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World File Search System疲劳裂纹
使用有限元分析研究曲轴故障分析
摘要。曲轴是内燃机的关键部件之一，需要有效和精确的工作。在本研究中，研究的目的是识别曲轴中的应力状态，并通过有限元分析解释汽车曲轴的故障和曲轴的疲劳寿命。使用 SolidWorks 设计和开发曲轴模型的 3D 实体造型。对 L 型双缸曲轴进行静态结构和动态分析，以确定曲轴关键位置的最大等效应力和总变形。使用疲劳工具在动态载荷条件下对模型进行测试，以确定疲劳寿命、安全系数、等效交变应力和损伤。本研究的结果表明，曲轴有明显的疲劳裂纹，属于疲劳断裂。疲劳断裂的发生只是由于在循环弯曲和扭转作用下润滑孔边缘的扩展和起始裂纹所致。总体而言，曲轴在静态和疲劳载荷下都是安全的。在动态分析中，应避免频率响应曲线中获得的临界频率，否则可能会导致曲轴失效。
第十一章 - 腐蚀疲劳 - WIT Press
腐蚀疲劳被公认为是一种重要现象，在特定条件下，它会导致结构意外开裂和失效。这些条件取决于材料、循环载荷和相关环境的特定组合，而这些组合又分别代表了腐蚀疲劳问题的冶金、机械和物理化学（水溶液中的电化学）成分。自第一次世界大战期间最早的研究以来，尤其是在过去的四十年里，人们在理解腐蚀疲劳现象方面取得了重大进展。然而，尽管取得了进展，研究人员仍远未解决与腐蚀疲劳相关的许多问题。目前，尚未确定有效的预防腐蚀疲劳失效的方法，也无法预测哪些材料和环境的组合会在使用条件下导致强烈的腐蚀疲劳。腐蚀疲劳理论远非全面。人们对腐蚀疲劳裂纹扩展的基本机制知之甚少，对环境加速这种裂纹扩展的机制知之甚少。本文的目的是概述有关腐蚀疲劳裂纹扩展现象及其机制的当前知识状态和当前争议。
曲轴失效分析的有限元分析研究
摘要。曲轴是内燃机的关键部件之一，需要高效、精确地工作。本研究的目的是通过有限元分析确定曲轴中的应力状态，并解释汽车曲轴的故障和曲轴的疲劳寿命。使用 SolidWorks 设计和开发了曲轴模型的 3D 实体造型。对 L 型双缸曲轴进行静态结构和动态分析，以确定曲轴关键位置的最大等效应力和总变形。使用疲劳工具在动态载荷条件下测试模型，以确定疲劳寿命、安全系数、等效交变应力和损伤。本研究的结果表明，曲轴有明显的疲劳裂纹，属于疲劳断裂。疲劳断裂的发生仅归因于在循环弯曲和扭转下润滑孔边缘的扩展和起始裂纹。总体而言，曲轴对于静态和疲劳载荷都是安全的。在动力学分析中，应避开频响曲线中得到的临界频率，否则可能造成曲轴失效。
2024铝合金板铆接接头疲劳寿命预测
本文旨在对2024铝板铆接接头的疲劳寿命和疲劳裂纹扩展路径进行数值研究。为此，根据现场观测，获得影响疲劳寿命的参数。研究了相关的几何参数，例如铆钉杆长度、孔径和尺寸公差，以及铆钉的位置模式和铆钉接头的材料。在本研究中，使用有限元方法进行建模以计算等效塑性应变。为此，使用三维弹塑性模型进行模拟。从本研究中的有限元方法获得的信息使得将铆钉放置在这种类型的接头中以用于航空航天工业等高安全性结构成为可能。鉴于2024铝板裂纹扩展问题的重要性，掌握了问题的几何和物理参数，目标是实现铆接接头裂纹扩展和疲劳寿命的精确路径。采用边界元法对试样进行疲劳裂纹扩展模拟，利用边界元法确定了不同加载模式下的应力强度因子，结果表明几何参数和铆钉材料对铝板疲劳裂纹有显著影响。
结构钢的磁性，用于有限元法模拟裂纹监测
摘要 金属磁记忆法是一种监测钢结构疲劳裂纹的新技术，可通过最大限度地减少检查来降低运营费用并提高安全性。可以通过测量由地球磁场和永久磁化引起的自磁漏通来识别裂纹的几何形状。有限元法可用于模拟裂纹周围的感应磁场，以帮助解释自磁漏通测量，但不清楚应使用哪种材料特性。本研究旨在确定结构钢的磁导率，以便通过有限元法准确模拟裂纹周围的感应磁场。从两块方形钢板上方的测量中提取感应磁场，一块没有缺陷，一块有直缝，并与相对磁导率的有限元结果进行比较。对于两个板，都可以发现均匀的相对磁导率，实验结果和数值结果非常吻合。对于无缺陷且相对磁导率为 350 的板，误差在 20% 以内，并且集中在板的边缘周围。对于有缝隙且相对磁导率为 225 的板，误差在 5% 以内。
试样几何形状对铸造和锻造钛基和镍基合金疲劳裂纹扩展速率的影响
假设线性弹性断裂力学，无论机体几何形状如何，具有相同应力强度因子的两个裂纹将以相同的速率扩展。然而，在 GKN Aerospace，对铸件制成的 C(T) 和 Kb 试样进行疲劳裂纹扩展试验的结果显示，疲劳裂纹扩展速率存在明显差异，其中 Kb 试样中的裂纹扩展速度快于 C(T) 试样中的裂纹。已经研究并量化了这些观察到的差异。对于疲劳裂纹扩展试验，在 R = 0 的脉动拉伸下加载的开裂 Kb 试样的裂纹扩展速度比 C(T) 试样中的裂纹快 3.6 倍，这是在所有试验温度下和材料 Ti-64、Ti-6242 和 IN-718 的平均值。已经使用锻造的 Ti-64 和 IN-718 制成的 C(T) 试样进行了新的疲劳裂纹扩展试验，并将其与锻件制成的 Kb 试样的疲劳裂纹扩展速度进行了比较。发现锻件制成的 Kb 和 C(T) 试样的疲劳裂纹扩展速率差异非常小。
航空航天结构中的材料退化和疲劳
本报告总结了普渡大学工程与科学学院在为期四年的 AFOSR 大学研究计划期间进行的研究，该计划重点关注处理老化飞机的基本问题。该计划的协调目标分为四个主要类别：损伤发展、裂纹扩展和相互作用预测、故障预防技术和高级分析方法。损伤发展目标解决了腐蚀、疲劳裂纹形成 MI 和微动磨损的失效机制。裂纹扩展和相互作用任务的总体目标是开发预测服务引起的裂纹扩展的技术，并确定大面积开裂对损伤容限的影响。故障预防项目的主题是制定程序，通过延迟服务引起的损坏、修复有裂纹的结构以及采用机队跟踪方法对机队内的维护行动进行优先排序，从而延长“老旧”飞机的使用寿命。最后，研究旨在开发其他研究任务中使用的“高级”分析方法。这些项目涉及在各种材料评估和结构分析中添加统计成分，并制定与飞机材料和结构相关的延性断裂标准。
翼盒拼接接头结构分析...
通常使用拼接来保持机翼蒙皮的空气动力学表面整洁。机翼是飞机产生升力的最重要的部件。机翼的设计因飞机类型和用途而异。翼盒有两个关键接头，即蒙皮拼接接头和翼梁拼接接头。内侧和外侧部分的顶部和底部蒙皮通过蒙皮拼接连接在一起。内侧和外侧的前翼梁和后翼梁通过翼梁拼接连接在一起。蒙皮承受机翼中的大部分弯曲力矩，而翼梁承受剪切力。本研究对机翼蒙皮的弦向拼接进行了详细分析。拼接被视为在机翼弯曲引起的平面内拉伸载荷作用下的多排铆钉接头。对接头进行了应力分析，以预测旁路载荷和轴承载荷引起的铆钉孔处应力。应力是使用有限元法在 PATRAN/NASTRAN 的帮助下计算的。疲劳裂纹将出现在机身结构中高拉伸应力的位置。此外，研究了这些位置总是高应力集中的位置。结构构件的寿命预测需要一个疲劳损伤累积模型。各种应力比和局部的应力寿命曲线数据
断裂力学参数和疲劳理论演化模型的综合推导：基础综述
摘要 裂纹的存在会导致结构钢在临界屈服强度以下失效。本文的主要目的是简化和整合应力集中、断裂应力、应力强度因子、裂纹尖端张开位移和 J 积分参数的数学推导，从第一原理开始，并应用于疲劳。本文解释了从理论概念中断裂力学参数的数学推导，包括使用基于应变的方法预测疲劳寿命的替代方法。只有当缺口半径远大于零时，缺口周围的应力集中才会发生，当裂纹尖端半径等于零时，尖锐裂纹处的应力场会显示奇异性。此外，钝化裂纹尖端违反了应力奇异性，而裂纹尖端张开位移和 J 积分参数显示了裂纹延伸超过零裂纹尖端半径的解，因此用于表征具有钝化裂纹尖端的材料应力场。本文强调了使用 J 积分和裂纹尖端张开位移参数而不是应力强度因子来表征疲劳裂纹扩展的好处。本文将主要使核能、航空、石油和天然气行业的工程师和专家受益。
缺口、名义应力、疲劳强度折减系数和恒定/可变振幅多轴疲劳载荷
机械组件和结构的组成结构元件具有复杂的几何形状，导致局部应力/应变集中现象。这些带缺口的结构部件经常受到随时间变化的载荷，这可能导致疲劳裂纹的产生和扩展。在非常特殊的情况下，使用中的载荷路径包括恒幅 (CA) 疲劳循环。然而，在大多数实际情况下，结构部件受到变幅 (VA) 载荷谱的影响。除此之外，疲劳设计问题进一步复杂化，因为一般来说，实际使用中的载荷历史本质上是多轴的。就受到 CA 多轴疲劳载荷的无缺口金属材料而言，对现有技术的检查表明，使用各种设计标准可以达到良好的精度水平 [1] 。然而，尽管设计可靠性如此令人鼓舞，但显然还需要做更多的工作，以便更好地将材料微观结构的影响纳入疲劳设计过程 [2] 。在此背景下，关键问题是具有不同延展性的材料对施加载荷历史的非比例性程度表现出不同的敏感性 [3] 。虽然已经进行了大量工作来研究普通金属材料的多轴疲劳行为，但迄今为止，国际科学界尚未对多轴疲劳行为进行深入研究。