摘要：构建一种基于非线性损伤理论的焊接疲劳设计模式,能有效地用于多级疲劳载荷作用下焊接接头的疲劳设计与分析。所构建的设计模式,不仅考虑了多级疲劳载荷的加载次序效应,也考虑了载荷间的相互影响。采用Manson-Halford累积损伤模型以及改进模型来处理加载次序效应,以应力比的形式来体现载荷间相互作用,利用所构建疲劳设计模式对标准焊接接头进行疲劳设计,讨论了不同疲劳载荷加载次序以及载荷级数等因素对焊接结构疲劳设计参数应力因数的影响,并将设计结果与基于传统Miner理论的设计结果进行比较。数值结果表明,基于非线性累积损伤理论所建的焊接疲劳设计模式,可对焊接接头的疲劳特性进行有效的设计分析,具有较高的精度和可信度。所建焊接结构疲劳设计模式能够较好地处理载荷次序效应以及载荷间的相互影响,且模型参数相对较少,可应用于实际工程设计。

摘要：针对疲劳驱动力能量模型中变幅载荷间交互因子难以确定的问题,考虑载荷大小次序、载荷间的干涉以及疲劳损伤程度等因素对变幅载荷作用下损伤累积规律的影响,在引入能量准则确定损伤参数的基础上,将变幅载荷应力比、载荷循环比、疲劳损伤程度引入载荷间交互因子的计算,建立分别采用载荷循环次数比和实时疲劳损伤对交互因子进行修正的改进非线性疲劳寿命预测模型。根据Q235B和铝合金2种常用材料的焊接接头在多级变幅载荷作用下的试验数据,对改进的疲劳寿命预测模型的预测能力进行验证。结果表明:在变幅载荷作用下,改进的疲劳寿命预测模型能有效地对焊接结构的疲劳寿命进行预测,相比其他模型更接近于试验结果,且模型中仅含有2个比较容易通过试验确定的常规参数,无需引入其他参数,便于应用于实际工程结构的分析及设计。

摘要：充气式减速器在高超声速减速过程中承受巨大的气动力和气动热载荷。为优化充气式减速器在复杂载荷下的受力特性,以NASA的IRVE-3项目为原型,建立4种充气圆环外径尺寸的充气式减速器模型,开展Ma=5飞行条件下的单向流−固−热耦合分析,对比气动力载荷、气动热载荷和两载荷叠加等情况下,充气圆环外径尺寸对充气式减速器受力特性和温度分布的影响。结果表明:充气圆环的外径越小,充气式减速器的整体变形越小,温度越高,防热层应力越高;外径越大,充气圆环的应力集中越明显。可见,过大或过小的充气圆环外径尺寸对充气式减速器的受力特性均有负面影响,减速器设计中须针对具体对象综合考量确定。以上研究结果可为未来的充气式减速器设计提供参考。

摘要：针对正交异性钢桥面板设计中关键的尺寸存在不确定性的问题,构建了焊缝强度不确定分析的数值模式.利用响应面法建立焊缝强度与参数之间关系代理模型,可有效避免不确定分析中需要反复进行复杂的有限元分析.不确定分析与DE演化算法相结合,可以快速进行不确定性计算,提升计算效率.文中算例分别给出了各设计参数在不同设计样本下的不确定数值结果,并进行对比分析.数值结果表明:所构建的不确定性数值模式能有效地考虑多种不确定因素的影响,有效反映了设计参数变化与焊缝强度之间的关系,可避免初始设计阶段进行确定性设计时过于保守的估计.

摘要：近年来,辊道输送线中锥齿轮频频发生失效,且锥齿轮的质量直接影响辊道输送线的质量。本文结合有限元技术,构建了实际传输线中一对传动锥齿轮的数值仿真模型,对其传动过程中的应力特性进行了分析。根据齿轮应力分布情况,并结合危险点的应力特点,可判定实际工况中齿轮的强度条件符合实际工程要求。同时,结合名义应力法,对齿轮模型中的主从动齿轮疲劳寿命进行分析,估算齿轮实际工作的使用寿命,可为锥齿轮的设计、使用及后续优化提供了理论依据和参考。

摘要：蜗壳泵在使用过程中容易产生应力集中而导致泵体破裂。基于传热学和热力耦合相关知识,在有限元分析软件中建立泵体结构热传递和热应力模型,通过顺序热力耦合分析方法对瞬态温度场作用下泵体结构的温度分布特性以及不同温度、不同压力条件下蜗壳泵结构的热应力和总体应力的分析,包括对泵体不同位置处安全系数进行测量,确定了最不利位置。对泵体进行自由模态、约束模态和预应力模态的模拟。研究结果表明:泵体结构在法兰和支架处温度变化明显,温度梯度较大,在不同温度、不同扬程模拟条件下,泵体的整体应力应变有显著区别。温度、扬程越大时,上下隔舌根处受到的应力和应变也越大,为荷载作用最不利位置;蜗壳在自由模态下频率较低,在约束模态和预应力模态下频率值较大,三种模态条件模拟时均不会发生自振现象,为蜗壳泵的设计和优化提供新范式。

摘要：针对低温疲劳裂纹扩展速率模型中工程材料疲劳极限难以测定的问题,考虑裂纹扩展应力强度因子门槛值,将屈服强度、抗拉强度及环境温度引入疲劳极限的计算,分别采用热激活模型和引入温度敏感因子对疲劳极限进行修正,并基于断裂力学方法构建低温疲劳寿命改进模型。根据桥梁常用钢材Q345qD母材及对接焊缝在不同低温环境下的试验数据,对改进疲劳寿命模型估算能力进行验证。结果表明:在低温环境下,估算效果较好,所需参数较少且易测得,便于在实际工程中分析及应用。