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多轴疲劳寿命预测及验证 被引量:10
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作者 王雷 王德俊 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期174-177,共4页
以薄壁管试件为研究对象 ,分析了拉扭联合加载作用下的多轴疲劳应变变化特性·根据多轴疲劳临界平面法原理 ,以临界平面上最大剪应变幅、正应变幅以及表征材料总体损伤水平的非比例度为参数建立多轴疲劳损伤参量 ,结合Manson Coffi... 以薄壁管试件为研究对象 ,分析了拉扭联合加载作用下的多轴疲劳应变变化特性·根据多轴疲劳临界平面法原理 ,以临界平面上最大剪应变幅、正应变幅以及表征材料总体损伤水平的非比例度为参数建立多轴疲劳损伤参量 ,结合Manson Coffin方程建立了多轴疲劳寿命预测模型·该模型考虑了材料总体损伤程度·模型中表征材料总体损伤的非比例度是加载参数的函数 ,与多轴疲劳应变变化特性密切相关·试验验证 ,预测寿命误差因子小于 1 5 · 展开更多
关键词 拉扭联合加载 多轴疲劳 临界平面 最大剪应变幅 比例 材料损伤 寿命预测
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基于微结构分析定义应变路径非比例度 被引量:9
2
作者 何国求 陈成澍 +3 位作者 高庆 朱丁业 严彪 唐人剑 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第7期715-720,共6页
对316L不锈钢进行了单轴及多轴非比例循环加载低周疲劳实验及其微结构的观察,研究了非比例循环附加强化对应变路径依赖性的微观机理,分析了位错自由运动间距的分布规律,结果表明:316L不锈钢在非比例循环加载下产生的附加强化与材料中的... 对316L不锈钢进行了单轴及多轴非比例循环加载低周疲劳实验及其微结构的观察,研究了非比例循环附加强化对应变路径依赖性的微观机理,分析了位错自由运动间距的分布规律,结果表明:316L不锈钢在非比例循环加载下产生的附加强化与材料中的多滑移位错结构的形态与尺寸直接相关,滑移面上的位错自由运动间距服从正态分布,位错自由运动间距的统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间呈现线性对数关系,基于上述研究结果,以位错自由运动间距统计平均值给出了应变路径非比例度的定义,结果表明:在单轴循环应力-应变关系式中引入新的非比例度的定义可以较好地描述应变路径对材料非比例循环变形行为的影响。 展开更多
关键词 316L不锈钢 比例循环加载 应变路径 比例
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316L不锈钢非比例循环硬化特性的数值模拟
3
作者 金丹 郭超越 +2 位作者 孙梦莹 刘壮 李卓群 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期112-118,共7页
在等效应变范围为0.7%条件下,对316L不锈钢进行室温应变控制拉-扭疲劳试验,研究了比例应变路径(单轴路径和比例路径)和非比例应变路径(十字路径和圆路径)下的循环硬化特性;采用AF-OW随动硬化模型结合Chaboche各向同性硬化准则以及将非... 在等效应变范围为0.7%条件下,对316L不锈钢进行室温应变控制拉-扭疲劳试验,研究了比例应变路径(单轴路径和比例路径)和非比例应变路径(十字路径和圆路径)下的循环硬化特性;采用AF-OW随动硬化模型结合Chaboche各向同性硬化准则以及将非比例度嵌入到各向同性硬化准则中的改进模型对各路径下的循环特性进行模拟,并进行试验验证。结果表明:316L不锈钢在各路径下的循环初期均产生了循环硬化现象,在单轴、比例、十字和圆路径下的硬化率分别为5.2%,4.5%,38.2%,44.6%,在非比例应变路径下,该钢产生明显的附加强化;AF-OW模型结合各向同性硬化准则可以准确地模拟单轴和比例路径下的循环硬化特性,但对十字和圆路径下的模拟效果较差,模拟得到的正应力-正应变滞回环与试验结果之间的最大相对误差均大于20%;改进模型可以准确地描述十字和圆路径下的循环硬化特性,正应力-正应变滞回环的最大相对误差分别为1.3%和3.2%,最大等效峰值应力的相对误差分别为1.9%和1.2%。 展开更多
关键词 316L不锈钢 比例应变路径 循环硬化 各向同性硬化准则 比例
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基于应变路径非比例度的多轴疲劳寿命预测 被引量:6
4
作者 钟波 王延荣 +1 位作者 魏大盛 杨珑 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期317-322,共6页
在分析多轴疲劳几种常用非比例度定义的基础上,提出了一种非比例度定义方法,进而以American Society of Mechanical Engineers(ASME)规范案例中非比例加载多轴疲劳设计准则采用的应变参量作为基本损伤参量,发展了一种新的多轴疲劳寿命... 在分析多轴疲劳几种常用非比例度定义的基础上,提出了一种非比例度定义方法,进而以American Society of Mechanical Engineers(ASME)规范案例中非比例加载多轴疲劳设计准则采用的应变参量作为基本损伤参量,发展了一种新的多轴疲劳寿命预测模型.结果表明:1所提出的非比例度定义可以描述任意已知轮廓的、非周期的、变幅的非比例加载路径;2与两种常用的多轴非比例加载疲劳寿命模型的预测结果对比可知,新的寿命预测模型对14种比例和非比例加载路径下304不锈钢材料的寿命预测与试验吻合更好,预测结果基本位于2倍分散带以内. 展开更多
关键词 多轴疲劳 寿命预测 应变路径 比例 比例附加强化
原文传递
多轴非比例加载下考虑附加损伤的疲劳寿命预测
5
作者 朱鹏年 高建雄 +2 位作者 袁逸萍 徐蓉霞 吴志峯 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期917-924,共8页
与比例载荷加载相比,在非比例载荷加载时由于附加损伤的产生,机械构件会出现明显的寿命缩短。本文通过分析非比例载荷作用下影响疲劳寿命的因素,提出一个新的非比例损伤因子,以最大剪切面为临界面,建立新的基于等效应变的疲劳寿命预测... 与比例载荷加载相比,在非比例载荷加载时由于附加损伤的产生,机械构件会出现明显的寿命缩短。本文通过分析非比例载荷作用下影响疲劳寿命的因素,提出一个新的非比例损伤因子,以最大剪切面为临界面,建立新的基于等效应变的疲劳寿命预测模型。新的多轴疲劳寿命预测模型不仅考虑法向应力对材料裂纹萌生与裂纹扩展的影响,而且通过引入材料附加强化系数与载荷路径的非比例度反映非比例载荷加载对多轴疲劳寿命的影响。采用5种材料在多轴载荷下的实验数据来验证本文模型的准确性,同时与两种经典模型进行对比,验证与对比分析说明,本文所提模型预测精度较好。 展开更多
关键词 多轴疲劳 比例 临界面法 等效应变 附加损伤
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新的多轴循环加载应变路径非比例度的定义 被引量:4
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作者 何国求 陈成澍 +1 位作者 严彪 唐人剑 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期1498-1502,共5页
基于对 3 16L不锈钢多轴非比例循环加载低周疲劳微结构的研究结果 ,测量了位错自由运动间距 ,分析了位错自由运动间距的分布规律 ,给出了位错自由运动间距统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间的关系 ,以位错自由运动间距统计平均值给... 基于对 3 16L不锈钢多轴非比例循环加载低周疲劳微结构的研究结果 ,测量了位错自由运动间距 ,分析了位错自由运动间距的分布规律 ,给出了位错自由运动间距统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间的关系 ,以位错自由运动间距统计平均值给出了应变路径非比例度的定义 .在单轴循环应力 -应变关系式中引入新的非比例度的定义可以较好地描述多轴非比例循环应力 展开更多
关键词 多轴循环加载 应变路径 比例 比例加载 材料
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一种疲劳缺口系数计算新方法 被引量:4
7
作者 金丹 田大将 +1 位作者 缑之飞 林伟 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期271-275,355,共5页
针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢锐缺口件进行了一系列非比例载荷低周疲劳试验,采用直流电位差法测量裂纹萌生寿命,比较了非比例路径对疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明:缺口件裂纹萌生寿命占总寿命的比例与非比例路径直接相关;随着非比例度增... 针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢锐缺口件进行了一系列非比例载荷低周疲劳试验,采用直流电位差法测量裂纹萌生寿命,比较了非比例路径对疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明:缺口件裂纹萌生寿命占总寿命的比例与非比例路径直接相关;随着非比例度增加,裂纹萌生寿命所占比例增加。采用Neuber律和Peterson模型进行缺口局部应力应变损伤的计算,结合Smith-WatsonTopper(SWT)模型进行疲劳寿命预测。采用Neuber律并结合SWT模型预测的结果与实际结果相比普遍偏低,采用Peterson模型预测的结果与实际结果相比偏高,与本文结果相比预测结果较高。基于应变路径非比例度的概念,针对Peterson模型进行修正,提出了一种新的疲劳缺口系数计算方法,结合SWT模型进行了疲劳寿命预测。结果表明,该方法改善了非比例路径下的疲劳寿命预测结果,大部分预测结果位于2倍分散带内。 展开更多
关键词 缺口件 Neuber律 Peterson模型 疲劳缺口系数 比例
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多轴非比例加载低周疲劳寿命预测方法的研究 被引量:1
8
作者 付德龙 张莉 程靳 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期218-221,共4页
在分析多轴损伤临界面上的能量变化特性的基础上,提出一种基于临界平面方法的多轴疲劳损伤参量,该损伤参量将表征附加强化的非比例度作为摩擦系数引入其中,利用线性累计损伤准则建立了该损伤参量最大值和疲劳循环周次的关系,进而获得一... 在分析多轴损伤临界面上的能量变化特性的基础上,提出一种基于临界平面方法的多轴疲劳损伤参量,该损伤参量将表征附加强化的非比例度作为摩擦系数引入其中,利用线性累计损伤准则建立了该损伤参量最大值和疲劳循环周次的关系,进而获得一种预测多轴非比例低周疲劳寿命的方法。经试验验证,结果是令人满意的。 展开更多
关键词 损伤参量 比例 寿命预测
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转动惯量法在多轴疲劳本构关系预测中的应用
9
作者 徐辰旻 吴昊 《力学季刊》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期517-527,共11页
一些金属材料在承担多轴非比例加载过程时,会产生额外非比例附加强化或软化现象,这一现象往往会导致在评估疲劳寿命时因为材料本构关系的不确定而引起预测结果出现较大误差.因此基于单轴疲劳理论得出的寿命预测模型并不能准确地预测多... 一些金属材料在承担多轴非比例加载过程时,会产生额外非比例附加强化或软化现象,这一现象往往会导致在评估疲劳寿命时因为材料本构关系的不确定而引起预测结果出现较大误差.因此基于单轴疲劳理论得出的寿命预测模型并不能准确地预测多轴非比例疲劳加载下的材料寿命.针对此问题,本文阐述了非比例附加强化效应产生的原因及结果,结合转动惯量法的理论和塑性增量法,建立了预测多轴低周疲劳加载下循环应力-应变曲线的数值计算模型.利用316L不锈钢试样在5种加载路径下的实验数据对预测结果进行了验证,结果表明该模型具有良好的预测有效性及精度. 展开更多
关键词 多轴疲劳 比例加载 比例 交叉硬化效应 转动惯量法
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一种基于新非比例因子的多轴低周疲劳寿命预测模型研究
10
作者 陈景杰 董拉加 +1 位作者 黄一 刘刚 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期40-51,共12页
非比例附加强化效应对多轴低周疲劳寿命有着显著影响,其中加载路径引起的非比例度和材料自身的非比例特性是描述非比例附加强化效应的关键因素。论文结合相位角和应变比引起的非比例度提出了简单直观的新路径非比例度;引入了材料静态强... 非比例附加强化效应对多轴低周疲劳寿命有着显著影响,其中加载路径引起的非比例度和材料自身的非比例特性是描述非比例附加强化效应的关键因素。论文结合相位角和应变比引起的非比例度提出了简单直观的新路径非比例度;引入了材料静态强化系数代替诸多临界平面模型中的非比例附加强化系数,避免了复杂的试验过程和数据拟合引入的误差,反映了无明显附加强化效应材料自身的非比例特性;综合路径和材料因素的影响提出了新的非比例因子,结合临界平面法建立多轴低周疲劳寿命预测模型,预测了13种材料的多轴低周疲劳寿命。通过与试验数据比较表明,基于新非比例因子建立的多轴低周疲劳寿命预测模型具有较高的预测精度和材料适用性。 展开更多
关键词 多轴低周疲劳 临界平面法 比例附加强化效应 路径比例 静态强化系数 寿命预测
原文传递
考虑应变路径的多轴低周疲劳寿命预测模型 被引量:5
11
作者 陈家权 陈国军 温洁明 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期84-89,共6页
通过分析材料在多轴非比例加载下产生附加强化的机理,该文以拉扭薄壁管试件为研究对象,分析了临界平面上的应变状态,并在此基础上以塑性应变能为控制参数定义表征多轴低周疲劳寿命对应变路径依赖性的非比例度。基于多轴疲劳临界损伤面原... 通过分析材料在多轴非比例加载下产生附加强化的机理,该文以拉扭薄壁管试件为研究对象,分析了临界平面上的应变状态,并在此基础上以塑性应变能为控制参数定义表征多轴低周疲劳寿命对应变路径依赖性的非比例度。基于多轴疲劳临界损伤面原理,应用von-Mises准则和本文定义的应变路径非比例度参数建立起能反映应变路径对非比例附加强化影响的多轴低周疲劳寿命预测模型。利用该模型预测08X18H10T不锈钢、Ti-6Al-4V合金、S460N钢和2.25Cr-1Mo钢这4种材料的多轴疲劳寿命,并与试验值进行比较。结果表明:该模型的预测结果与试验结果吻合良好,能同时适用于比例与非比例加载,预测精度较高,便于工程应用。 展开更多
关键词 多轴疲劳 应变路径比例 塑性应变能 附加强化 临界平面
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一种与路径相关的多轴低周疲劳寿命预测方法 被引量:4
12
作者 李静 张忠平 李春旺 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期153-159,共7页
已有研究指出,与比例加载相比,非比例加载下某些金属材料虽然没有明显的附加强化现象,但疲劳寿命却明显缩短.利用附加强化系数和非比例度因子修正的等效应变法,无法反映此类材料非比例加载下的寿命缩短现象,导致预测寿命通常偏于危险.... 已有研究指出,与比例加载相比,非比例加载下某些金属材料虽然没有明显的附加强化现象,但疲劳寿命却明显缩短.利用附加强化系数和非比例度因子修正的等效应变法,无法反映此类材料非比例加载下的寿命缩短现象,导致预测寿命通常偏于危险.为更好地预测不存在明显附加强化现象材料的多轴非比例疲劳寿命,引入寿命缩减因子的概念,并结合非比例度因子对ASME等效应变范围进行了修正,提出一种新的多轴低周疲劳寿命预测方法.为了便于应用,明确了寿命缩减因子的确定方法.针对不同加载路径,发展了一种基于最小法向应变范围的非比例度因子计算方法,并给出了多轴加载一般情形下最小法向应变范围的计算步骤.利用304不锈钢12种非比例加载路径下的试验数据验证了所提非比例度因子计算方法的精度,并与已有方法进行了对比分析,发现所提方法可以更好的描述加载路径的非比例程度.利用10种材料(包括7种不存在明显非比例附加强化现象的材料)的试验数据对所建疲劳寿命预测模型进行了验证,结果表明预测结果与试验结果吻合较好. 展开更多
关键词 多轴低周疲劳 寿命预测 附加强化系数 寿命缩减因子 比例因子
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考虑附加强化效应的多轴稳态循环塑性本构模型
13
作者 李静 李春旺 张忠平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期143-150,共8页
已有试验结果表明,非比例循环加载下应变主轴连续旋转,导致多滑移系开动,阻碍材料内部形成稳定的位错结构,使非比例加载下的应力-应变曲线高于比例加载下的应力-应变曲线,从而产生非比例附加强化现象.由此,从应力空间表述的塑性增量本... 已有试验结果表明,非比例循环加载下应变主轴连续旋转,导致多滑移系开动,阻碍材料内部形成稳定的位错结构,使非比例加载下的应力-应变曲线高于比例加载下的应力-应变曲线,从而产生非比例附加强化现象.由此,从应力空间表述的塑性增量本构模型一般形式出发,建立一个能够反映非比例附加强化效应的稳态循环塑性本构模型.在Armstrong-Frederick模型背应力演化方程的基础上,新模型通过引入非比例度因子和附加强化系数,构建了一个新的背应力演化方程.然后,通过一致性条件建立塑性模量方程与背应力之间的关系.同时,利用最小法向应变范围,提出一种计算非比例度因子的新方法,并针对一般的多轴加载情形,明确最小法向应变范围的计算步骤.新模型从加载路径和材料本身两个方面来考虑非比例附加强化效应的影响,克服Armstrong-Frederick模型中材料常数确定方法繁琐,且通过单轴疲劳试验数据确定的材料常数不能很好地反映材料非比例附加强化现象的不足.应用新模型时,仅仅需要3个独立的常规力学参量和2个疲劳参数,便于工程应用.利用多种多轴加载路径下S460N钢和304不锈钢的试验结果对模型进行验证,预测结果与试验结果吻合良好. 展开更多
关键词 比例附加强化 稳态循环应力应变响应 塑性本构模型 比例因子 附加强化系数
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