应变疲劳等损伤曲线及其应用

利用疲劳损伤的剩余寿命定义，构造了应变疲劳等损伤曲线，并给出了其近数学描述，通过等损伤曲线，研究了应变疲劳累积损伤规律，建立了应变疲劳累积损伤公式。利用该公式来估算变幅应变疲劳寿命，仅需用材料的ε－Ｎ曲线，十分方便；其有效性得到２０２４－Ｔ４铝合金分级加载应变疲劳试验数据的验证。     

飞机重心过载谱低载截除水平试验

飞机重心过载谱的低载截除水平不能像应力谱那样可以根据结构材料的疲劳极限直接确定,而通过疲劳试验设计和分析,可以获得准确的疲劳损伤变化趋势,进而确定过载谱低载截除水平.用不同的截除水平依次截除原始过载谱从而得到一系列过载截除谱,加速后在MTS810疲劳试验机上对标准试件进行周期加载,从各组试件疲劳寿命的变化趋势中寻找规律并确定最佳截除水平点.试验结果表明,对于某型直升机的过载谱,其循环数量截除水平点可以确定为300次/飞行小时,对应的过载门槛值截除水平点为0.086 2g.疲劳试验不仅提供了确定过载谱低载截除水平的途径,还揭示了随机谱中略小于疲劳极限的个别循环仍可以产生疲劳损伤的事实.     

基于时频域转换及雨流法的电子设备随机振动概率疲劳损伤预测

针对电子设备随机振动疲劳损伤存在高度的不确定性问题,提出了一种基于频时域转换及雨流法的概率疲劳损伤预测方法,用于预测某航空电子设备在特定随机振动载荷条件下的疲劳损伤分布。通过采用“等效单元谱”近似计算,本文提出的方法能够在短时间内给出电子设备的损伤概率分布,且计算得到的疲劳寿命均值与试验结果吻合较好。因此在开展复杂功率谱密度（Power spectral density, PSD）载荷谱作用下的随机振动疲劳损伤计算时,具有计算效率高、工程适应性强等优势。     

铝合金缺口件载荷谱小载荷删除与试验验证

小载荷删除方法是加速疲劳试验技术中的一种,现有的删除方法往往忽略了结构疲劳性能的随机性。本文将疲劳寿命看作连续的随机变量,采用概率距离定量描述小载荷删除前后疲劳寿命分布的差异程度,以删除谱与原始谱的疲劳寿命同分布为标准作为小载荷删除的方法。该方法考虑了结构疲劳性能的分散性,可根据结构的p-S-N曲线和载荷谱的应力分布函数计算相应的小载荷删除水平。对LC4CS铝合金缺口件在5种载荷谱下进行疲劳试验,结果表明,计算得到的删除谱与原始谱的疲劳寿命同分布,载荷循环数为原始谱的8.4%,节省了试验时间。     

引入三参数S-N曲线的DFR法

将三参数S-N曲线引入传统的细节疲劳额定值DFR(Detail fatigue rating,DFR)法,使之适合于中长寿命区结构的疲劳可靠性分析.文中推导了常幅和多级载荷下结构疲劳可靠寿命的计算公式,给出了由试验数据确定结构DFR值和相关参数的方法.结果表明在中等寿命区,本文提出的方法与原DFR法的计算结果相差不大,并与试验结果符合较好;当长寿命区应力水平造成的疲劳损伤占主要部分时,原DFR法过于保守.     

结构元件疲劳可靠性估算的剩余寿命模型

从安全余量的定义出发，提出了一个估算结构元件疲劳可靠性的剩余寿命模型，基于常幅载荷下，疲劳寿命可用对数正态函数分布描述，本文分析了常幅和变幅载荷作用下材料的疲劳剩余寿命的分布形式，认为可用带位置参数的对数正态函数近似描述。在此基础上，系统阐述了元件在常幅和多级载荷下的疲劳可靠性分析方法。3个算例表明：预测结果与试验结果符合很好，本文给出的剩余寿命模型是合理的。     

无传载紧固孔的疲劳寿命估算

本文根据紧固件与紧固孔的间隙配合、平滑配合或干涉配合情况具有的不同接触应力和干涉应力、应变分析特点,研究了用Neuber方程分析孔边局部应力、应变等循环参数和用Manson-Coffio应变疲劳寿命方程估算无传载紧固孔的痨劳寿命方法。例举的紧固件与紧固孔不同配合试验件的疲劳寿命试验结果与本文利用应力严重系数法分别计算的结果对比表明,本文所述的无传载紧固孔疲劳寿命估算方法与试验结果是比较一致的。这一循环参数分析和疲劳寿命估算方法为典型机翼下壁板结构的疲劳寿命估算建立了基础。     

随机谱下疲劳裂纹扩展的等损伤模型

本文对预测随机谱下疲劳裂纹扩展寿命的等损伤模型进行了较为系统的研讨，在损伤等价原则下导出5种不同形式的等损伤模型，并利用两种材料在两种谱型和两种应力水平下的疲劳裂纹扩展试验数据对其评估。结果表明：对于一般过载效应不强的随机型载荷，等损伤模型的预测精度足以满足工程要求；等损伤模型形式上的不同不会明显影响预测结果。本文还研究了经跑道计数法浓缩处理的简化谱对寿命预测结果的影响。     

结构疲劳细节优化设计及其试验筛选法

为满足结构设计寿命要求，针对结构的疲劳强度薄弱部位，需进行结构疲劳细节优化设计和筛选试验，为此，本文首先提出了某飞机结构的三种疲劳设计形式，并建立其筛选试验新方法，然后，进行了此三种疲劳设计形式的模拟件的筛选试验，在此基础上，进行了筛选试验数据的可靠性分析。分别计算出三种设计形式的疲劳寿命的增益结果。分析结果表明：本文提出的设计方案3效果最优，据此优化出了最佳的疲劳设计形式。     

服役环境下材料S-N曲线的BP模型

目前常规条件下各种金属材料的S—N曲线已基本完备，但是考虑腐蚀环境影响的S—N曲线还很少见。本文研究了在加速腐蚀当量环境谱作用后，LY12-CZ铝舍金材料的S—N曲线随日历年限的变化规律。首先，将试件暴露于加速腐蚀环境中，进行0年、3年、8年和13年的腐蚀试验。其次进行常幅谱下的疲劳试验。试验结果表明：腐蚀环境作用后的疲劳寿命均值随日历年限的增加显著降低，而变异系数呈增长的趋势。鉴于腐蚀环境作用后的S—N曲线具有较强的非线性，本文采用反向传播网络对加速腐蚀后的疲劳试验结果进行训练，建立了日历腐蚀环境下材料S—N曲线的BP模型，仿真结果与试验结果吻合较好。     

基于频域法的随机振动载荷下飞机结构疲劳分析

针对飞机结构疲劳特性,提出了基于频率域信息的随机载荷历程——功率谱密度函数(Power speetraldensity,PSD)估算结构振动疲劳的一种新的计算方法。首先对结构进行频率响应计算,得到结构的传递函数;将此传递函数与输入的功率谱相乘,获得结构的应力功率谱密度;再结合材料参数,选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳强度。对某型飞机机翼,采用本文方法,应用有限元分析(Finite element analysis,FEA)获得了应力响应功率谱密度函数,并对机翼在随机振动载荷下的强度特性进行了模拟与分析,给出了分析结果。     

齿轮抗弯曲疲劳可靠度预测的方法

把齿轮弯曲疲劳失效处理成随机事件，以这个随机事件为研究对象，用齿轮抗弯曲疲劳的累积损伤强度ＫＷ和总疲劳损伤量ＤＷ来描述弯曲疲劳失效随机事件，得出用概率描述的弯曲疲劳的疲劳累积损伤模型。用这个计算模型，提出齿轮抗弯曲疲劳可靠度预测的方法。     

载荷谱型对疲劳损伤分布的影响

疲劳累积损伤分布规律是结构疲劳可靠性分析与设计的关键内容之一。本文考察了疲劳外载荷谱的谱型对疲劳累积损伤分布的影响，定义了任意载荷谱的等效增强和载荷谱的形状因子，给出了一个分析疲劳累积损伤分布的模型，讨论了载荷谱型与疲劳累积损伤分布之间的关系。数值模拟结果表明：谱强度描述了疲劳累积损伤的均值，载荷谱的形状因子描述了疲劳累积损伤的变异系数。     

复合材料层合板冲击及冲击后疲劳寿命预测方法(英文)

现有含冲击损伤复合材料层合板的寿命预测方法是建立在冲击后复合材料层合板的疲劳性能基础之上的,导致模型和方法不具有通用性。因此,针对含冲击损伤的复合材料层合板,基于逐渐累积损伤理论和无损单向板的疲劳特性,建立一种具有普遍适用性的三维逐渐累积损伤的疲劳寿命预测方法。该方法可对不同铺层参数、不同几何尺寸以及不同冲击条件下层合板的疲劳寿命进行预测。为了在缺少冲击试验时也能实现受到冲击载荷后层合板的疲劳寿命预测,对层合板在冲击载荷及冲击后疲劳载荷作用下的破坏进行全程分析,将预测得到的冲击损伤状态用于分析冲击后的疲劳寿命。同时基于全程分析的方法,开发了参数化的复合材料层合结构冲击及冲击后疲劳破坏模拟程序。与试验对比,最大误差为7.78%。     

16MnR钢疲劳统计特性评估的双随机变量方法

严格按照ASTM standard E647-93，对16MnR钢进行了21试件的紧凑拉伸试验，为了描述疲劳裂纹扩展统计特性规律，采用两个随机变量Paris公工描述疲劳裂纹扩展统计特性的方法，为了疲劳统计特性评估，采用了含双随机变量的Paris公式，二阶矩解法，与试验结果比较说明，所用方法的合理性。     

直升机结构腐蚀环境下的日历寿命估算

本文对常规的直升机结构定寿方法进行了改进和发展,综合考虑地面停放与空中环境对飞机结构使用寿命的影响,并依此建立了腐蚀环境影响系数;将Miner理论推广应用于评估腐蚀环境下的结构日历寿命,给出了在给定环境谱与载荷谱下的实际算例,验证了本文方法的可行性。     

基于SFEM的结构元件疲劳可靠性分析

将结构元件的弹性模量、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,将抗拉强度定义为随机变量,采用Monte Carlo随机有限元法(MCSFEM),给出了元件危险点应力的随机分布。由危险点应力分布、材料的p-S-N曲线和Miner理论给出了概率名义应力法,计算常幅载荷下元件的寿命分布,并利用剩余寿命模型计算元件的可靠度。给出了两个算例,结果表明:计算结果与试验结果吻合良好。     

基于物理原型的结构疲劳寿命评估方法

结构所受的真实载荷历程是实现疲劳寿命监控的核心。本文面向结构疲劳寿命在线监测提出了一种基于物理原型的疲劳载荷的反演和寿命评估方法。通过对潜在疲劳危险部位附近的应变场监测,依据结构疲劳危险部位的物理原型,反演结构所受外载荷;然后按照结构疲劳寿命分析方法获得结构的疲劳寿命。完成了一个耳片疲劳寿命在线监测试验,结果表明了本方法的可行性和有效性。