摘要：橡胶元件疲劳寿命的有效预测是其设计开发过程中的重要环节。引入橡胶元件线性疲劳累计损伤原理,提出张量形式橡胶疲劳寿命公式,且根据橡胶材料的实际承载工况提出其失效标准。依据橡胶材料的承载变形可简化为单轴拉伸及简单切应变,设计用于承载拉伸载荷的哑铃型橡胶试柱和承载剪切载荷的环形橡胶试柱,并实测疲劳寿命数据,以最小二乘法原理拟合拉伸与剪切的疲劳寿命函数公式。以车用变速箱悬置与发动机后悬置为疲劳寿命预测研究对象,通过分析其承载位移载荷时的应变张量,利用张量形式的疲劳寿命预测公式预测两种悬置在两种典型工况下的疲劳寿命。结果发现,橡胶材料的拉伸疲劳寿命曲线与简单剪切疲劳寿命曲线的变化趋势一致、形状类似、拟合函数幂指数十分接近;张量形式的疲劳寿命预测公式可有效地预测橡胶悬置的疲劳寿命。

摘要：针对复杂载荷作用下焊接结构应力应变响应出现非完全封闭而交叉的现象,考虑封闭环以外的塑性应变能密度,提出了一种改进的应变能密度计算方法。通过设计制作对接接头试验试件,开展了焊接接头机械性能和疲劳试验研究,获取了Ramberg-Osgood方程参量并构建了基于总应变能密度的疲劳损伤模型。建立了电动轮自卸车车架有限元模型,开展了车架焊缝多载荷步非线性有限元分析。结合新方法和数值模拟得到的应力应变响应计算危险点各应变能密度,依据拟合的疲劳损伤模型进行寿命预测,计算结果与实际失效位置和开裂时间吻合较好。

摘要：轻触式按键 (lighttouchswitch)在消费类电子产品和工业自动化中得到广泛的应用 ,其关键零件是金属薄膜弹簧 (metaldiaphragm) ,疲劳破坏是其主要失效形式 ,预测其疲劳寿命是产品设计的重要内容之一。文中首先阐述金属薄膜弹簧工作应力仿真的模型和结果 ;其次给出进行疲劳试验数据处理的数理统计方法 ,利用概率纸和回归分析确定材料的统计分布规律 ,通过平移材料的S—N曲线得到相应的设计用S—N曲线 ;最后 ,通过在疲劳极限图上映射工作点应力状态 ,预测金属薄膜弹簧上各处的疲劳寿命 ,并和试验结果进行比较 。

摘要：该文应用线弹性断裂力学基本原理预测圆钢管混凝土桁架焊接T型节点的疲劳寿命。首先,进行了一些节点的疲劳试验,作为验证节点疲劳寿命预测是否可靠的参考数据;其次,建立了基于断裂力学的疲劳寿命数值模拟的模型和流程框图,采用ANSYS软件编制了APDL宏命令,实现了节点疲劳寿命的计算;最后,分析了节点疲劳裂纹的扩展特性。研究结果表明:断裂力学数值模型能较好地预测这种复杂的钢混组合节点的疲劳寿命;在正常的焊接质量条件下,不同的初始裂纹尺度对节点疲劳扩展寿命的影响不大;裂纹在长度方向的扩展速度大于在深度方向的扩展速度;裂纹深度在达到1/2主管壁厚之前,裂纹沿深度方向的扩展非常缓慢,大部分的疲劳寿命消耗在此阶段,之后裂纹沿深度方向的扩展较快。

摘要：铸造钛合金ZTC4在飞机和航空发动机上应用日益广泛。深入研究ZTC4疲劳全寿命预测方法,旨在为航空构件的损伤容限设计和寿命预测探索新的途径。本文以宏观和微观结合的手段,采用板材试样的高周疲劳试验、中心裂纹试样的长裂纹扩展试验和扫描电子显微镜(SEM)的断口分析等三种试验,研究了ZTC4在室温恒幅载荷条件下的疲劳断口特征和裂纹扩展行为;对引起疲劳失效的主要原因-材料初始缺陷(夹杂或气孔)进行了定量表征;基于Newman裂纹闭合模型建立了ZTC4长裂纹的(da/d N)-ΔKeff基线数据;通过对平板内埋椭圆裂纹的断裂力学分析,从基于微观结构和断口分析统计确定的初始缺陷尺寸出发,对ZTC4在恒幅载荷条件下两种应力比的疲劳全寿命进行了预测和实验验证,得到了具有较好学术意义和工程应用价值的研究结果。

摘要：典型轨道车辆不锈钢点焊车体通常有几千甚至几万个焊点,使用数值仿真对其进行建模和准确预测疲劳寿命耗时巨大且非常困难,需对比和优选现有预测方法评估其疲劳寿命。但根据何种测试方法和评价准则来评估现有预测方法的优劣,是点焊抗疲劳设计研究需要解决的问题。提出一种点焊寿命预测仿真优选方法,采用拉剪和剥离两类试样模型和试验数据测试,以幂函数R 2量化“计算应力-疲劳失效次数”离散度和误差因子衡量仿真预测精度,再以不同有限元模型网格尺寸测试各方法的网格不敏感度,单个焊点的构建时间对比建模效率。根据所提方法分别对比名义应力法、RUPP、伞状和简化点焊结构应力法。结果表明,简化结构应力法离散度最小,预测精度、建模效率最高,且具备网格不敏感特性。以近3万个点焊的不锈钢车体仿真验证了该方法的有效性和实用性。

摘要：为了研究GH4169电子束焊接头缺口疲劳寿命预测方法,设计并开展了其缺口件的疲劳试验,基于临界距离理论,提出了适用于不同缺口形状的电子束焊接头疲劳寿命预测方法。通过试验,获得了GH4169电子束焊接头U型、V-1型及V-2型3种缺口件的名义应力-寿命曲线。基于V-2型缺口件试验结果,提出了一种临界距离的反推方法,确定了GH4169电子束焊接头缺口件的特征尺寸。据此,分别采用临界距离点法和线法对缺口件疲劳寿命预测。结果表明:临界距离点法对文中缺口件的适应性更好。进一步分析发现,对于不同缺口形状,当其理论应力集中系数相近时,采用相同的特征尺寸可以获得较好的寿命预测结果,均在2倍分散带以内。

摘要：复合材料与金属材料混合多钉连接形式是当代飞机结构中最常见的连接形式,因此对于混合多钉连接件疲劳性能的研究有助于提高对飞机结构疲劳损伤的认知。针对以Ti-6Al-4V钛合金为螺栓的ZT7H/QY9611碳纤维增强树脂基复合材料连接板与30CrMnSiNi2A金属连接板混合多钉连接结构进行数值分析和试验研究。利用有限元方法,分别对复合材料和紧固件进行疲劳损伤预测,估算复合材料连接板上螺栓孔附近的损伤,依据复合材料和紧固件的损伤量所占权重,提出了以紧固件分布和复合材料连接板铺层层数为参数的经验公式,进而有效提高混合多钉连接结构疲劳寿命的预测精度。利用试验结果将螺栓孔损伤形式进行分类讨论,探索混合多钉连接件的损伤演化方式;利用C扫描技术得到复合材料分层损伤结果,与模拟结果进行对比分析,进一步解释了模型的合理性。与试验结果对比可以看到,考虑损伤权重的寿命预测值与试验值的对数误差仅为1.1%,相对于不考虑损伤权重方法的8.4%的对数误差,该模型寿命预测精度显著提高。

摘要：为解决对铁路货车车辆焊接结构疲劳寿命预测的难题,运用I-DEAS软件提供的二次开发功能,研制了基于AAR标准的铁路货车疲劳寿命预测系统。采用CORBA与I-DEAS互操作技术将载荷谱处理模块、FEA结果提取模块、疲劳计算模块、综合计算模块以自定义ICON形式嵌入到I-DEAS软件之中。采用Miner线性累积损伤理论及AAR标准中提供的S-N曲线,实现了有限元分析与疲劳寿命预测的系统集成。最后,以铁路重载运煤货车为实例,进行疲劳寿命预测与方案评估,证明当从疲劳寿命的角度对铁路货车的设计方案选优时,本文的研究是有实用价值的。

摘要：鼓式制动器是重型商用车的关键安全部件,研究其疲劳寿命预测方法具有重要的工程意义。制动鼓的开裂是鼓式制动器失效的主要形式。该文首先建立并验证了鼓式制动器温度-应力顺序耦合的有限元模型,并获取了加速疲劳工况下制动鼓的动态应力曲线;然后拟合了高温状态下内表面材料的应力应变关系,代入动应力曲线作为疲劳载荷,使用Manson-Coffin-Basquin模型计算得到内表面各点的失效寿命;最后借助加速疲劳试验结果验证了鼓式制动器的疲劳寿命预测方法。该方法分析了制动器在实际工作过程中的热机载荷波动,考虑了制动鼓材料高温状态性能下降的影响,能够满足工程中制动器失效行为预测的使用需要,可为后续的优化设计奠定基础。