断裂韧性K_(1C)和断裂门槛值ΔK_(th)可靠性测定方法

采用定量方程随机化方法 ,建立了断裂p JR Δa曲线方程 ,断裂p JR Δa曲线与钝化线的交点即为试验测定具有可靠度p的J积分临界值 (J1C) p值 ,根据断裂力学测试原理 ,由试验测定 (J1C) p 值可转化出断裂韧性 (K1C) p 值 ;还建立了断裂门槛ΔKth值的可靠性测定方法 ,并对试验数据进行了统计分析处理 ,得到了一些具有重要应用价值的结果和数据 .研究发现 :断裂门槛值ΔKth服从正态分布     

二维随机疲劳载荷的统计处理及其应用

目前,国内外对疲劳载荷常按一维随机变量进行统计处理。为了更好地反映循环载荷固有特征,更真实地模拟构件承载情况,本文采用二维随机变量进行统计处理。 本文以歼击机的某一飞行科目的实测数据为例,由子样推断其所属母体的性质,再根据母体分布编制出具有代表性的程序载荷谱,可用于全尺寸疲劳试验或寿命估算。 为了考虑谱型的影响,在MTS电液伺服疲劳试验机上进行了随机谱和四种程序块谱的成组对比试验,每组使用了5～6个试样。实验结果表明:短周期的变幅值或变均值程序块谱与实测的随机谱给出的试验寿命无显著差异。     

近门槛区疲劳裂纹扩展规律的研究

本文检验了定义ΔK_(th)为da/dN=10~(-7)mm/次所对应的ΔK值的工程适用性,提出用二次曲线拟合[Ig(da/dN),IgΔK]数据可以得到更准确的ΔK_(th)值。在此基础上研究了两种近门槛区疲劳裂纹扩展速率公式[da/dN=c(ΔK-ΔK_(th))~n和da/dN=c(ΔK~n-ΔK_(th)~n)]的适用性以及确定c、n值的方法,给出了平均da/dN—ΔK曲线和p—da/dN—ΔK曲线的表达式。     

断裂韧性K1C和断裂门槛值 Δ Kth可靠性测定方法

采用定量方程随机化方法,建立了断裂p-J_R-Δa曲线方程,断裂p-J_R-Δa曲线与钝化线的交点即为试验测定具有可靠度p的J积分临界值(J_1C)_p值,根据断裂力学测试原理,由试验测定(J_1C)_p值可转化出断裂韧性(K_1C)_p值;还建立了断裂门槛ΔK_th值的可靠性测定方法,并对试验数据进行了统计分析处理,得到了一些具有重要应用价值的结果和数据.研究发现:断裂门槛值ΔK_th服从正态分布.     

不完全疲劳寿命置信度分析方法

采用秩统计法,利用不完全疲劳寿命数据平均秩,导出不完全疲劳寿命对数正态分布参数估计公式.通过推断母体分布均值和标准差,并根据分布理论,导出了不完全疲劳寿命的置信限.给出了上述方法分别在复合材料旋翼和发动机动部件疲劳定寿中应用的两个实例,对比分析了本文方法与假定完全寿命方法的处理结果,并发现本文方法充分利用了数据信息,能给出较长的安全寿命.     

S06钢疲劳性能及其概率特性

采用高频疲劳试验方法对新型高强度沉淀硬化马氏体不锈钢S06钢中长寿命疲劳性能进行了测量,结果发现:随着应力水平降低,疲劳裂纹趋向于从试样内部萌生,裂纹内部萌生的试样寿命高于表面萌生的试样寿命,二者分散性很大.为了对S06钢长寿命疲劳数据概率特性进行正确的评估,主要对内部萌生机制下的数据进行了研究:利用定时截尾数据的极大似然估计方法和定时截尾数据的柯尔莫哥洛夫检验方法对长寿命区一定应力水平下的疲劳寿命概率分布情况进行了研究,结果表明疲劳寿命服从对数正态分布;采用考虑越出数据的极大似然方法对S06钢应力寿命数据进行拟合,建立了P-S-N曲线模型;利用P-S-N曲线对S06钢长寿命区疲劳强度概率分布进行了讨论.     

超声振动载荷下S06钢的长寿命疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对新型沉淀硬化马氏体不锈钢S06钢在106~109周次范围的疲劳性能进行测定,结果表明:S06钢在循环周次大于107周次的范围仍然发生疲劳断裂,在106~109之间,应力寿命曲线持续下降,不存在疲劳极限,用107周次的条件疲劳极限来对S06钢长寿命构件进行无限寿命设计是不安全的.用载荷类型相同并且试样尺寸相近的高频疲劳试验方法对S06钢104~107周次的疲劳性能进行测定,将数据与超声疲劳试验结果进行对比发现:超声疲劳试验方法获得的S06钢的疲劳强度更高.用两种加载频率下106~107周次左右的试验数据拟合得到中值应力寿命曲线,根据应力寿命关系式中的疲劳强度系数的比值来对超声疲劳试验数据进行修正.在考虑了裂纹萌生机制和进行了频率影响修正的情况下,用线性异方差回归方法将超声疲劳试验数据拟合得到S06钢的长寿命P-S-N曲线,为长寿命构件的疲劳设计提供了基础.     

循环电载荷下大功率LED金引线疲劳断裂寿命预测

随着大功率发光二极管（LED）在照明领域的普及与广泛应用,可靠性逐渐成为研究的重点。大功率LED封装器件中金引线疲劳断裂失效一直是制约其可靠性的重要因素。通过针对大功率LED封装器件中的金引线力学仿真与功率循环试验相结合的方法,首先确定循环电载荷条件下该型LED的主要失效原因为金引线疲劳断裂,其次提出基于电流加速模型的加速因子提取方法和基于应变幅值的Coffin-Manson解析寿命预测方法,最终完成对LED金引线疲劳断裂寿命的预测和试验验证。研究结果表明:所提方法具有较高的寿命预测精度,可以满足大功率LED封装器件可靠性快速、准确评估的要求。      

焊接构件低温疲劳P-S-N曲线的研究

焊接构件的低温 P-S-N曲线是冬季构件抗疲劳设计的基础.在PLG-300 kN高频疲劳试验机上,测定了在-25℃环境下4种应力水平对应的焊接构件的疲劳寿命,并得出了其中值S-N曲线.采用小样本实验的单侧容限分析方法,利用对数疲劳寿命变异系数的经验取值,得出了焊接构件的低温P-S-N曲线.这种方法既简便又经济,但需要由进一步的实验来完善.     

民机结构腐蚀条件下疲劳寿命评定与试验验证

针对民机结构典型疲劳关键部位——机翼弦向对接部位,进行了腐蚀条件下民机结构疲劳寿命评定方法合理性的试验验证,评定了该部位腐蚀条件下疲劳寿命.通过关键部位细节模拟试件加速预腐蚀及随后的一般环境下疲劳试验,测定了预腐蚀影响系数曲线;通过腐蚀疲劳试验测定了腐蚀疲劳影响系数;通过关键部位大型结构模拟试件预腐蚀-腐蚀疲劳交替验证试验,测定了典型使用情况下的腐蚀综合修正系数,同时用腐蚀条件下民机结构疲劳寿命评定方法针对交替试验情况进行了评定,结果对比表明该评定方法是合理、可行的.并给出了机翼弦向对接部位典型使用情况下的疲劳寿命评定结论.      

飞机结构多部位损伤发生的可能性分析

基于疲劳统计学与断裂力学的基础,利用已有的飞机单细节结构试验结果,提出一种定量计算飞机结构发生多部位损伤(MSD,Multiple Site Damage)可能性的方法.该方法简化了飞机结构发生MSD可能性的计算,为飞机结构的安全性评估提供基础.该方法认为单细节的裂纹萌生寿命服从正态分布或对数正态分布.对于多细节的飞机结构,到某一时刻,当2个或2个以上细节萌生裂纹时,则认为该结构发生了MSD.给出了具体的方法介绍和理论推导,并给出了一个具体的计算示例,得到MSD产生概率与应力水平的关系曲线.计算结果表明,该方法计算合理,较符合实际情况,利于工程应用.      

基于威布尔分布的C-T曲线通用性分析

为研究载荷谱、恒幅应力水平及裂纹尺寸对疲劳寿命预腐蚀影响系数C(T)的影响,建立了基于疲劳寿命服从威布尔分布的C(T)对比法.地面停放预腐蚀对结构疲劳寿命的影响规律可以用C-T曲线表示,当预腐蚀疲劳寿命位于长寿命段,常假定其服从威布尔分布,C(T)为预腐蚀后和未腐蚀结构特征寿命的比值.取预腐蚀疲劳寿命分布函数的形状参数为材料常数,采用极大似然方法估计特征寿命,得到其分布特性,从而建立了C(T)估计量的分布特性,构造了不同环境下的C(T)统计对比法,用于C-T曲线通用性分析. 试验数据分析表明,当取疲劳寿命服从威布尔分布时,C-T曲线与载荷谱、应力水平及裂纹尺寸基本无关.     

Using high-energy proton fluence to improve risk prediction for consequences of solar particle events

The potential for exposure to large solar particle events (SPEs) with high energy levels is a major concern during interplanetary transfer and extra-vehicular activities (EVAs) on the lunar and Mars surface. Previously, we have used data from the last 5 solar cycles to estimate percentiles of dose to a typical blood-forming organ (BFO) for a hypothetical astronaut in a nominally shielded spacecraft during a 120-d lunar mission. As part of this process, we made use of complete energy spectra for 34 large historical SPEs to calculate what the BFO mGy-Eq dose would have been in the above lunar scenario for each SPE. From these calculated doses, we then developed a prediction model for BFO dose based solely on an assumed value of integrated fluence above 30 MeV (Φ₃₀) for an otherwise unspecified future SPE. In this study, we reasoned that since BFO dose is determined more by protons with higher energies than by those with lower energies, more accurate BFO dose prediction models could be developed using integrated fluence above 60 (Φ₆₀) and above 100 MeV (Φ₁₀₀) as predictors instead of Φ₃₀. However to calculate the unconditional probability of a BFO dose exceeding a pre-specified limit (“BFO dose risk”), one must also take into account the distribution of the predictor (Φ_30,Φ₆₀, or Φ₁₀₀), as estimated from historical SPEs. But Φ₆₀ and Φ₁₀₀ have more variability, and less available historical information on which to estimate their distributions over many SPE occurrences, than does Φ₃₀. Therefore, when estimating BFO dose risk there is a tradeoff between increased BFO dose prediction at a given energy threshold and decreased accuracy of models for describing the distribution of that threshold over future SPEs as the threshold increases. Even when taking the second of these two factors into account, we still arrived at the conclusion that overall prediction improves as the energy level threshold increases from 30 to 60 to 100 MeV. These results can be applied to the development of approaches to improve radiation protection of astronauts and the optimization of mission planning for future space missions.     

用非线性加速模型评估步降应力加速退化数据

基于累积损伤等效方法提出一种能够描述产品性能非线性退化过程的分段非线性加速退化模型(SNADM,Segmented Nonlinear Accelerated Degradation Model),有效解决了产品性能退化率为时变函数时其寿命难以准确评估的问题.推导了总体累积退化量函数的分段表达式,结合非线性函数和加速方程得到SNADM的表达式;用数值迭代法对SNADM进行参数辨识进而对贮存条件下产品退化轨迹统计量函数进行外推,由产品退化量分布随机过程类型确定可靠度函数,再结合失效阈值对产品贮存寿命进行评估.对某导弹制冷器进行了步降应力加速退化试验,评估结果验证了该方法的有效性和正确性.      

变更载荷谱情况下的耐久性分析技术与应用

针对全尺寸飞机结构疲劳(耐久性)试验过程中更改载荷谱情况下对全尺寸结构疲劳试验机(单机)进行耐久性评定的需求,基于耐久性分析的概率断裂力学方法和改进的裂纹萌生方法,提出了综合不同谱下耐久性试验数据集确定描述结构细节原始疲劳质量的当量初始缺陷尺寸分布的方法,给出了载荷谱变更情况下计算各应力区裂纹超越概率的损伤累加方法,从而建立了能够准确预测载荷谱变更情况下结构经济寿命的耐久性评定方法.这种方法已成功应用于某型飞机结构全尺寸试验中更改载荷谱情况的耐久性评定,有着重要的工程应用价值.      

Explicit expression of collision probability in terms of RSW and NTW components of relative position

The existing analytical and numerical computing methods for collision probability (P_c) provide sufficiently accurate results, but do not reveal the direct connection between P_c and conjunction geometry or error covariance. This paper derived an explicit expression of P_c under the circular orbit assumption, based on analysis of closest approach distance and Chan’s analytical formulae for P_c. The P_c was expressed as an explicit function of the radial, in-track, cross-track components of relative position and error covariance. The explicit expression is simple and compact, relates P_c with components of relative position, which are two kinds of important conjunction risk criteria. By introducing non-zero flight-path angle and ratio of velocity’s magnitude, a modified expression of P_c was presented for objects in eccentric orbits. For objects with eccentricity less than 0.01 (which account for 62% of all LEO objects), the relative error of the explicit expression is less than 0.107, or 0.252 for typical conjunction cases. What really matters in conjunction risk assessment is the order of magnitude rather than the specific value of P_c, the precision of the explicit expression is sufficient for conjunction risk assessment and decision-making for most LEO objects.     

Direct and indirect estimates of turbulence around the turbopause

Direct and indirect estimates of turbulence parameters at altitudes 80–120 km are reviewed. It is shown that there are contradictions in data on absolute value, shape, seasonal variations etc. of eddy diffusion coefficient K_t revealed or accepted by different authors. The strongest contradiction is in the views on the seasonal variations of turbulence. Possible explanation may be connected with the correct account for mean motions. Data on turbopause height obtained from neutral composition data (Ar, N₂) are discussed. The revealed reverse connection of this height with the temperature at 120 km is discussed in terms of K_t dependence on temperature gradient.