供理论基础和研究方向。(2)通过耦合临界面法与皮尔逊相关系数概念,建立新的载荷非比例度计算方法,基于此提出一种将临界面法与新的非比例因子相结合的多轴疲劳寿命预测模型。利用多种载荷路径下三种金属材料的疲劳实验数据进行验证,与FS、Chen和Itoh等人模型相比,所提模型预测数据点更集中地分布在2倍误差带内。(3)在临界面法和能量模型的相关研究基础上,引入最大方差法的概念,提出一种基于虚拟应变能的最大方差法确定多轴临界面的方法。同时,耦合多轴循环计数法和损伤累积理论,构建一套基于临界面法的多轴变幅疲劳寿命预测框架及实施流程。结合两种金属材料的多轴变幅加载试验进行验证,该方法能有效地预测金属材料在多轴变幅载荷下的疲劳寿命,并合理地预测压气机盘的工作寿命,能为服役状态下机械结构疲劳设计与评估提供借鉴。

关键词：临界面法非比例效应最大方差法虚拟应变能变幅疲劳寿命预测

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基于临界面法的多轴频域随机振动疲劳研究

基于临界面法的多轴频域随机振动疲劳研究

作者：周航博西南交通大学

学位级别：硕士

随着列车运行速度的不断提高,车辆悬挂件受到的多轴随机振动载荷急剧增加,其多轴随机振动疲劳问题日益显现,因此更加准确和高效地预测车辆悬挂件的多轴随机振动疲劳寿命具有重要的理论意义和工程意义。论文主要研究基于临界面上三种应... 详细信息

随着列车运行速度的不断提高,车辆悬挂件受到的多轴随机振动载荷急剧增加,其多轴随机振动疲劳问题日益显现,因此更加准确和高效地预测车辆悬挂件的多轴随机振动疲劳寿命具有重要的理论意义和工程意义。论文主要研究基于临界面上三种应力准则的多轴频域随机振动疲劳分析方法。首先,结合临界面上三种应力准则、最大方差法和频域疲劳寿命计算等理论,使用MATLAB软件编写了基于临界面上三种应力准则的多轴频域随机振动疲劳寿命的计算程序。其次,以悬臂梁作为疲劳强度评定算例,分析其在不同带宽激励下和一阶共振区激励下的多轴加载工况基于临界面上三种应力准则的多轴频域疲劳寿命;发现远离共振区的疲劳激励依然对结构的振动疲劳寿命产生影响;使用基于临界面上最大正应力准则和基于临界面上最大剪应力准则这两种多轴频域法预测悬臂梁疲劳寿命所得结果差别不大,但是使用基于临界面上最大正应力和剪应力准则的多轴频域法预测悬臂梁疲劳寿命所得的结果比上述两种方法得到的结果小;同时预测结构振动疲劳寿命时也需要关注一阶共振区左侧的疲劳激励。然后,将第三章的频域激励通过逆傅里叶变换转换为时间历程,采用比较成熟的基于临界面上McDiarmid应力准则的多轴时域法对第三章基于临界面上三种应力准则的多轴频域法计算结果进行验证;发现在宽带激励下,相比于基于临界面上最大正应力准则和基于临界面上最大剪应力准则的两种多轴频域法,基于临界面上最大正应力和剪应力准则的多轴频域法预测结构寿命更加准确;同时多轴频域法相比多轴时域法可以更快更有效的预测结构的疲劳寿命。最后,采用目前工程上使用的单轴加载损伤累积法和基于临界面上最大正应力和剪应力准则的多轴频域法对辅助安装座进行疲劳寿命预测;结果表明,单轴加载损伤累积法和基于临界面上最大正应力和剪应力准则的多轴频域法这两种方法计算辅助安装座的危险单元都是在螺栓孔处;基于临界面上最大正应力和剪应力准则的多轴频域法计算辅助安装座的疲劳寿命小于单轴加载损伤累积法计算的疲劳寿命。

关键词：车辆悬挂件多轴频域疲劳临界面法多轴时域疲劳辅助安装座

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基于临界面法的疲劳损伤累积规律研究

哈尔滨理工大学学报 2003年第3期8卷 131-134,138页

作者：张莉周新伟郭颖哈尔滨工业大学航天工程与力学系黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨理工大学应用科学学院黑龙江哈尔滨150080

利用有限元分析方法,研究了试作在单轴加载,双轴比例、非比例加载、三轴比例、非比例加载情况下六种常用疲劳损伤参量的累积规律,同时提出了一种新型的损伤参量。结果表明:在单轴、比例载荷作用下累积规律是线性的,而在非比例载荷作用... 详细信息

利用有限元分析方法,研究了试作在单轴加载,双轴比例、非比例加载、三轴比例、非比例加载情况下六种常用疲劳损伤参量的累积规律,同时提出了一种新型的损伤参量。结果表明:在单轴、比例载荷作用下累积规律是线性的,而在非比例载荷作用下累积规律是非线性的。

关键词：临界面法疲劳损伤累积规律有限元分析工程零部件循环载荷应力状态应变状态多晶体金属剪应力正应力比例载荷