预测结构细节疲劳寿命的能力是现代船舶设计中必不可少的要素。经常进行疲劳分析以确保这些结构的安全性和可靠性。然而,很少有人使用全尺寸测试和仪器来验证疲劳分析预测。本报告提供了 SL-7 级集装箱船上出现疲劳开裂的详细案例。使用船舶服役期间获得的舱口角应变计数据,对原始结构设计和后续修改进行了疲劳损伤评估。提供了评估方法和结果以及相关的海况和应变数据。
初步观察记录于 19 世纪初欧洲工业革命期间。在此期间,多条铁路、重型机车和发动机在经过长时间运行后意外发生故障。1829 年,W.A.S. Albert 在对铁链进行循环载荷试验时发现了这种故障 [1,2]。随后,在 1837 年,他在一本杂志上报道了循环载荷与金属寿命之间的关系。根据这一观察,铸铁车轴设计师 J.V. Poncelet 使用了“fatigare”一词,英国的 F. Brainthwaite 于 1854 年将其命名为疲劳 [3,4]。1842 年,法国凡尔赛附近发生了最严重的铁路灾难之一。途中几台机车的车轴断裂。经 W.J.M. 检查后,英国铁路的 Rankine 发现后,证实车轴发生了脆性断裂 [2]。根据这一观察,August Wöhler 在机车车轴失效方面进行了一些开创性的工作,为疲劳理解奠定了基础。Wöhler 绘制了克虏伯车轴钢数据与应力 (S) 和失效循环数 (N) 的关系图。该图后来被称为 S-N 图 [5,6]。S-N 图可用于预测金属的疲劳寿命和持久极限,即应力的极限阈值,低于该阈值,工程材料将表现出很高或无限高的疲劳寿命。因此,A. Wöhler 被认为是现代疲劳技术的鼻祖 [7]。1886 年,J. Bauschinger 发表了第一篇
图 4-1。典型转子叶片的坎贝尔图 ...................................................................................... 35 图 A-1。交替应力定义 ...................................................................................................... 60 图 A-2。典型 S-N 曲线 .................................................................................................... 61 图 A-3。线性疲劳曲线 ...................................................................................................... 62 图 A-4。Goodman 图 .................................................................................................................... 63 图 B-1。两种钢材在 70 o F 和 –275 o F 下的疲劳裂纹扩展数据(da/dN vs. ΔK)和曲线拟合 ................................................................................................................................ 67 图 B-2。图 2 循环应力示意图 ...................................................................................... 67 图 B-3。损伤容限疲劳寿命管理示意图 .............................................................. 71
与所述低保真方法提供的机会相比,高保真几何方法可能带来的部件疲劳寿命增加很小,而且投资成本要高得多。使用典型的航空航天制造公差范围进行的简单评估表明,部件寿命增量为±5%。这比低保真方法低两个数量级,但投资和所需数据量却大幅增加。这是因为固有材料疲劳性能取决于分子水平的部件几何形状。如果这是可能的,那么对任何飞机部件进行这种详细程度的扫描都会产生大量的数据;飞机结构由多少个部件组成,有多少个自由度?
与所述低保真方法提供的机会相比,高保真几何方法可能增加的部件疲劳寿命很小,而且投资成本要高得多。使用典型的航空航天制造公差范围进行的简单评估表明,部件寿命存在±5%的差异。这比低保真方法低了两个数量级,但投资和所需数据量却大幅增加。这是因为固有的材料疲劳性能取决于分子水平的部件几何形状。如果这是可能的,那么对飞机部件进行任何这种详细程度的扫描都会产生大量的数据;飞机结构由多少个部件组成,有多少个自由度?
摘要 - 焊料疲劳故障是限制微电子流量芯片包装可靠性的主要磨损故障机制之一。焊料疲劳故障发生在裂缝启动并随后通过整个焊接接头传播,从而导致电气开放。焊接关节内的裂纹引发和支撑性是由压力的循环施加引起的,这通常是由于暴露于温度周期所引起的。了解产品使用过程中的热循环与用于测试的加速热循环之间的关系对于预测设备的可靠性至关重要。MIL-PRF-38535是用于综合电路(微电路)制造的指导航空航天和高可靠性的规格,该制造能够列出制造业,合格和认证要求,以在国防逻辑机构(DLA)的(DLA)合格列表(QM)(QML)列表中列出。该standard于2022年11月发布的修订版,首次包括在制造QML平流芯片产品中使用无铅焊合金和有机基质。 因此,对于无铅的平流芯片组件的焊料疲劳,人们非常需要了解实质性的物理(POF)。 本文删除了如何使用有限的元素建模来预测平流芯片包装组件的焊料疲劳。 作者的杠杆疲劳寿命是针对不同流量芯片雏菊链套件配置的,以及疲劳的生命定义并可以在发表的论文中使用。修订版,首次包括在制造QML平流芯片产品中使用无铅焊合金和有机基质。因此,对于无铅的平流芯片组件的焊料疲劳,人们非常需要了解实质性的物理(POF)。本文删除了如何使用有限的元素建模来预测平流芯片包装组件的焊料疲劳。作者的杠杆疲劳寿命是针对不同流量芯片雏菊链套件配置的,以及疲劳的生命定义并可以在发表的论文中使用。然后,作者使用所得的无铅焊料疲劳模型来进行参数研究,以研究不同的模具大小,填充材料属性和包装底物材料的影响。在共晶SN/PB和无铅疲劳寿命预测之间进行了比较。此外,作者还展示了如何将焊料疲劳预测用于使用条件,以便对平流芯片套件组件进行可靠性评估。这最终导致更好地理解焊料合金的影响以及材料选择对航空航天和高可靠性产品的任务生活的影响,这些产品属于MIL-PRF-38535修订中引入的更改M.
疲劳被称为工程结构中失败的主要模式之一,通常会经受循环载荷条件。在工程结构中采用的Al-loys的机械和断裂特性可能会受到严重环境条件(例如恶劣的腐蚀性环境)的运行的影响,从而导致其使用寿命期间结构和组件的成熟失败[1]。因此,为了实现延长寿命,必须提高工程结构的疲劳性能。从历史上看,许多属性和表面处理技术已被开发并实施,以促进工业应用中的疲劳寿命。正在磨削机械技术的一个例子,该技术被广泛用于在各种工业应用中获得延长的疲劳生活。使用这种技术,应消除应力浓度区域,尤其是在焊缝上,以降低局部应力水平,从而增加疲劳寿命[2]。除了含有的技术外,还可以隔离或与机械设计修改一起隔离或结合使用各种表面处理方法。在广泛的工业应用中实施的最著名的表面处理技术是对[3 E 7]的射击[3 E 7],激光冲击式[8 E 10],深冷滚动[11 E 15]和Vibro Peening [16]。但是,不同表面处理技术的复杂性,成本,所需的穿透深度和效率在很大程度上取决于材料特性和操作负载条件。表面处理方法背后的一般思想是引入一个保护性层的压缩残留应力层,该层将减速工程组件或结构的外表面的裂纹启动和传播。此外,在表面处理过程中应变硬化和残留应力的形成将改变冶金特征,因此需要对微结构变化对随后的疲劳行为的影响进行充分研究,并在给定的材料和加载条件下进行理解[1]。已发现适用于制造大型组件和结构的金属添加剂制造(AM)的有效的定向能量沉积(DED)工艺是电线弧添加剂制造(WAAM)技术。这种DED制造技术也可以用于重建和维修目的,可产生近乎形状的组件,而无需进行编组工具或模具。waam提供了巨大的潜力,可以节省成本,交货时间和材料浪费,并提高材料效率和提高的综合性能[17,18]。然而,基于焊接的制造过程引入了残留的压力和折磨,会影响疲劳寿命,并可能促进WAAM内置部分的裂纹启动和传播过程[19 E 21]。另外,WAAM过程的另一个缺点是明显的表面波动,可以在加性
收稿日期:2022年3月15日;接受日期:2022年5月22日摘要由于摩擦、切屑形成和切削区域产生的热量,通过机械加工生产的零件具有残余应力。机械加工过程引起的残余应力对机加工零件的疲劳寿命有很大影响,从而缩短其使用寿命。为了提高机加工零件在实际应用中的性能,例如疲劳寿命、耐腐蚀性和零件变形,应研究和尽量减少残余应力。因此,预测和控制机械加工引起的残余应力对于提高机加工零件的质量非常重要。本文回顾了机械加工引起的残余应力的最新成果,以便进行分析和降低。对残余应力测量的不同方法进行了回顾和比较,包括破坏性方法、半破坏性方法和无损检测 (NDT) 方法,以便进行开发。为了最大限度地减少机加工部件中的残余应力,本研究考察了加工工艺参数、高速加工条件、冷却液、切削刀具磨损、边缘和半径对残余应力的影响。回顾了残余应力的分析和半分析建模、数值和 FEM 模拟技术,包括残余应力建模方法的先进方法,以预测机加工部件中的残余应力。研究了各种合金(如铝合金、生物医学植入材料、难切削材料(如镍基合金、钛基合金、英科乃尔基合金和不锈钢合金)中的残余应力,以提供有效的机加工部件残余应力最小化方法。人们已经意识到,评估和分析已发表论文的最新进展将有助于发展该研究领域。关键词:残余应力;加工操作
提供多学科仿真平台 Simcenter 3D 复合材料解决方案是更大的集成多学科仿真环境的一部分,该环境以 Simcenter 3D Engineering Desktop 为核心,用于集中处理所有 Simcenter 3D 解决方案的预处理/后处理。此集成环境可帮助您实现更快的计算机辅助工程 (CAE) 流程,并简化多学科仿真,例如运动分析和/或复合材料组件的噪声、振动和粗糙度 (NVH) 分析。您还可以使用 Simcenter 3D 耐久性模块验证复合材料结构疲劳寿命,并使用相关性和模型更新工具通过测试结果验证 FE 模型。
