疲劳可靠性

摘要： 考虑控制棒驱动机构步跃过程中冲击载荷及结构参数的随机性,基于Miner累积损伤理论和应力强度干涉理论建立承压壳体螺纹与步跃步数相关的疲劳可靠性模型。通过结构可靠性分析,研究疲劳寿命的分布特性及结构失效率变化特征。研究表明,通过不同循环应力水平下的疲劳寿命分布参数可以预测结构疲劳失效率的变化规律。

摘要： 智能材料结构在众多领域应用广泛,为防止智能材料结构在使用时发生疲劳失效,研究智能材料结构的疲劳可靠性问题有着重要意义。本文从疲劳失效的微观表征、疲劳试验的宏观现象以及疲劳可靠性问题的研究方法等角度,分析了裂纹对压电传感器性能的影响,探究了压电换能器在振动能量回收中发生疲劳失效的机理。阐述了形状记忆合金发生结构性疲劳的微观机理以及发生功能性疲劳对驱动器使用寿命的影响。对传统夹层结构疲劳问题的研究方法进行了总结,在此基础上结合变体结构等效强度模型讨论了变体结构的疲劳失效问题。最后,对以上几种智能材料结构疲劳可靠性问题的后续研究做出了展望。

摘要： 提高轨道列车电气柜焊缝的疲劳强度是确保电气柜安全性的关键。基于EN 12663-2010标准和BS 7608标准,文中选取焊缝的类型并确定出相应的S-N曲线对焊缝进行评估。其次,利用APDL语言对关键焊缝进行参数化建模,选取最危险焊缝并根据BS 7608标准中的S-N曲线建立可靠性方程。利用蒙特卡洛拉丁超立方抽样方法对危险焊缝的最大主应力进行随机抽样,得到最大主应力的概率分布特征、焊缝可靠度,以及焊缝厚度、密度、泊松比、弹性模量对最大主应力的敏感程度。结果表明:焊缝5的总累计损伤比最大为9.65×10^(-4);焊缝疲劳可靠度为1。灵敏度分析结果对焊缝疲劳设计有指导意义,建议对焊缝厚度进行优化以得到经济适用的焊缝厚度。

摘要： 传统的疲劳可靠性评估方法忽略了功能函数中变量的相关性,致使计算得到疲劳可靠度指标精度降低.针对这一问题,基于既有悬索桥主梁细节应变和环境温度大样本监测数据,讨论疲劳功能函数变量之间的相关性关系.提出基于Copula函数的相关性变量的联合分布模型,解决联合概率分布建模中多重积分求解困难的问题.研究表明,受环境温度的影响,靠近顶板焊接细节的日等效应力幅和应力循环次数存在较强的相关性,Gaussian Copula函数可作为相关性变量的最优连接函数,对于U肋-顶板细节,桥梁结构服役100年时,考虑与不考虑变量相关性的可靠度指标值分别5.3和6.9,两者之间相差约1.3倍.当年交通增长率分别等于3％和5％时,可靠度指标在服役年限为94.6年和67.1年时间到达目标可靠度指标.对于U肋-U肋对接细节,考虑和不考虑变量的相关性对可靠性指标影响相对顶板细节较小.

摘要： 以实际大跨度斜拉桥为研究对象,研究了随机风、列车作用下发生的索-梁相关振动对拉索疲劳可靠性的影响.使用编制的动力有限元计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥全桥3维精细有限元模型,计算了斜拉桥全桥在风、列车动力作用下的振动响应,分析了全桥索-梁相关振动的特性.建立了列车交通荷载概率模型,根据桥位处风速统计数据资料建立了桥梁的风荷载概率模型,对拉索的应力谱进行了计算.依据损伤理论,使用Monte-Carlo方法开展了拉索在风、列车动力作用下的疲劳可靠度分析.研究结果表明:在斜拉桥日常运营状态中,风、列车作用下索-梁相关振动不会导致拉索共振,索-梁相关振动是拉索疲劳可靠性下降的主要原因;对于拉索在长期动力荷载下的疲劳失效概率,风场作用占比很小,列车作用占比较大;各个拉索的成桥状态索力影响了列车作用下的拉索应力幅,进一步影响了斜拉桥在长期动力作用下拉索的疲劳可靠性.

摘要： 针对轨道车辆转向架焊接部位疲劳薄弱问题,以某型高速动车组焊接构架为研究对象,采用ABAQUS建立有限元模型获得焊接构架危险区域以及该区域应力-载荷转换系数;建立动车组整车动力学模型,通过施加轨道不平顺获得构架转臂定位座处载荷-时间历程,在此基础上通过雨流计数法编制16级载荷谱.根据应力-强度干涉模型建立了构架疲劳可靠性模型,并采用一次二阶矩法分析了焊接构架可靠性和灵敏度随运行里程的变化规律.研究结果表明:车辆运行至1200万公里时焊接构架可靠度为0.9987,满足1200万公里安全运营里程的规定;随着车辆运行里程增加,转换系数K和材料参数m对焊接部位可靠度影响显著;上述研究结果可为焊接转向架的设计以及结构改进提供参考.

摘要： 燃气电磁阀作为燃气管路系统的关键零件,其疲劳可靠性的分析至关重要,本课题小组基于UG建立了电磁阀的三维模型,利用Ansys workbench对其进行网格划分、加载和求解,得到了等效应力、等效应变和变形云图和最大值位置,基于应力—强度干涉理论,得到了电磁阀的疲劳可靠度为0.95,结果表明电磁阀满足可靠性设计要求.本文提出的方法为电磁阀类零件提供了理论基础和准确的数据支撑,降低了产品的研发周期和成本.

摘要： 平板作为可控震源振动器的核心部件,其焊接部位的疲劳可靠性直接影响其自身的使用寿命和地震信号的激发品质.为了准确得到振动器平板焊接部位的疲劳可靠性,基于模糊综合评价法对其进行可靠性分析.首先,确定振动器平板疲劳可靠性影响因素的集合,并通过多位专家打分评估的方式建立影响因素的权重矩阵和评价矩阵,进而得到平板疲劳可靠性的模糊综合评价矩阵.然后,根据模糊综合评价结果,确定基于S—N曲线法和断裂力学法的平板疲劳可靠性分析模型的权重系数,并建立平板疲劳可靠性模糊综合分析模型.以振动器的结构、载荷和材料参数以及疲劳裂纹扩展的影响因素为随机变量,开展平板的疲劳可靠性优化设计.结果表明,优化后平板的综合疲劳可靠性提高了1.8％.研究结果可为提高可控震源振动器平板的抗疲劳性能和使用寿命提供重要的理论依据.

摘要： 航空发动机涡轮盘的可靠性数据来源通常是多源的,并且各数据信息来源的可信性也不同,给涡轮盘可靠性分析带来严峻挑战.为了解决这一问题,本文首先采用层次贝叶斯方法对涡轮盘的观测数据和其他多源先验信息进行融合;其次对不同来源的涡轮盘可靠性数据进行贝叶斯推理,获得各自的后验分布;最后利用模糊理论对多源信息的后验分布展开分析,形成联合模糊理论与层次贝叶斯方法的涡轮盘疲劳可靠性分析方法.将提出的方法应用到某航空发动机涡轮盘的疲劳可靠性分析实例中,验证其有效性.

摘要： 《航空科学技术》创刊于1989年,是由中国航空工业集团有限公司主管、中国航空研究院主办、中航出版传媒有限责任公司出版的科技类中文期刊(月刊,每月25日出版),国内外公开发行。目前,《航空科学技术》已被中国知网数据库、万方数据、超星期刊城出版平台和航空工业知识服务平台收录。

摘要： 基于线性累积损伤准则的理论,对预应力混凝土风电塔架的疲劳可靠性评估进行研究.建立目标结构的有限元分析模型,根据目标结构所在场地模拟出不同风速等级下的随机风荷载时程曲线,采用雨流计数法统计目标结构疲劳关键点的应力幅及其相关的循环次数,根据损伤等效原则将其转化为常幅疲劳应力谱,结合风速分布规律,根据材料的S-N曲线和线性累计损伤准则算出结构的疲劳可靠指标及其剩余寿命.最后以某预应力风电塔架为例,对其进行疲劳可靠性分析,通过施加不同等级的风荷载时程样本,对塔架可能出现的疲劳破坏关键点进行计算,得出该塔架关键点处的疲劳可靠性指标与失效概率,并根据损伤程度评估其剩余寿命,进而可以评定风力发电塔架的安全可靠性。

摘要： 光纤光栅传感器以其抗电磁干扰、灵敏性高等优点成为结构健康监测的理想器件,研究人员通过模拟各种环境、荷载作用来考察其工作性能,内容大多集中在循环荷载和交变荷载作用下的疲劳性能分析.本文对近年来光纤光栅传感器的疲劳可靠性的研究现状进行了总结,论述了研究的重点并提出研究中存在的问题及研究趋势.并提出了在今后的研究中,应对光纤光栅传感器在腐蚀环境下受循环荷载或交变荷载的可靠性进行相关研究;对光纤光栅应变传感器中光栅与封装材料的界面以及封装材料与结构界面上的粘合剂、焊料或连接件在受荷是是否会产生疲劳损伤及损伤的程度深入研究;对光纤光栅传感器及其连接件在工作过程中的失效形式进行详细的阐述和准确的界定的研究方向.

摘要： 以一渤海海域平台为研究对象,在已计算出平台冰激疲劳损伤概率特征的基础上,以波高、波浪周期、弹性模量、临界损伤和冰激疲劳损伤为随机输入变量建立平台疲劳可靠性分析功能函数,利用ANSYS可靠性分析模块研究冰区平台疲劳的可靠性与参数敏感性。

摘要： 波浪载荷使用Morison方程和Stokes波浪理论计算,以导管架平台为研究对象,利用ANSYS提供的参数化建模技术,采用APDL语言,搜索出最大波浪力对应的波浪入射角和相位角,然后对平台结构进行结构动态分析,建模——求解——后处理,得到节点的热点应力.最后采用S-N曲线模型,对导管架平台进行疲劳可靠性分析.从而求出结构在波浪载荷作用下的疲劳寿命和可靠度.

摘要： 本文利用CAE技术对矿山机械的核心设备电牵引采煤机进行疲劳可靠性分析,主要以牵引部导向滑靴为研究对象,依据疲劳可靠性的基本理论及方法,选择Pro/E软件为分析工具,针对导向滑靴在实际工作中的具体工况,通过对模型加载后疲劳可靠性分析,得出导向滑靴的疲劳可靠性水平,为采煤机整机的设计提供一定的参考和借鉴价值。

摘要： 零部件受到路面不平激励而产生的疲劳破坏是车辆行动部分发生故障的主要原因之一。在实际工作中,存在大量的随机因素,这些因素对车辆行动部分的可靠性有较大的影响,随机有限元法较好的考虑了这些因素的影响。本文通过将结构原件的弹性模量,泊松比,几何尺寸定义为随机场,并将随机场离散成随机变量总结了随机有限元在分析车辆行动部分可靠性的原理及基本过程；通过对车辆行驶的典型路面的路面谱的分析,利用随机有限元求解在不同的路面状况下车辆行动部分零部件的受力情况,给出了零件危险点应力的随机分布,得到不同路面状况下疲劳可靠性,并给出相关的实例。

摘要： 研究了进化神经网络技术，并采用进化神经网络模拟结构重要几何尺寸与载荷的分散性对危险应力的影响，考虑疲劳影响因素的随机性，运用Monte-Carlo方法仿真疲劳横向应力的分布，以获得结构的P-Sa-Sm-N曲面方程，并利用MTPMiner准则理论进行疲劳可靠性分析。实例表明该方法可以用于随机载荷下复杂结构的疲劳可靠性分析。

摘要： 套管钻井用套管柱在服役期间受力复杂，疲劳破坏在循环载荷的作用下持续且不可恢复地作用于套管柱，导致套管疲劳裂纹的产生和不断扩展，最终致使套管柱发生断裂等严重破坏。本研究针对目前套管钻井技术在国内的应用状况，根据套管钻井中套管柱承受的载荷状况，借助现有的技术水平和技术手段，首先进行了套管试件的拉-拉单轴高周疲劳试验，通过相关的试验数据获得了基于概率的等效P-S-N曲线;其后通过拉-扭双轴复合疲劳试验验证了等效P-S-N曲线的正确性：最后结合前两项疲劳试验的试验数据与材料的P-S-N曲线，通过动态有限元计算方法，对套管钻井过程中套管柱的疲劳可靠性进行了分析。为全面、科学地进行套管钻井用套管柱的可靠性设计和安全评估奠定理论基础。

摘要： 文中基于Miner's线性累积疲劳损伤准则和疲劳可靠性理论,研究了极端海况引起的疲劳损伤对海洋平台疲劳寿命的影响,研究了历史疲劳损伤对在役海洋平台剩余寿命的影响,提出了考虑历史疲劳损伤累积和极端荷载效应的海洋平台剩余寿命预测方法.研究表明,由于近年来全球气候变换带来的极端气象条件频发,导致海洋工程结构经历传统意义上的多年一遇海洋环境条件的概率大大增加,因此,这些极端海况引起的疲劳损伤对结构疲劳寿命的影响不能被忽略,而考虑极端荷载效应和历史疲劳损伤累积的海洋平台剩余寿命预测更符合结构的疲劳断裂理论.

摘要： 针对埕岛油田海底管道悬空段承受波浪力作用下存在的疲劳寿命问题，从某服役海底管道悬空段长度方向上截取管段，对圆棒试件进行四级加载拉-拉高周疲劳试验，每组试验4～6个试件。借助概率分析与计算数值模拟相结合的方法，获得服役X60钢海底管道试件在不同应力水平下的疲劳寿命及其概率统计分布，由此外推出不同存活率条件下的“疲劳对数寿命Np-等效循环应力S”之间的关系式。计算出该海底管道悬空段在不同存活率下的疲劳寿命值。并求得存活率P=99.99%时的P-S-N曲线方程：1gSm=-0.1654696811gNm+3.472603951。

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： 本发明涉及试验设备技术领域，提出一种疲劳性能可靠性试验夹持装置和疲劳性能试验设备。该夹持装置用于夹持试验件，试验件具有试验段和一一对应的设于试验段两端的第一被夹持段和第二被夹持段，第一被夹持段设有第一凸肩，第二被夹持段设有第二凸肩，该夹持装置包括第一夹持部和第二夹持部；第一夹持部用于夹持第一被夹持段，第一夹持部包括与第一凸肩的靠近试验段的一面抵靠的第一阻挡面，和与第一被夹持段的远离试验段的端面抵靠的第二阻挡面；第二夹持部用于夹持第二被夹持段，第二夹持部包括与第二凸肩的靠近试验段的一面抵靠的第三阻挡面，和与第二被夹持段的远离试验段的端面抵靠的第四阻挡面。使用该夹持装置不容易出现夹持段提前断裂。

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： 本发明涉及可靠性设计辅助装置、可靠性设计辅助方法以及可靠性设计辅助程序。关系式计算单元(10)对数据列进行近似计算来计算关系式，所述数据列将根据用户或者环境而变化的对象因素的值与在使用对象装置时计测到的输入应力计测值建立关联。输入应力计算单元(20)根据关系式和对象因素的指标数据来计算输入至对象装置的输入应力。故障率计算单元(40)根据输入应力和对象装置的特性值分布来计算对象装置的故障率。

摘要： 本发明所述的工作区电脑（101）和/或运行时电脑（102）基于描述了对象系统可靠性的相关要求和规格的可靠性描述数据，求出定量地表示对象系统可靠性价值的D值。

摘要： 可靠性评估测试装置(10)，包括晶片存放单元(12)，该存放单元存放晶片(W)，该晶片则处于该晶片上形成的若干器件的电极衬垫与接触器(11)的凸起彼此完全电气接触的状态。该晶片存放单元(12)向/从测量单元(15)发送/接收一个测试信号，并具有与外界隔离的绝热结构。该晶片存放单元(12)具有对接触器(11)加压的压力机构(13)以及直接将与接触器(11)完全接触的晶片(W)加热到预定高温的加热机构(14)。该半导体晶片上形成的一层互连膜与绝缘膜的可靠性可以在加速条件下加以评估。

摘要： 本发明公开了一种基于疲劳应力鲁棒性和可靠性的金属结构拓扑优化方法，根据载荷循环特征和应力‑寿命(S‑N)曲线确定金属材料的疲劳应力极限；采用密度过滤方法由金属结构有限元模型单元设计变量得到单元密度变量，结合有限元方法和应力松弛方法计算单元中心点的应力幅值和名义值，进而得到单元等效单轴应力；运用应力综合函数对所有单元的等效单轴应力进行综合，并利用顶点组合方法得到应力综合函数值的上下界，从而构建考虑疲劳应力鲁棒性和可靠性约束的金属结构拓扑优化模型；采用优化特征位移代替原有的可靠性指标来解决收敛性问题，最后运用移动渐进方法进行迭代计算，直至满足相应的收敛性条件，得到满足鲁棒性和可靠性约束的最优设计方案。

摘要： 本公开提供了一种结构蠕变‑疲劳寿命可靠性优化设计方法，属于可靠性分析技术领域。该方法包括：确定结构的随机变量x，建立结构参数化有限元模型并获取有限元分析结果；根据所述有限元分析结果，建立结构的蠕变‑疲劳寿命可靠性分析模型，所述蠕变‑疲劳寿命可靠性分析模型中包含结构的尺寸设计变量d；设定优化条件，基于所述蠕变‑疲劳寿命可靠性分析模型获得结构蠕变‑疲劳寿命可靠性优化设计模型；采用自适应类序列解耦法对所述蠕变‑疲劳寿命可靠性优化设计模型进行求解，获得所述尺寸设计变量d的设计结果。自适应类序列解耦法可加快收敛效率，提升优化设计效果。

摘要： 本发明公开了一种滚动轴承的接触疲劳可靠性和可靠性灵敏度分析方法，基于滚动轴承的动力学模型，在考虑载荷、几何和材料参数的随机性的基础上，采用拉丁超立方设计和响应面法相结合，获得滚动体与滚道接触区域内的等效接触应力与随机变量之间的映射关系，以考虑轴承材料性能退化的疲劳极限强度为阈值建立滚动轴承的可靠性设计模型，推导得到滚动轴承可靠性和可靠性灵敏度的矩阵形式公式，获得各个基本随机参数的变化影响滚动轴承可靠性和可靠性灵敏度的变化规律和大小排序。该方法能够在获取有限的概率信息，无法准确确定随机变量的概率分布的情况下，实现对滚动轴承接触疲劳的可靠性和可靠性灵敏度分析。

摘要： 本发明公开了一种考虑失效相关性的机械结构疲劳可靠性评估方法，包括：建立机械结构有限元模型，不同工况下对机械结构进行有限元分析，确定机械结构最大应力及危险位置；通过试验得到机械结构所用材料S‑N(应力‑寿命)曲线，得到材料疲劳对数寿命及疲劳寿命对数标准差，构建二者与最大应力之间的关系；用Miner累计损伤准则计算机械结构的累计损伤；引入强度退化系数，计算机械结构发生强度退化的累计损伤；引入功能函数，通过二阶矩法求机械结构单一位置疲劳失效的可靠度；考虑失效相关性，引入Gaussian Copula函数，通过最大似然法求解Copula函数中的相关系数，求得机械结构系统的可靠度。上述评估方法充分考虑到机械结构各部位及不同失效模式之间的相关性。