A fatigue damage-cumulative model in peridynamics

While the present structural integrity evaluation method is based on the philosophy of assumed similitude, Fatigue and Damage Tolerance (F&DT) evaluations for next generation of air-vehicles require high-fidelity physical models within cyberspace. To serve the needs of F&DT evaluation in digital twin paradigm, a fatigue damage-cumulative model within peridynamic framework is proposed in this paper. Based on the concept of fatigue element block and damage accumulation law in form of Coffin-Manson relationship, the proposed model applies to both fatigue crack initiation and fatigue crack growth; fatigue crack growth rates under constant-amplitude and simple variable-amplitude block loading cases can be well predicted for three common structural materials without inputs of Paris law parameters. Additionally, the proposed model can also be easily extended to a probabilistic version; for verification, multiple-site-damage problems are simulated and the statistic nature of fatigue process in experiments can be well captured. In the end, main features of the proposed model are summarized, and distinctions from the other models are discussed. There may be a potential for the peridynamic damage-cumulative model proposed in this work to numerically predict fatigue problems in digital twin paradigm for future generations of aerospace vehicles.     

基于可靠性增长预测模型的航空发动机可靠性评估

通过可靠性增长预测模型充分利用定型前内场台架试验及外场试飞提供的大量数据对技术状态不断变化的发动机进行可靠性评估,并与经典的累计平均故障间隔时间(MTBF)估算值作了比较,结果表明:传统的累计MTBF评估方法没有考虑研制过程中技术状态的不断变化和可靠性不断增长的情况,故评估的可靠性值不符合实际情况;而可靠性增长预测模型合理、有效、实用.      

断裂性能试验及裂纹扩展寿命分析

通过断裂性能试验确定了某型直升机部件金属材料的断裂韧性和裂纹扩展门槛值,采用多元线性回归方法拟合得到裂纹扩展速率方程的材料常数。采用不同的裂纹分析方法进行了损伤容限分析。研究结果表明：对此型直升机部件的金属材料来讲,应力强度因子变程门槛值对应的应力比上截止限取0．7是合理的;低于安全疲劳极限的小载荷对裂纹扩展寿命有较大影响,尤其是按安全疲劳极限截除小载荷对裂纹扩展寿命的影响是非常显著的,当截除标准低于0．8倍的安全疲劳极限时,裂纹扩展寿命的差别不是很显著。     

基于新Dirichlet先验分布的超参数确定方法研究

研究了基于新Dirichlet先验分布的Bayesian可靠性增长模型的超参数 确定方法,该方法将专家经验表示为均匀分布,以先验参数为变量,将均值作为约束条件、 方差作为目标,利用最优化方法求出与该均匀分布最为接近的Beta分布,解决了由于新
Dirichlet先验分布超参数物理意义不明确而难以确定的问题。针对后验积分难以计算的问 题,采用WinBUGS软件建立了新Dirichlet先验分布的Bayesian可靠性增长模型,该模型思路 清晰、简单易行,提高了计算的精度,实例证明了该模型在可靠性应用中的直观性与有效性 。     

激光冲击处理对铝合金疲劳扩展速率影响的研究

研究了激光冲击处理对2024-T62铝合金疲劳裂纹扩展速率的影响,并探讨了将其作为止裂工艺的可行性。疲劳裂纹扩展试验结果表明：激光冲击处理可以显着地降低疲劳裂纹扩展速率,作为止裂工艺是可行的。     

对 GJB/Z77 多台同型产品增长模型的分析

GJB/Z77的附录A中,阐述了如何应用AMSAA模型进行多台同型产品的可靠性增长,给出了趋势检验、参数估计和拟合优度检验的方法,并提供了一个实例。对该模型进行了分析,指出GJB/Z77中存在的错误。     

InxGa1-xAs材料在多结空间太阳电池中的应用进展

In_xGa_(1-x)As材料具有独特的物理特性,可以通过调节In和Ga的组分来改变材料的带隙宽度Eg。该材料自进入多结空间太阳电池领域以来,就受到了广泛的关注。因此,In_xGa_(1-x)As材料有望成为未来多结空间太阳电池领域中的重要研究对象。本文首先介绍了InGaAs材料的生长工艺及其在多结空间太阳电池领域中的应用情况和研究现状,同时讨论了材料的外延生长工艺以获得高质量含InGaAs材料的多结太阳电池。此外,介绍了近年来InGaAs材料在高效多结空间太阳电池领域的研究进展,并对其抗辐照性能进行了简述。大量研究表明:InGaAs材料的使用可以进一步提升多结空间太阳电池的光电转换效率,达到提升卫星有效载荷的目的。     

掺杂nc-Si:H薄膜中纳米硅晶粒的择优生长

发现PECVD生长的系列掺杂氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜中纳米硅晶粒(nc-Si)有择优生长的趋势.用Raman、XRD、AFM、HRTEM等方法研究其微观结构时发现:掺磷的nc-Si:H薄膜XRD 峰位的二倍衍射角约为33°.掺硼nc-Si:H薄膜的XRD峰位的二倍衍射角约为47°.用自由能密度与序参量的关系结合实验参数分析得到:较高的衬底温度引起序参量改变,使掺磷nc-Si:H薄膜中nc-Si的晶面择优生长.适当的电场作用引起序参量改变,导致掺硼nc-Si:H薄膜在一定的自由能密度范围内nc-Si的晶面择优生长.      

考虑小裂纹特性的裂纹扩展数值分析方法及实验验证

为了对工程断裂关键件进行全面的损伤容限分析,需要发展一种能够考虑小裂纹阶段的疲劳裂纹扩展数值分析方法。在Paris公式的基础上基于镍基粉末高温合金小裂纹扩展行为特点,提出了一种小裂纹加长裂纹阶段的裂纹扩展物理力学过程描述,并以此建立了裂纹扩展速率模型。同时考虑到工程应用,将该模型通过FRANC3D软件的用户子程序,与有限元方法结合,构建了一种可分析实际工程结构例如航空发动机涡轮盘上疲劳裂纹扩展的数值分析方法。针对带初始缺陷的FGH96合金标准试棒进行了裂纹扩展数值分析,并与开展的裂纹扩展寿命实验进行了对比。数值计算结果与实验结果吻合较好,表明该方法能够充分考虑小裂纹阶段的裂纹扩展行为特点,适用于分析工程结构疲劳裂纹扩展的全过程。     

劲条止裂性能的分析方法

对于含裂壁板，采用劲条进行局部加强，可以阻止或延缓裂纹的扩展。本文对此作了理论分析，提出了劲条跨过裂纹对称加强时，裂纹尖端、劲条与壁板胶结界点以及劲条端点处应力强度因子的计算方法。在此基础上，通过数值计算，考察了劲条的刚度参数以及问题的一些几何特征参数对劲条止裂性能的影响规律。结果表明，本文方法对于劲条止裂性能的分析是有效的，它不仅能够准确地处理其中的应力奇异性问题，而且运算快速省时，便于进行优化设计。