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船舶结构疲劳的数字孪生 - CANDIS PDF 服务
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通过疲劳评估考虑跳动... - Amarun
感谢卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 钢铁、木材和砖石研究中心 1 的 Jennifer Hrabowski 和 Stefan Herion 为我提供了在我们研究所工作的机会。感谢 Thomas Ummenhofer 教授为我提供机会加入他的团队进行研究，并更好地理解应用数学的含义。
已发表版本的引用 (APA)：Keller, S.、Horstmann, M.、Kashaev, N. 和 Klusemann, B. (2019)。经实验验证的多步模拟策略可预测激光冲击喷丸后残余应力场中的疲劳裂纹扩展速率。国际疲劳杂志，124，265-276。https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2018.12.014
对于损伤容错设计 [1] 来说，疲劳和腐蚀是航空工业 [2] 中两个主要故障原因。激光冲击喷丸 (LSP) 是一种表面处理技术，可在易受疲劳现象影响的关键区域引入具有较大穿透深度的压缩残余应力。这些压缩残余应力可能导致疲劳裂纹扩展 (FCP) 延缓，如由 AA2024-T3 [3] 组成的 M(T) 试样或搅拌摩擦焊接的 AA7075-T7351 [4] 所示。然而，压缩残余应力的产生总是会导致结构内的拉伸残余应力以保持应力平衡。这些拉伸残余应力可能会导致 FCP 速率加速。因此，准确了解施加的残余应力场并预测由此产生的 FCP 速率对于保证有效和优化地应用 LSP 是必要的。 FCP 模拟中经常采用的一种策略是计算疲劳载荷循环的最小和最大应力强度因子，并使用这些应力强度因子作为 FCP 方程的输入[5–8]。所应用的 FCP 方程将裂纹尖端的应力强度因子与 FCP 速率联系起来。这项工作应用了 Paris 和 Erdogan [9] 开发的第一个 FCP 方程、Walker 方程 [10]，例如，该方程成功应用于激光加热引起的残余应力场 [11]，以及 NASGRO 方程 [12]，该方程现在经常用于预测 FCP 速率 [5–7]。不同的 FCP 方程具有不同的计算精度和不同的计算效率。
经实验验证的多步模拟策略可预测激光冲击喷丸后残余应力场中的疲劳裂纹扩展速率
对于损伤容限设计 [1] 来说，疲劳和腐蚀是航空工业 [2] 中两个主要故障原因。激光冲击喷丸 (LSP) 是一种表面处理技术，可在易受疲劳现象影响的关键区域引入具有较大穿透深度的压缩残余应力。这些压缩残余应力可能导致疲劳裂纹扩展 (FCP) 延缓，如由 AA2024-T3 [3] 组成的 M(T) 试样或搅拌摩擦焊接的 AA7075-T7351 [4] 所示。然而，压缩残余应力的产生总是会导致结构内的拉伸残余应力以保持应力平衡。这些拉伸残余应力可能会导致 FCP 速率加速。因此，准确了解施加的残余应力场并预测由此产生的 FCP 速率对于保证有效且优化地应用 LSP 是必要的。 FCP 模拟中常用的一种策略是计算疲劳载荷循环的最小和最大应力强度因子，并将这些应力强度因子用作 FCP 方程的输入 [5–8] 。所应用的 FCP 方程将裂纹尖端的应力强度因子与 FCP 速率联系起来。这项工作应用了 Paris 和 Erdogan [9] 开发的第一个 FCP 方程、Walker 方程 [10] ，例如，该方程在激光加热引起的残余应力场中成功应用 [11] ，以及 NASGRO 方程 [12] ，该方程现在
基于脑电图信号的多重有限穿透水平可视性图用于驾驶员疲劳检测
驾驶员疲劳是导致道路交通事故的重要因素，驾驶员疲劳检测因其重要性而引起了广泛关注。尽管已经提出了许多方法来完成这项具有挑战性的任务，但疲劳机制的特征仍在很大程度上有待研究。为了解决这个问题，我们在本文中开发了一种新颖的多重有限穿透水平可视性图 (Multiplex LPHVG) 方法，该方法不仅可以检测疲劳驾驶，还可以探究大脑疲劳行为。重要的是，我们使用我们的方法从不同受试者在警觉和疲劳驾驶状态下执行模拟驾驶任务时记录的 EEG 信号构建大脑网络。然后，我们使用聚类系数、全局效率和特征路径长度来表征从不同大脑状态下生成的网络的拓扑结构。此外，我们将平均边重叠与网络测量相结合以区分警觉和精神疲劳状态。高精度分类结果清楚地证明并验证了我们的多路复用 LPHVG 方法在脑电信号疲劳检测中的有效性。此外，我们的研究结果还表明，随着大脑从警觉状态转变为精神疲劳状态，聚类系数显著增加，这为疲劳驾驶相关的大脑行为提供了新的见解。
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。
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，无论物体的几何形状如何，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测试的结果显示，疲劳裂纹扩展速率存在明显差异，其中 Kb 试样中的裂纹比 C(T) 试样中的裂纹扩展得更快。这些观察到的差异已经过研究和量化。对于疲劳裂纹扩展测试，在 R = 0 的脉动拉伸下加载的破裂 Kb 试样的裂纹扩展速度是 C(T) 试样中裂纹的 3.6 倍，在所有测试温度和材料 Ti-64、Ti-6242 和 IN-718 上取平均值。使用锻造的 Ti-64 和 IN-718 制成的 C(T) 样品进行了新的疲劳裂纹扩展测试，并与锻件制成的 Kb 样品的疲劳裂纹扩展率进行了比较。发现锻件制成的 Kb 和 C(T) 样品之间的疲劳裂纹扩展率差异非常小。
疲劳裂纹扩展评估及抗疲劳性...
摘要................................................................................................................................ i
一种计算高效的疲劳粘结区模型
术语：a cz ，粘结区长度；D c ，循环损伤；D s ，静态损伤；E ，弹性模量；K coh ，粘结刚度；G c ，单位面积总耗散能量；G p ，单位面积粘结区耗散塑性能量；N ，循环次数；N f ，粘结单元失效的循环次数；Δ N ，荷载包络线内的循环次数；N u ，所需的损伤更新次数；Γ o ，临界粘结能；δ c ，临界分离；δ 1 ，线性和梯形模型的形状参数；δ 2 ，梯形模型的第二个形状参数；δ p ，塑性分离；δ cyc ，循环分离；δ cyc max ，加载循环中达到的最大分离；δ ，CE 中的分离； δ max ，卸载开始时的分离；σ c ，临界内聚应力；σ ，内聚应力；σ Y ，屈服应力；σ max ，卸载开始时的应力；ϑ ，泊松比 缩写：CE，内聚元素；CZ，内聚区；CZM，内聚区模型；LEFM，线弹性断裂力学；TCZM，梯形内聚区模型；TSL，牵引分离定律
眼球运动特征反映年轻人和老年人的疲劳发展
长时间使用电脑会导致疲劳，尤其是老年人。本研究调查了眼球运动特征与疲劳发展的关系。20 名年轻人和 18 名老年健康成年人被招募来执行一项长时间的功能性电脑任务，同时记录他们的眼球运动。该任务持续 40 分钟，涉及 240 个周期，分为 12 个部分。每个周期由一系列操作组成，包括记忆一个模式、一个清除期，以及用电脑鼠标复制该模式。参与者在每个部分之后评估他们感觉到的疲劳程度。计算了每个任务部分的眨眼持续时间 (BD) 和频率 (BF)、扫视持续时间 (SCD) 和峰值速度 (SPV)、瞳孔扩张范围 (PDR) 和注视持续时间 (FD) 的平均值以及基于点击速度和准确度的任务表现。对疲劳的主观评价增加表明疲劳正在发展。在年轻人和老年人中，BD、BF 和 PDR 随着时间的推移而增加，而 SPV 和 SCD 则减少。与年轻人相比，老年人的 FD 更长、SCD 更短、任务表现更差。本研究结果提供了一种可行的方法来开发基于眼动测量的计算模型，以跟踪计算机工作期间的疲劳发展。