多轴疲劳

摘要： 采用疲劳试验和有限元分析相结合的方法,研究了选区激光熔化增材制造316L不锈钢缺口件在多轴载荷下缺口根部塑性区及其对缺口件疲劳寿命的影响。对增材制造316L不锈钢缺口件进行了单轴、比例和90°非比例路径下的疲劳试验,研究了缺口几何尺寸、载荷水平和载荷路径等对缺口根部塑性区的影响,在此基础上提出了缺口根部塑性区的表征方法,利用缺口根部最大vonMises应力和提出的塑性区影响因子f构造疲劳损伤参量,结合光滑件的单轴S‑N曲线预测缺口件的多轴疲劳寿命。试验结果证明本文所提出方法的预测疲劳寿命大多在3倍误差分散带以内。

摘要： 为评估初始裂纹不同倾斜角度对钢轨内部埋藏裂纹扩展寿命和扩展速率的影响,利用Ansys⁃Franc3D在钢轨踏面以下5 mm处分别插入了不同倾斜角度的圆形初始裂纹。研究发现初始裂纹角度对钢轨埋藏裂纹的扩展具有显著影响:钢轨埋藏裂纹的扩展形式是Ⅱ、Ⅲ型复合疲劳裂纹扩展,且以Ⅱ型滑移扩展为主导;以列车运行方向水平面为参考裂纹面逆时针转动,裂纹初始角度为0°~75°时,随着角度的增大,裂纹起始扩展驱动力ΔK_(eq)先增大后减小,裂纹平均扩展速率同样先增大后减小,裂纹扩展寿命先减小后增大;这表明45°是钢轨埋藏裂纹最危险的角度,此角度下裂纹扩展最快,剩余寿命最短,水平裂纹是相对最安全的角度;初始裂纹角度对裂纹扩展的影响本质上是对裂纹起始扩展驱动力ΔK_(eq)的影响,裂纹起始扩展驱动力ΔK_(eq)越大,其平均扩展速率越大,剩余寿命越短。

摘要： 针对等效应变模型未考虑非比例附加强化影响这一不足,将最大剪切应变幅所在平面定义为临界面,引入剪切平面上的最大正应力、正应变变程以及相位差作为损伤参量来反映非比例加载条件下的附加强化效应,该损伤参量还考虑了临界面上的最大正应力和正应变变程对材料裂纹萌生和扩展的影响。采用16MnR、GH4169、S460N、45钢和Pure Ti五种薄壁圆管试件来验证模型的正确性和有效性,并与三种经典模型进行对比分析,结果表明,新模型的预估能力要优于其他三种模型,且寿命预测结果较为精确。

摘要： 本文提出了包括实验和数值工作在内的综合分析,阐明了缺口行为对比例多轴疲劳寿命的影响。方法对45钢和45QT钢进行了考虑缺口半径和开口角的多轴疲劳试验,基于平均应变能量密度理论的多轴疲劳分析的分析和计算框架进行了研究,以处理能量梯度。结果显示,大量新的疲劳数据首先通过法向应力和剪应力进行汇总,然后通过凹口尖端周围受控体积中的局部应变能密度重新分析。结论缺口角度对比例载荷下多轴疲劳数据的影响较小,而缺口半径是影响疲劳寿命的主要因素。

摘要： 以580 t级龙门起重机主梁与刚腿连接处焊缝为例,基于结构应力法分析起重机作业的应力历程,确定多轴非比例的应力特征。建立危险位置处具有焊缝细节的壳-实体混合模型,借助Ansys和Fe-Safe软件的Verity模块,结合载荷谱获取多轴结构应力。通过基于路径依赖的循环计数法(PDMR)确定损伤累积路径,引入载荷路径力矩(MLP)概念,将非比例加载路径向比例加载路径转化。根据主S-N曲线估算焊缝处疲劳寿命,并与多轴比例加载寿命分析方法、单轴等效结构应力寿命分析方法的计算结果对比,表明多轴非比例变幅应力的疲劳分析方法的必要性,这为起重机复杂的多轴疲劳分析提供参考与借鉴。

摘要： 为探究缺口对材料多轴疲劳性能的影响,以航空用7075-T651铝合金薄壁缺口件为研究对象,进行等效应力幅变量的比例多轴疲劳实验,采用数字图像相关技术进行表征并分析临界平面角度.结果表明:随加载等效应力幅的增加,试样多轴疲劳寿命降低,缺口附近最大轴向、扭向和剪切工程应变增大.不同加载条件下,缺口附近应变集中现象均随着加载周次的增加而逐渐增强.缺口附近的应变变化过程可分为裂纹萌生、裂纹扩展及瞬断阶段.引入临界平面角度和其上最大正应变,提出SWT修正模型,其预测结果均位于2倍分散带内.

摘要： 服役中的大型风力发电机组铸件常出现多轴疲劳破坏,为了准确预估铸件疲劳寿命,先对多轴疲劳损伤理论及其实用评估方法进行研究和分析;其次研究多轴疲劳S-N曲线和E-N曲线理论;然后分析临界平面法和带符号的Von Mises等效准则法的疲劳计算方法和损伤参量;并根据结构特点分析大型风力发电机组中轴承座的受载形式;最后结合不同的疲劳计算方法以及疲劳损伤模型,分析基于修正的S-N曲线和E-N曲线计算的大型风力发电机组中轴承座损伤结果,并比较结果的差异;结论对其它结构的多轴疲劳寿命研究有重要的参考意义.

摘要： 提出一种基于权平均最大剪切应力临界面的疲劳寿命预测方法。首先,基于改进的Wang-Brown多轴计数法,提出了一种多轴载荷下临界面的确定方法,该方法通过权平均所有计数反复中具有较大法向拉伸应力的最大剪切应力平面的位相角来确定整个载荷历程的临界面,提出的权函数定义为各个计数反复中的剪切应力范围与所有反复中最大剪切应力范围的比值。提出的临界面确定方法通过7050-T651铝合金薄壁管试验数据来进行验证。然后,结合提出的临界面确定方法,高周疲劳损伤准则和Miner线性损伤法则来建立多轴变幅载荷下疲劳寿命预测方法。最后,采用7050-T651和2024-T4铝合金试验数据来验证提出的疲劳寿命预测方法的准确性,结果表明提出的方法具有较好的预测效果。

摘要： 钻杆接头多轴疲劳问题始终是工业生产领域普遍关注的问题.分析钻杆接头多轴疲劳寿命分析模型的构建途径,包括基本的分析思路以及相应的损伤参数确定流程.探讨钻杆接头多轴疲劳寿命分析模型验证合理性的分析测试方法,划分为不同材料分别进行讨论.希望可以进一步提升钻杆接头多轴疲劳寿命分析模型的应用水平,为进一步解决寿命较短、损伤较大等问题提供新的思路.

摘要： 为研究缺口构件的多轴疲劳问题,基于损伤力学理论,结合von Mises等效准则的思想,建立一个考虑缺口效应的多轴损伤本构方程,综合考虑正应力和切应力在多轴损伤过程中所起的作用,提出一种适用于缺口件的多轴疲劳寿命预估模型.采用GH4169镍基高温合金、SAE1045钢和LY12CZ铝合金3种材料的缺口件多轴疲劳实验数据对所提出的模型进行评估和验证.结果表明:新模型的精度要高于传统的局部应力应变法,且与实验结果相吻合;同时新模型计算方便,便于工程应用.

摘要： 目前多轴疲劳理论难以用于实际工程中焊接结构的疲劳寿命评估.将等效热点应力法与双参数临界面理论相结合,提出了一种能够应用于复杂焊接结构的多轴疲劳寿命评估方法.分别阐述了双参数临界面法的损伤参数、控制方程以及等效热点应力的定义,给出了焊接结构多轴疲劳寿命的评估过程,并应用有限元数值模拟验证了该方法的可行性.将等效热点应力法和临界面方法相结合，提出了一种能够用于实际工程复杂焊接结构的多轴疲劳强度评估方法。该方法建立在疲劳裂纹萌生和扩展机理上，比单轴疲劳评估方法具有更好的理论依据;同时，该方法采用等效热点应力进行疲劳寿命评估，不考虑焊接部位详细的几何参数，继承了传统热点应力法的优点，可望突破目前多轴疲劳理论很难应用于实际工程焊接结构疲劳强度评估的局限性。本文仅通过有限元数值计算，验证了该方法的可行性，对焊接结构多轴疲劳寿命评估结果还停留在定性分析阶段。该方法还需要通过多轴疲劳试验数据，对该方法的多轴疲劳寿命评估精度及可靠性做进一步的定量分析。

摘要： 基于焊缝本身引起的非线性分布应力自平衡的性质,在板厚方向非线性分布应力大小为零的位置(零点位置)定义等效热点应力,提出一种新的能够用于复杂焊接接头多轴疲劳应力评价的等效热点应力法.首先,分析了零点位置的影响因素和变化规律,建立了确定零点位置的拟合方程.然后,和公开发表的试验数据以及现有的热点应力法有限元计算结果进行了对比.结果表明,等效热点应力法和现有的热点应力法具有很好的一致性,而且能够在一定程度上考虑厚度效应对疲劳强度的影响,具有更高的精度.将文中方法和基于临界面法的MWCM法相结合,可以直接评估焊接接头的多轴疲劳强度.

摘要： 传统的齿轮弯曲疲劳寿命的预测需要已知齿轮标准式样的弯曲疲劳特性，而目前已知的仅有数十种，远远不能满足工程设计需求。针对这一问题，尝试采用标准材料式样的弯曲疲劳特性来代替标准齿轮式样的弯曲疲劳特性，结合有限元分析和多轴疲劳技术对齿轮的弯曲疲劳寿命进行预测。研究结果表明，McDiramid模型、Findley模型和最大剪应力模型都能够满足工程设计要求，其中McDiramid模型精度最高。

摘要： 本文给出了几种常用的多轴低周疲劳寿命预测模型，这些模型都基于临界平面法，并比较了模型对中碳钢多轴疲劳寿命预测的结果。对中碳钢材料疲劳试验数据进行统计分析，获得疲劳性能参教的随机表达式，并给出了参数的概率密度曲线。最后通过蒙特卡洛法抽样仿真，获得多轴疲劳寿命的概率分布模型。为多轴复杂载荷下工程结构的可靠性分析提供了依据。

摘要： 以航空发动机叶片/轮盘之间的燕尾榫连接结构为研究对象，分析了榫连接结构接触的应力与应变变化。根据多轴疲劳临界损伤平面原理，在榫连接结构的微动疲劳寿命预测研究中引入多轴临界平面法的疲劳损伤参数CCB、FS、MSSR和SWT。将预测寿命与试验寿命进行对比，结果表明：基于临界平面法的寿命预测模型具有较好的预测能力。

摘要： @@从疲劳研究之初，多轴疲劳就是研究的一个重要方向，但由于其复杂性，工程问题大多简化成单轴疲劳处理。近年来，随着结构设计要求的不断提高和实验研究手段的不断进步，准确描述多轴疲劳行为成为国内外研究的一个热点，研究者进行了大量的理论和实验研究，取得了一系列的成果。

摘要： 采用实心圆棒试样,在应变幅控制加载条件下,进行了2024-T4铝合金的单轴拉压和纯扭转对称循环疲劳寿命试验.测定了2024-T4铝合金的基本材料参数,得到了两种不同加载条件下的应变-疲劳寿命曲线以及稳定的应力应变迟滞回线.单轴拉压对称循环加载下的S-N曲线可用一条由Manson-Coffin公式拟合的曲线表示,而纯扭转应变-疲劳寿命曲线上有一个明显的转折点,需要两个公式来拟合.

摘要： 基于三种不同循环特性材料的单轴和多轴棘轮-疲劳交互作用实验结果，提出了一个考虑棘轮-疲劳交互作用的多轴应力疲劳失效模型。在该疲劳失效模型中，假设非对称应力循环下的损伤由疲劳损伤和棘轮损伤两部分线性叠加组成，通过应力幅值反映疲劳损伤影响，通过最大应力反映棘轮损伤影响，引入了一个新的依赖于最大应力，应力幅值的疲劳参量FP来综合反映疲劳损伤和棘轮损伤的影响。针对多轴加载情形，在疲劳参量FP中又引入路径影响因子来反映加载路径依赖性，路径影响因子定义为多轴路径在应力空间中的长度与其在　轴上投影长度的比值，并用最大正应力面上的等效应力幅值和最大等效应力来代替单轴疲劳参量FP中的应力幅值和最大应力，从而将单轴疲劳失效模型扩展到多轴情形，并且多轴疲劳模型与单轴疲劳模型有相同的数学形式。单轴和多轴加载各工况的疲劳参数FP与相应的疲劳寿命之间表现出较好的单调关系，并可用简单的指数表达式来描述FP与疲劳寿命之间的关系。最后通过对单轴棘轮-疲劳交互作用实验点的非线性回归确定了模型中的材料常数，模型预测结果表明，对于单轴和多轴非比例循环应力工况，所提出的多轴应力疲劳失效模型的预测疲劳寿命与实验结果符合较好。

摘要： @@许多工程构件在服役过程中会承受非对称循环应力作用，而在平均应力不为零的非对称应力循环下，材料将可能产生塑性变形的循环累积现象，即棘轮效应。

摘要： @@许多工程构件在服役过程中会承受非对称循环应力作用，而在平均应力不为零的非对称应力循环下，材料将可能产生塑性变形的循环累积现象，即棘轮效应。

摘要： 一种基于等温疲劳和蠕变疲劳的多轴热机械疲劳寿命预测方法，涉及机械设计疲劳强度领域。该方法的步骤为:(1)找到最大剪切应变幅所在的平面，即临界面；计算等效温度；求解在一个循环下的等温疲劳损伤；通过应力‑应变本构关系或者迟滞回线获取一个稳定循环载荷下的轴向应力‑时间历程和相应的温度‑时间历程并分割成适当的份数，计算每一份蠕变损伤，累加得到一个稳定循环载荷下的蠕变损伤；确定相位角参数后，计算等温疲劳损伤与蠕变损伤之间的交互损伤；累加得到一个循环载荷下的热机械疲劳损伤。结果说明该方法能较好的预测多轴横幅热机械疲劳寿命。

摘要： 本发明公开了一种基于蠕变疲劳损伤累积的变幅多轴热机疲劳寿命预测方法，通过多轴计数方法对拉扭随机变幅的应变‑时间历进行多轴循环计数，并计出所有反复；在0‑180°范围内每隔1°分别寻找每一个反复上的临界面；计算每一个反复的纯疲劳损伤，并将所有反复的损伤线性相加得到一个块载荷的纯疲劳损伤；依据应力‑应变本构关系或者迟滞回线获取一个稳定块载荷下的轴扭应力‑时间历程和温度‑时间历程；把轴向应力‑时间历程和温度‑时间历程分割成适当份数的区间，并确定每一个区间上的蠕变应力和等效温度；将纯疲劳损伤与等效疲劳损伤相加的到加载一个块载荷后的总的损伤，并取其倒数得到其寿命。该方法能较好的预测多轴随机变幅热机械疲劳寿命。

摘要： 本发明提供轴部件及其微动疲劳减轻结构、设计方法和微动疲劳强度试验装置，以减轻在轴部件的压入部产生的微动疲劳。轴部件(11)具备直径d的非压入部(13)和比直径d大的直径D的压入部(12)，压入部(12)的外周面被压入其他部件(14)的压入孔(14a)的内周面。在压入部(12)的外周面形成有被多个槽(12b)包围的多个突出部(12c)，因此，因微动而在压入部(12)的突出部(12c)发生的点蚀受槽(12b)阻止从而被阻止伸展为裂纹，轴部件(11)对微动疲劳的耐久性提高。

摘要： 本发明涉及轴类零件测试设备领域，公开了一种轴类零件疲劳试验止扭装置及轴类零件疲劳试验设备，轴类零件疲劳试验止扭装置包括：内止扭板，该内止扭板能够同轴地与传动连接于被试轴并向该被试轴施加止扭力矩；外固定板，该外固定板固定设置并位于内止扭板的径向外侧；以及，在内止扭板的周向均布的三个以上止扭油缸，止扭油缸的缸体和活塞杆中的一者连接于内止扭板，另一者连接于外固定板。本发明的轴类零件疲劳试验止扭装置能够利用液压油的可压缩性保证止扭装置与被试轴的变形相协调，并且通过三个以上止扭油缸在被试轴上产生相对均匀的力矩作用，由此准确施加所需的止扭力矩并具有较高的试验准确性。

摘要： 一种基于等温疲劳和蠕变疲劳的多轴热机械疲劳寿命预测方法，涉及机械设计疲劳强度领域。该方法的步骤为:(1)找到最大剪切应变幅所在的平面，即临界面；计算等效温度；求解在一个循环下的等温疲劳损伤；通过应力‑应变本构关系或者迟滞回线获取一个稳定循环载荷下的轴向应力‑时间历程和相应的温度‑时间历程并分割成适当的份数，计算每一份蠕变损伤，累加得到一个稳定循环载荷下的蠕变损伤；确定相位角参数后，计算等温疲劳损伤与蠕变损伤之间的交互损伤；累加得到一个循环载荷下的热机械疲劳损伤。结果说明该方法能较好的预测多轴横幅热机械疲劳寿命。

摘要： 本发明公开了一种基于蠕变疲劳损伤累积的变幅多轴热机疲劳寿命预测方法，通过多轴计数方法对拉扭随机变幅的应变‑时间历进行多轴循环计数，并计出所有反复；在0‑180°范围内每隔1°分别寻找每一个反复上的临界面；计算每一个反复的纯疲劳损伤，并将所有反复的损伤线性相加得到一个块载荷的纯疲劳损伤；依据应力‑应变本构关系或者迟滞回线获取一个稳定块载荷下的轴扭应力‑时间历程和温度‑时间历程；把轴向应力‑时间历程和温度‑时间历程分割成适当份数的区间，并确定每一个区间上的蠕变应力和等效温度；将纯疲劳损伤与等效疲劳损伤相加的到加载一个块载荷后的总的损伤，并取其倒数得到其寿命。该方法能较好的预测多轴随机变幅热机械疲劳寿命。

摘要： 本发明提供了一种电主轴的多轴疲劳寿命预测方法及疲劳寿命可靠性评估方法，以克服现有技术中单轴疲劳寿命不能反应电主轴实际应用状况的缺陷。所述多轴疲劳寿命预测方法包括：通过有限元分析方法，分析电主轴应力应变状态；根据多轴疲劳准则及所述电主轴的应力应变状态，预测不同准则下的电主轴多轴疲劳寿命。在此基础上，对所述疲劳寿命的单一子样进行数据模拟，获得多组疲劳寿命数据，根据所述多组疲劳寿命数据对疲劳寿命可靠性进行评估。本发明能够在仿真结果的基础上，对单一子样下电主轴疲劳寿命进行评估和可靠性研究，为实际加工生产中主轴疲劳寿命评估提供技术和数据支持，同时为主轴精度寿命评估提供基础数据。

摘要： 本发明公开了一种基于改进多轴疲劳模型的曲轴疲劳极限载荷预测方法，包括步骤：选取同种材料、不同圆角结构的两款曲轴，获取曲轴自身材料的抗拉强度，曲轴自身材料的剪切疲劳极限；两款曲轴分别为第一款曲轴和第二款曲轴；对第一款曲轴在疲劳极限载荷作用下的应力张量进行分析，确定临界平面以及临界平面内的剪切应力幅值和最大法向应力；确定改进多轴疲劳模型；计算得到第一款曲轴的等效极限应力值；确定第二款曲轴1000N·m载荷作用下的剪切应力和法向应力；得到第二款曲轴疲劳极限载荷的预测方程，对预测方程进行求解，求解得到第二款曲轴的疲劳极限载荷值。能够更为准确地预测同种材料、不同结构的曲轴的疲劳极限载荷。

摘要： 本发明公开了一种基于单轴疲劳S‑N曲线的硬质金属材料多轴高周疲劳失效预测方法，以单轴拉压疲劳和纯扭转疲劳的S‑N曲线为边界条件，计算出材料在多轴疲劳加载过程中的等效应力幅值和等效应力幅比，并将其作为损伤参量，对单轴疲劳获得的疲劳S‑N曲线进行计算，最终建立了包含应力幅比和平均应力影响的硬质金属材料多轴高周疲劳失效寿命预测模型，同时也适用于不存在平均应力时的情况。现有多轴疲劳寿命预测模型均需进行相应加载方式下的多轴疲劳试验，试验成本较高。相比较，本发明形式简单，且仅需要进行单轴疲劳试验或者通过查手册得到单轴疲劳S‑N曲线即能准确地预测存在应力幅比和平均应力时硬质金属材料在多轴高周疲劳加载下的疲劳寿命。

摘要： 本发明公开了一种基于改进多轴疲劳模型的曲轴疲劳极限载荷预测方法，包括步骤：选取同种材料、不同圆角结构的两款曲轴，获取曲轴自身材料的抗拉强度，曲轴自身材料的剪切疲劳极限；两款曲轴分别为第一款曲轴和第二款曲轴；对第一款曲轴在疲劳极限载荷作用下的应力张量进行分析，确定临界平面以及临界平面内的剪切应力幅值和最大法向应力；确定改进多轴疲劳模型；计算得到第一款曲轴的等效极限应力值；确定第二款曲轴1000N·m载荷作用下的剪切应力和法向应力；得到第二款曲轴疲劳极限载荷的预测方程，对预测方程进行求解，求解得到第二款曲轴的疲劳极限载荷值。能够更为准确地预测同种材料、不同结构的曲轴的疲劳极限载荷。