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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:7
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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
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考虑附加强化效应的金属材料多轴低周疲劳寿命预测模型
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作者 程琴 高建雄 +3 位作者 袁逸萍 刘媛媛 杨浩进 衡飞 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1200-1206,共7页
针对等效应变模型在多轴非比例加载时不能考虑到材料的附加强化作用,而造成疲劳寿命预测误差较大的缺陷,基于临界面理论,将最大剪切应变幅作为主要的疲劳损伤参量。同时,将相位差、最大法向应力和剪切应力组成一个附加损伤系数作为次要... 针对等效应变模型在多轴非比例加载时不能考虑到材料的附加强化作用,而造成疲劳寿命预测误差较大的缺陷,基于临界面理论,将最大剪切应变幅作为主要的疲劳损伤参量。同时,将相位差、最大法向应力和剪切应力组成一个附加损伤系数作为次要损伤参量,来反映金属材料在多轴非比例加载下产生的附加强化效应;损伤系数中最大剪切面上的剪切应力对最大法向应力进行归一化处理来反映两个应力相互作用对疲劳寿命的影响。提出的模型在不引入额外的经验拟合常数的情形下,不仅保留了等效应变模型参数的所有优点,还有助于发现裂纹产生的机制和反映裂纹延伸方向。采用6种均为薄壁圆管的金属材料数据对提出的模型和3种经典模型进行数据验证,对比分析后的结果显示,提出的模型相对另外3种模型,得到的预测结果精确度更高且数据分布更稳定。 展开更多
关键词 多轴疲劳 等效应变 比例附加强化 剪切力 相位差
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基于临界面理论的多轴等效应变疲劳寿命预估模型 被引量:5
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作者 刘俭辉 赵贺 +1 位作者 冉勇 李斌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期1821-1827,共7页
针对等效应变模型未考虑非比例附加强化影响这一不足,将最大剪切应变幅所在平面定义为临界面,引入剪切平面上的最大正应力、正应变变程以及相位差作为损伤参量来反映非比例加载条件下的附加强化效应,该损伤参量还考虑了临界面上的最大... 针对等效应变模型未考虑非比例附加强化影响这一不足,将最大剪切应变幅所在平面定义为临界面,引入剪切平面上的最大正应力、正应变变程以及相位差作为损伤参量来反映非比例加载条件下的附加强化效应,该损伤参量还考虑了临界面上的最大正应力和正应变变程对材料裂纹萌生和扩展的影响。采用16MnR、GH4169、S460N、45钢和Pure Ti五种薄壁圆管试件来验证模型的正确性和有效性,并与三种经典模型进行对比分析,结果表明,新模型的预估能力要优于其他三种模型,且寿命预测结果较为精确。 展开更多
关键词 多轴疲劳 等效应变 临界面法 相位差 比例附加强化
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考虑应力梯度影响的多轴缺口疲劳寿命预测 被引量:5
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作者 钟波 王延荣 魏大盛 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2602-2610,共9页
给出了几种典型拉-扭加载路径在新定义主坐标系下的π平面投影路径,并基于π平面投影路径提出了一种新的多轴疲劳损伤参量;考虑材料多轴加载的非比例附加强化效应,提出了一种非比例附加强化系数的预测方法和非比例度的定义方法;进一步... 给出了几种典型拉-扭加载路径在新定义主坐标系下的π平面投影路径,并基于π平面投影路径提出了一种新的多轴疲劳损伤参量;考虑材料多轴加载的非比例附加强化效应,提出了一种非比例附加强化系数的预测方法和非比例度的定义方法;进一步考虑缺口试样多轴加载下的拉-扭应力梯度分布,结合有限元弹性分析的结果,提出了一种考虑多轴效应的等效应力梯度因子,从而发展了一种新的考虑应力梯度影响的多轴缺口疲劳寿命预测模型,并选用GH4169合金650℃下的多轴缺口疲劳试验结果对所提出的寿命模型进行验证。结果表明:(1)所提出的多轴疲劳损伤参量有明确的物理意义,不仅适用于多轴疲劳,也适用于单轴疲劳;(2)所提出的等效应力梯度因子仅需通过弹性有限元分析确定,适合工程实际应用;(3)新的寿命预测模型对GH4169材料多轴缺口疲劳试验的寿命预测结果较好,基本位于2倍分散带以内。 展开更多
关键词 多轴缺口疲劳 寿命预测 应力梯度 π平面 比例附加强化
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考虑应力梯度及附加强化的多轴疲劳寿命预测 被引量:4
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作者 刘俭辉 华飞龙 +1 位作者 段红燕 郎珊珊 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期59-63,71,共6页
以多轴缺口件为研究对象,考虑应力梯度和非比例附加强化对疲劳寿命的影响,建立一种适用于多轴缺口件的疲劳寿命预估模型.首先,以最大剪切应变幅作为损伤参量,借助坐标变换原理确定临界面位置,研究了裂纹萌生和扩展的物理机制;其次,利用... 以多轴缺口件为研究对象,考虑应力梯度和非比例附加强化对疲劳寿命的影响,建立一种适用于多轴缺口件的疲劳寿命预估模型.首先,以最大剪切应变幅作为损伤参量,借助坐标变换原理确定临界面位置,研究了裂纹萌生和扩展的物理机制;其次,利用有限元方法获得临界面上非均匀应力场,提取特定路径上的应力分布并进行归一化处理,给出多轴加载时的等效应力梯度因子;最后,考虑相位差的影响提出一种新的非比例附加强化因子,基于Manson-Coffin方程提出了一种多轴疲劳寿命预测方法.将本文模型、Smith-Watson-Toper(SWT)模型和Manson-Coffin方程的计算结果与实验寿命进行对比,结果表明本文方法的预测精度高于SWT模型和MansonCoffin方程. 展开更多
关键词 多轴缺口件 应力梯度效应 寿命预测 比例附加强化 临界面法
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基于临界面法的剪切式多轴疲劳寿命预测模型 被引量:4
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作者 刘嘉 李静 张忠平 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期58-62,共5页
基于临界平面原理,应用von-Mises准则提出一种能够同时适用于比例与非比例加载的剪切式多轴疲劳损伤参量.新的损伤参量,通过引入一个应力相关因子来考虑临界面上最大剪应变范围和正应变范围对多轴疲劳损伤贡献的不同,同时该因子还考虑... 基于临界平面原理,应用von-Mises准则提出一种能够同时适用于比例与非比例加载的剪切式多轴疲劳损伤参量.新的损伤参量,通过引入一个应力相关因子来考虑临界面上最大剪应变范围和正应变范围对多轴疲劳损伤贡献的不同,同时该因子还考虑了非比例附加强化对材料多轴疲劳寿命的影响.该参量不含有经验常数,便于工程应用.经1045HR钢,S45C钢,Inconel718钢,16MnR钢等四种材料的多轴疲劳试验验证,预测结果与试验结果吻合较好. 展开更多
关键词 多轴疲劳 临界平面法 比例附加强化 寿命预测
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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
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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 比例度因子 附加强化系数
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考虑应力梯度效应的多轴疲劳寿命预估方法研究 被引量:1
8
作者 刘俭辉 冉勇 +2 位作者 韦尧兵 资绒 牟伟杰 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2021年第1期111-115,122,共6页
针对局部应力应变法在多轴缺口件疲劳寿命研究中未考虑应力梯度的问题,提出了考虑等效应变、非比例附加强化和应力梯度效应的多轴疲劳损伤参量。考虑剪应力和正应力梯度效应对材料疲劳损伤的影响,引入综合反映剪应力和正应力共同作用的... 针对局部应力应变法在多轴缺口件疲劳寿命研究中未考虑应力梯度的问题,提出了考虑等效应变、非比例附加强化和应力梯度效应的多轴疲劳损伤参量。考虑剪应力和正应力梯度效应对材料疲劳损伤的影响,引入综合反映剪应力和正应力共同作用的等效应力梯度因子;基于Von Mises等效应变准则,结合Manson-Coffin方程,建立了一种考虑缺口件临界面上应力梯度效应的寿命预估模型方法,并且使用航空材料GH4169试件进行试验验证。结果表明,考虑应力梯度效应的多轴疲劳寿命预估方法的预测结果优于局部应力应变法。 展开更多
关键词 多轴疲劳 缺口试件 临界面法 等效应力梯度因子 比例附加强化
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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
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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
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基于应力梯度和附加强化的多轴疲劳寿命建模
10
作者 刘俭辉 王杰 +1 位作者 华飞龙 赵贺 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期43-49,共7页
鉴于Manson-Coffin方程未考虑应力梯度和附加强化的影响,以及缺口附近非均匀应力场和非比例附加强化对疲劳损伤演化过程的影响,建立了适用于多轴缺口件的疲劳寿命预测模型.首先,考虑裂纹萌生和扩展的物理机制,借助坐标变换原理和临界面... 鉴于Manson-Coffin方程未考虑应力梯度和附加强化的影响,以及缺口附近非均匀应力场和非比例附加强化对疲劳损伤演化过程的影响,建立了适用于多轴缺口件的疲劳寿命预测模型.首先,考虑裂纹萌生和扩展的物理机制,借助坐标变换原理和临界面理论,以最大剪切应变幅为损伤参量确定临界面位置;其次,分别对临界面的正应力和剪应力进行归一化处理,提出了考虑多轴应力集中系数和应力梯度影响指数的等效应力梯度因子;同时,考虑相位差、路径非比例和材料非比例对疲劳寿命的影响,提出了新的非比例附加强化因子;最后,结合Manson-Coffin方程建立了考虑应力梯度和非比例附加强化的多轴疲劳寿命预测模型,并将该模型、Manson-Coffin方程、LV模型和FS模型的预测寿命与实验寿命进行对比,结果表明该模型的预测精度优于其它3种模型的. 展开更多
关键词 多轴缺口件 应力梯度效应 比例附加强化效应 寿命预测 临界面法
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缺口件多轴疲劳寿命预估新方法
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作者 刘俭辉 张子阳 +1 位作者 资绒 易湘斌 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期406-416,共11页
局部应力应变法(LSSM)以危险点处的局部应力应变历程进行寿命评价,忽略了非比例附加强化及缺口附近应力梯度对疲劳损伤的影响.论文通过分析裂纹萌生面(临界面)上剪应力和正应力分布状态,提出一种计算缺口件多轴疲劳损伤影响区的数学计... 局部应力应变法(LSSM)以危险点处的局部应力应变历程进行寿命评价,忽略了非比例附加强化及缺口附近应力梯度对疲劳损伤的影响.论文通过分析裂纹萌生面(临界面)上剪应力和正应力分布状态,提出一种计算缺口件多轴疲劳损伤影响区的数学计算方法,建立考虑法向正/剪应力梯度与非比例附加强化效应的寿命预估模型.首先,基于能量法和临界面理论,借助坐标变换原理将应变能密度最大的材料平面定义为临界面,建立确定裂纹萌生方向的计算方法.其次,以临界面上特定路径为积分方向,将缺口件三维问题转化为线性问题,简化计算过程.综合考虑峰值应力和等效应力场强对多轴疲劳寿命的贡献度,建立表征缺口件多轴疲劳损伤演化过程的损伤参量.最后,通过TC4合金和Q345钢多轴疲劳试验验证论文模型的可行性和精确度,并与LSSM法、FS模型、SWT模型进行对比分析. 展开更多
关键词 多轴疲劳 寿命预测 应力梯度效应 比例附加强化效应
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