摘要：工程中,为满足各种功能性需求,几何不连续特征广泛存在;同时,受疲劳影响的结构在服役时大都承受复杂多轴载荷作用。因而,亟需精确的缺口结构多轴疲劳寿命预测模型为结构抗疲劳设计及安全使役保障提供理论支撑。通过将临界平面法中经典的Fatemi-Socie模型与临界距离理论结合,提出了一种多轴载荷作用下缺口结构疲劳寿命预测方法,并以TC4轴肩试件疲劳试验数据验证了其有效性。结果显示,该方法可克服直接基于危险点应力应变数据预测寿命时的保守估计问题,预测值与真实值误差在2倍以内。最后,将该方法应用于某压气机盘疲劳寿命预测。

摘要：以某型高速动车组车轴为研究对象,基于考虑轮轨柔性的车辆轨道刚柔耦合动力学模型、轮对有限元模型和多轴疲劳模型,以实测多边形磨耗为输入,在速度300 km/h下分析了多边形磨耗对车轴疲劳损伤的影响。研究表明:在多边形磨耗的影响下,轮对受载状态剧烈波动并具有显著的周期性,且受载波动情况与多边形磨耗阶次相关。在18阶多边形磨耗影响下,高速动车组车轴的服役寿命降低至22年,小于《铁路动车组运用维修规程》规定的车轴设计寿命。

摘要：为研究纤维金属层板的微动疲劳特性,首先,基于三维坐标系下的临界平面法求解了纤维金属层板铝层临界平面上的应力和应变分量,并进一步求解了Smith-Watson-Topper(SWT)和I型Nita-Ogatta-Kuwabara(NOK)应变能密度参数;然后,建立了应变能密度参数-微动疲劳寿命关系式,并通过实验数据得到了寿命预测公式中的待定参数;最后,采用I型NOK应变能密度准则分析了铝层厚度、纤维层厚度、各层相对厚度和桥足圆角半径等对微动疲劳损伤位置和寿命的影响,并为纤维金属层板抗微动疲劳设计提出了一些合理化建议。结果表明:增加铝层厚度可以延长微动疲劳寿命,但增加纤维层厚度和桥足圆角半径不会改善微动疲劳特性。提出的方法可为分析纤维金属层板铆接和螺栓连接中的微动疲劳问题提供理论依据。

摘要：目前基于临界平面理论的高周疲劳寿命预测模型,大都充分考虑了法向平均应力对材料疲劳寿命的影响,但是没有有效反映剪切平均应力对疲劳寿命的影响.通过分析7075-T651铝合金的试验数据发现,与法向拉平均应力类似,剪切平均应力同样对材料的疲劳寿命产生不利影响.因此,如果寿命预测模型中忽略剪切平均应力的影响,存在明显剪切平均应力加载工况下,预测寿命可能偏于危险.由此,本文定义具有较大法向应力的最大剪应力范围平面为临界平面,建立了一个能够同时反映法向和剪切平均应力影响的高周疲劳寿命预测模型,并给出了模型中材料常数的确定方法.新模型首先将基于应变的Fatemi-Socie准则,推广到材料的高周疲劳寿命预测,给出了Fatemi-Socie准则的应力表述形式.然后,引入剪切和法向Walker因子,反映剪切和法向平均应力对材料疲劳寿命的影响.剪切和法向Walker因子的取值都介于0和1之间,不同取值反映了材料对剪切和法向平均应力敏感程度的不同.新模型适用于范围内的金属塑性材料.利用5种材料在12种存在平均应力加载工况下的试验数据,对所建模型进行了试验验证,结果表明预测结果与试验结果吻合良好,绝大多数寿命预测结果分布在3倍误差带以内.

摘要：利用有限元分析软件ANSYS,得到了承受拉扭循环载荷的缺口试件缺口的处精确应变数值,给出了引起疲劳破坏的危险点。在临界平面法的基础上,考虑到法向正应变对疲劳寿命的影响,建立了一个新的多轴疲劳寿命预测模型,该模型可以较好地预测缺口试件的疲劳寿命。

摘要：针对MW级风力发电机组运行过程中的塔筒法兰安全问题,以某大型风力发电机组塔筒法兰为例,利用有限元分析软件ANSYS建立了包含上段塔筒、上段法兰、连接螺栓、垫圈、下段法兰以及下段塔筒的法兰连接系统的有限元模型,对MW级风力发电机组塔筒法兰在极限工况下的应力分布进行了分析,对塔筒法兰的疲劳强度计算方法进行了研究,提出了一种将临界平面算法与剪应力算法相结合的塔筒法兰疲劳强度计算方法。计算结果表明:塔筒法兰的极限强度安全系数为1.1,疲劳安全系数为5.163,两项计算结果均大于1,且危险位置与工程实际吻合,根据德国劳埃德船级社规范,塔筒法兰强度能够满足设计要求,说明提出的方法能够实现MW级风力发电机组塔筒法兰的强度校核。