本文概述了美国海岸警卫队的疲劳寿命评估项目 (FLAP) 及其结果在国家安全巡逻艇级船体结构生命周期管理中的应用。FLAP 仪器的关键测量之一包括基于雷达的波浪数据测量系统。这些测量用于确定巡逻艇在服役前五年遇到的运行概况和波浪统计数据。将此信息与设计假设进行比较,以了解设计、实际操作和对长期疲劳损伤预测的影响之间的差异。讨论了操作员的影响。模型测试、专门试验和长期监测为分析和预测的局限性提供了宝贵的见解。讨论了基于可靠性的疲劳寿命预测方法,以及如何使用它们来评估疲劳生命周期管理的选项以及在设计早期考虑疲劳的投资回报率 (ROI)。最后,本文给出了结论和建议,以推进光谱疲劳方法,从而以经济的方式管理船舶结构疲劳。
疲劳寿命预测中常用的模型基于以不同方式计数的循环。最常用的方法是基于雨流计数,它以非常特殊的方式处理应力历史。这种方法有三个主要缺点。这是一种从连续变化的应力曲线产生循环的临时方法。它以非常严格的方式在循环计数中引入记忆,并且算法相当复杂。另一方面,基于平交点的模型易于应用,但平交点谱不包含足够的应力历史信息。这里提出了一个模型,其中损伤累积取决于实际的平交点和压缩在状态变量中的应力历史。提出的模型具有以下属性。当总损伤超过给定值时,就会发生故障。每次应力变化都会导致非负损伤,这种损伤仅取决于实际应力、其变化和应力状态变量。在特定应用中,状态变量可以解释为裂纹的张开应力。该模型是时不变的,即如果时间尺度发生变化,损伤不会改变。因此,寿命由应力的最大值和最小值序列决定。通常,状态变量的动态必须是时不变的和稳定的,即平稳和遍历的随机应力函数应生成平稳和遍历的状态变量。在这种情况下,可以根据损伤强度来预测疲劳寿命,损伤强度是单位时间的预期损伤。
能够评估结构在受到尖峰态随机激励的情况下的疲劳寿命的主要好处之一是创建加速测试定义。这个想法是将特定的峰度值与给定的功率谱密度 (PSD) 相关联,以减少暴露时间,同时包含与原始稳态和高斯随机测试相同的疲劳损伤潜力。在实践中,工程师将能够模拟某些商用振动控制系统的峰度控制能力对被测设备所经历的疲劳损伤的影响。此过程将使用基于 FE 的疲劳分析工具实现,其中用户指定激励 PSD、峰度值和 FE 结果文件,该文件表示将激励与测试物品的 FE 模型的每个节点或元素处的应力响应联系起来的频率响应函数。获得应力响应 PSD 和相关响应峰度,并提取统计雨流直方图。然后通过将统计雨流直方图与材料疲劳曲线相关联来得出疲劳寿命估计值。
铝是一种轻质材料,其密度(2.7 g/cm 3)大约比铁、铜和黄铜等材料低三倍。它在空气、水和海水等各种环境条件下以及在不同化学物质的作用下都表现出完美的耐腐蚀性。此外,它还具有美观、可加工、高电导率和热导率等吸引人的特性。由于其物理、机械和摩擦学特性,它在汽车工业和飞机中非常常用 [1-3]。铝合金 1100 和 1050 特别用于不需要高强度但需要高成形性和耐腐蚀性的工业。它们用于在薄板金属件、通过深拉和旋压工艺制造的管道和通用容器、热交换器、焊接组件、车辆板和照明(如光反射器)中运输化学品和食品 [2, 3]。
哲学博士学位论文 非高斯随机激励下的疲劳寿命 Frédéric Kihm 本论文介绍了分析机械部件在各种随机激励和随后的机械振动下的疲劳寿命的几种进展。通常,组件必须以这样的方式设计,即它们可以承受环境条件的影响而不被损坏。必须使用实验室测试或有限元 (FE) 计算来验证其设计。通常,设计和测试是根据内部、国家或国际标准的规范进行的,隐含的假设是,如果设备在特定环境中幸存下来,它也将在使用中承受振动。
在实践中应用材料时,注意力不可避免地关注他们对使用寿命的抵抗。在必须研究疲劳性抗性时,许多应用都会承受疲劳负荷。这通常需要进行各种实验测试。但是,这种实验是昂贵且耗时的,因此,它也值得开发有能力的模型来模拟资源密集型测试,并开发改进的Maperials及其制造过程Holopainen and Barriere(2018); Bennett和Horike(2018); Barriere等。(2019,2021); Zirak和Tcharkhtchi(2023)。开发先进的,现实的疲劳模型以及抗疲劳材料需要深入了解材料的微机械行为。著名的con-
摘要:用于确定聚合物齿轮的牙根负载能力的当前计算方法(例如VDI 2736)基于与钢齿轮的假设相同的假设。由于非线性材料行为,温度和聚合物速率依赖性,这些预测通常是不准确的。一项先前的研究采用了依赖速率的非线性粘塑料元件(Fe)对聚氧甲基(POM)的建模来量化标准金属齿轮假设中未考虑的材料影响。开发并验证了寿命模型,以根据恒定牙根几何形状的旋转速度预测牙根断裂。在这项研究中,现有的损害模型进行了调整和验证,以包括对缺口(牙根)几何形状的依赖性。将模型扩展到两个损伤参数eTers允许与牙根断裂的非线性速度依赖性无关的表示。这种相关建模方法在材料内部包含两个独立的大坝年龄机制,从而导致齿轮的牙根断裂故障。为了绘制这些机制,将裂纹起始点处的局部材料状态用作损害参数。使用实验数据对双参数损伤模型的校准表明,模型预测属于实验散射。正在进行进一步的研究,以扩大有关广义扭矩加载条件的损坏模型。
R.P.L. Nijssen 摘要 风力涡轮机转子叶片承受大量高度可变的载荷,但寿命预测通常基于恒幅疲劳行为。因此,确定如何根据恒幅疲劳行为估算变幅疲劳下的使用寿命非常重要。寿命预测包含不同的元素:计数方法、描述 S-N 曲线的公式、恒定寿命图和损伤规则。对于损伤描述,研究并比较了两种模型,即 Miner 和法和基于强度的寿命预测。在 Miner 和法中,计数法和恒幅疲劳行为描述的结果被转换为损伤参数“Miner 和”。不考虑载荷顺序的潜在影响,损伤参数的值仅表示是否发生故障:它与物理上可量化的损伤无关。在基于强度的方法中,通过计算每个载荷循环对强度的影响来预测寿命,直到载荷超过剩余强度。这种循环方法的预期优势是可以隐式地包含序列效应。此外,损伤参数始终与物理上可量化的参数(即强度)相关。成功应用基于强度的方法需要描述疲劳后强度,这需要大量的ex
疲劳寿命预测中常用的模型基于以不同方式计数的循环。最常用的方法是基于雨流计数,它以非常特殊的方式处理应力历史。这种方法有三个主要缺点。这是一种从连续变化的应力曲线产生循环的临时方法。它以非常严格的方式在循环计数中引入记忆,并且算法相当复杂。另一方面,基于平交点的模型易于应用,但平交点谱不包含足够的应力历史信息。这里提出了一个模型,其中损伤累积取决于实际的平交点和压缩在状态变量中的应力历史。提出的模型具有以下属性。当总损伤超过给定值时,就会发生故障。每次应力变化都会导致非负损伤,这种损伤仅取决于实际应力、其变化和应力状态变量。在特定应用中,状态变量可以解释为裂纹的张开应力。该模型是时不变的,即如果时间尺度发生变化,损伤不会改变。因此,寿命由应力的最大值和最小值序列决定。通常,状态变量的动态必须是时不变的和稳定的,即平稳和遍历的随机应力函数应生成平稳和遍历的状态变量。在这种情况下,可以根据损伤强度来预测疲劳寿命,损伤强度是单位时间的预期损伤。
除非有特殊情况,出版商将从出版之日起 25 年内将此文档在线保存在互联网上(或可能重新保存)。文档的在线可用性意味着任何人都可以永久阅读、下载或打印单份副本供自己使用,也可以将其原封不动地用于非商业研究和教育目的。后续的版权转让不能撤销此许可。文档的所有其他用途均需征得版权所有者的同意。出版商已采取技术和管理措施确保真实性、安全性和可访问性。