应变疲劳可靠性分析的新进展与展望

应变疲劳可靠性分析的新进展与展望

一、应变疲劳可靠性分析的新进展与展望(论文文献综述)

王润梓,廖鼎,张显程,朱顺鹏,涂善东,郭素娟[1](2021)在《高温结构蠕变疲劳寿命设计方法:从材料到结构》文中提出诸多领域中的结构部件长期在高温变载的严苛环境下运行,其服役过程伴随着严重的蠕变疲劳交互作用。面向高温结构长寿命、高可靠服役的迫切需求,蠕变疲劳寿命设计方法日益受到了业界学者们的高度关注。介绍蠕变疲劳交互作用机理,总结复杂蠕变疲劳加载波形下的微观损伤机制。在材料层面,回顾了基于不同理论体系的蠕变疲劳寿命预测方法。在结构层面,重点阐述了多轴应力对蠕变和疲劳损伤的影响并介绍了基于蠕变疲劳损伤交互图的寿命设计方法。此外,介绍从蠕变疲劳裂纹萌生到扩展的蠕变疲劳可靠性分析方法。最后,对本领域今后的发展方向进行了展望。

冯耀荣,李鹤林,徐婷,韩礼红,方伟,张忠铧,张传友,成海涛,白真权,田研,石晓霞,王为农,谢俊峰,乐宏,郑明科[2](2021)在《我国油井管标准化技术进展及展望》文中研究表明综述了我国油井管标准化技术和标准化工作的主要进展,提出了油井管标准化的发展方向。经过石油工业和冶金工业40余年的联合攻关和艰苦努力,建立了我国油井管从生产到使用全寿命周期的技术和标准体系,包括通用基础、设计与选材、产品制造、检验与试验、使用与维护、失效分析与完整性评价等方面,涵盖10大类产品共91项标准,其中自主制定73项,在油井管性能质量控制和使用安全保障等方面发挥了重要作用。面临加大油气开发力度的新要求和油气工业发展的新挑战,特别是超深、非常规、海洋油气开发、煤炭地下气化、页岩油原位转化、天然气水合物等复杂力学-化学-物理耦合工况条件,以及油气开发与大数据和人工智能融合发展需求,应持续坚持整合、提升、国际化方向,推动油井管标准体系与核心标准的持续完善和发展,支撑保障油气工业健康发展,引领油气工业和相关产业技术进步。

杨锦辉[3](2021)在《锻造工艺参数对TC4钛合金疲劳寿命的影响研究》文中研究表明TC4钛合金由于其优秀的综合性能而被广泛应用于航空航天、海洋船舶以及大型核电领域,并作为装备中核心零部件的重要结构材料,其成形方法多采用锻造塑性成形。严苛的服役环境和高标准的服役需求,使得TC4钛合金的疲劳寿命愈显重要。TC4钛合金热导率低、应变速率敏感以及锻造温度范围窄,极大的增加了 TC4钛合金的锻造加工难度,容易导致锻件质量不稳定,进而威胁零部件服役的安全性和可靠性。因此,深入研究不同锻造工艺参数对TC4钛合金疲劳行为的影响,进而建立锻造工艺参数与疲劳寿命之间的复杂映射关联,显得至关重要。本文通过物理实验和仿真模拟及回归分析等方法,揭示TC4钛合金在锻造加工效应下工艺参数与锻件试样疲劳寿命的关系,主要研究内容如下:(1)依据工程实践调研确定出关键的锻造工艺参数,并制定了合理的锻造实验方案以及相关力学性能检测实验方案;在得到了物理实验数据的基础上利用ABAQUS结合Fe-safe软件建立并修正了 TC4钛合金锻件试样的疲劳寿命仿真模型;(2)对当前已有的疲劳寿命预测理论及数学模型进行了甄别验证,结合研究内容1中的相关工程应用背景下的疲劳实验数据,确定合适的寿命预测方法并对其进行了进一步修正,为后续搭建锻造工艺参数对疲劳寿命影响的关系模型奠定了基础,同时明确了影响TC4钛合金锻件寿命的关键力学特征参量;(3)基于锻件的常温拉伸实验数据,分析了锻造工艺对上述特征参量的影响规律,并通过多元非线性回归确定了锻造工艺参数与特征参量的映射关系;结合之前所选取的寿命预测方法建立了基于锻造工艺参数的疲劳寿命预测模型,并由此确定针对TC4钛合金锻件疲劳寿命的要求是可以由相对应的最优锻造工艺参数组来实现的。本文所建立的基于锻造工艺参数的疲劳寿命预测模型对于指导锻造工艺的优化及锻件疲劳性能的提升有着积极的作用,并对于进一步完善锻造塑性成形制备技术有着重要的指导意义。

杜科[4](2021)在《温度和压力条件下SiC电容式压力传感器的失效机理研究》文中认为随着第三代宽禁带半导体SiC材料和微型传感器技术的发展,SiC电容式压力传感器的应用领域越来越广泛,涉及的环境应力也越发复杂和恶劣。目前,国内外的研究聚焦于SiC电容式压力传感器的成品工艺实现、关键结构试样制备、仿真几何模型构建、输出特性优化、单一静态环境应力、静态综合应力及频域综合应力仿真等方面。对SiC电容式压力传感器在长时间高温环境应力、大量级压力疲劳环境应力及时域综合环境应力的影响研究较少,尤其是对长时间高温环境应力的研究中缺乏对高温蠕变现象的探讨,且压力环境分析中对疲劳特性的研究较为匮乏,此外,各环境应力单独及耦合作用下传感器的潜在失效机理不够明确。因此,针对以上问题,本文基于ANSYS有限元平台,从温度、压力和综合环境应力三个方面进行SiC电容式压力传感器的有限元仿真,结合传感器相关制样的测试数据及表征分析,研究在温度、压力等环境应力作用下SiC电容式压力传感器的可靠性及失效机理。首先,针对高温环境,进行SiC电容式压力传感器长时间热环境下的瞬态热-结构耦合仿真,形成了温度场、弹性力场和高温蠕变力场耦合的仿真流程。通过加密网格、优化热载荷等方式,得到收敛的温度场;根据试验结果对高温蠕变参数进行校准优化,在结构场中导入SiOO2薄膜的高温蠕变本构模型及参数,采用载荷传递方法将求解得到的温度场以等距压缩的方法导入结构场中进行残余应力分析;计算得到传感器封装结构在高温恒温1小时、高低温冲20次环境作用结束后SiOO2层最大残余应力分别为174.80MPa、115.83MPa,残余应变累积量分别为0.00725μm/μm、0.00538μm/μm,电容漂移量分别为0.0432%、0.0274%。通过温度环境应力仿真分析,可获得长时间及快速变化的高温环境后残余应力应变随时间空间的累积情况,尤其是关键结构SiOO2层的应力分布情况;结合芯片结构样品的应力应变测试及SEM断面形貌表征分析结果,从机械与电学特性失效两方面出发,研究SiC电容式压力传感器在温度环境下的失效模式及机理。其次,采用ANSYS瞬态结构模块,分别进行了基于芯片和封装结构的压力疲劳仿真分析,研究快速变化的大量级压力循环载荷对SiC电容式压力传感器的作用机理。通过仿真得出不同压力循环过程中的结构响应,得到传感器应力应变形变随循环次数累积情况,芯片及封装结构疲劳后残余应力最大值分别为1607MPa、445.43MPa,应变最大值分别为0.0249μm/μm、0.00895μm/μm;通过提取形变计算电容,得出芯片及封装模型压力循环后的零点电容漂移量分别为0.8526%、0.2215%;此外,对应力-循环次数曲线进行线性外延,结合SiOO2薄膜的屈服强度,对临界失效压力循环次数进行预测,即芯片/封装模型压力疲劳的理论极限循环次数为14454/26258次。从机械和电学特性退化两方面分析了SiC电容式压力传感器在压力疲劳环境下的薄弱位置及潜在失效规律及机理。最后,基于ANSYS Multiphysics多物理场耦合模块,对SiC电容式压力传感器进行了时域综合环境应力仿真分析。在二应力方面,分别进行了温度-压力、温度-冲击的耦合仿真,在此基础上还进行了温度、压力与冲击的三应力耦合仿真,其中温度-结构场采用间接耦合方法,结构场里的压力、冲击载荷使用直接耦合方法。得到温度-压力、温度-冲击及三综合应力作用后SiOO2层残余应力极大值分别为174.97MPa、513.66MPa、552.05MPa,电容输出特性零点变化量分别为0.08149%、0.1132%、0.1323%。通过分析残余应力、电容零漂与不同环境应力、结构材料的关系,最终得到SiC电容式压力传感器在高温、压力、冲击等环境应力耦合作用后的薄弱材料和位置,给出了综合环境应力作用下传感器的环境适应性评估策略及潜在失效规律。

轩福贞,朱明亮,王国彪[5](2021)在《结构疲劳百年研究的回顾与展望》文中指出疲劳是机械结构最普遍的失效模式之一。自1854年第一次提出"Fatigue"(疲劳)概念以来,相关研究已有160余年的历程,逐步形成了以疲劳研究为基础的机械结构强度理论与技术,推动机械结构从经验设计走向安全设计。本文回顾了结构疲劳研究的缘起及发展历程,总结了典型失效案例对疲劳基础研究的促进作用和里程碑式成果,基于文献统计分析了最近50年本领域的代表性进展、研究热点与发展趋势。研究表明,尽管经历了百余年的不懈努力,疲劳极限、损伤易感基因、裂尖主控机制、蠕变-疲劳交互和安全系数的物理本质等仍是困扰人们的难题。数据科学和大数据技术的兴起,为突破数据驱动的疲劳寿命预测方法、诠释疲劳损伤物理机制和建立极端条件下的高端装备疲劳可靠性设计技术提供了新的途径。

王嵩[6](2020)在《基于疲劳可靠性的SEPCT机械系统优化设计》文中认为人体SPECT是一种精密的医学影像设备,在人体器官的功能研究及疾病诊断方面应用广泛。SPECT设备的机械系统具有多自由度、高负载和变载荷等工作特点,这对机械系统的疲劳可靠性是非常大的考验。在产品设计阶段,为保证SPECT机械系统疲劳性能,采用虚拟疲劳试验法对其进行疲劳寿命分析,并在此基础上对关键零部件进行优化设计。采用S-N曲线法进行疲劳寿命分析。首先,建立SPECT机械系统三维模型,并根据SPECT运动特性进行动力学仿真分析,获取丝杠、导轨滑块、轴承座等关键连接处的载荷时间历程;然后对基板装配体、X平台装配体和Y平台装配体进行有限元分析,在各零部件的关键连接处添加单位载荷,并运用惯性释放法求解获取静力学分析结果;最后选取S-N曲线法进行疲劳寿命分析,运用线性叠加法将载荷谱与单位载荷的静应力分析结果相乘获取应力谱,再结合零部件本身的疲劳特性即应力-寿命曲线进行寿命预测。分析结果表明相关零部件满足设计要求。在保证SPECT机械系统的疲劳可靠性满足要求基础上,对零部件进行优化设计以达到提高材料利用率、减轻设备重量、降低成本的目的。采用拓扑优化与尺寸优化相结合的方法,首先应用拓扑优化法进行结构消减,再应用响应面法对局部尺寸进行控制。建立探测器平移机构在4种典型工况下的有限元模型,根据有限元分析的应变能结果设置各工况在拓扑优化时的权重比;建立多工况拓扑优化模型,搜索最优材料分布,并进行模型重构获取改进结构;对改进后的结构进行参数化建模,选取对质量影响较大的尺寸参数如厚度、减重孔大小作为优化的设计变量,并根据装配关系、运动范围等技术参数设置合理的设计变量取值范围;运用最佳空间填充法进行试验设计,在取值范围内抽取试验样本点;运用非参数回归法及标准二阶响应面法进行响应面构建,以体积质量最小为目标、以零部件的各关键尺寸为设计变量、以疲劳寿命结果为约束条件进行优化设计,通过遗传算法进行求解,X平台装配体质量减轻11.2%,Y平台装配体质量减轻15.9%,基板装配体质量减轻15.1%,且疲劳寿命都满足要求,实现了轻量化设计。

杜伟奇[7](2020)在《机械结构疲劳可靠性分析设计方法研究》文中提出现代机械设备正朝着大型化、精密化、复杂化的方向发展,如盾构机、高铁、航空发动机等,一旦设备中某个关键零部件发生破坏,就会造成重大的财产损失甚至灾难性人身事故,因此对现代机械设备的可靠性提出了更加严格的要求。目前,疲劳失效仍然是机械设备破坏最主要的威胁之一。经典的疲劳失效理论解决了影响疲劳寿命的主要因素(如材料的力学性能、零部件的形状和尺寸、表面质量、周期性的交变载荷等)为确定值时,机械结构的疲劳寿命计算问题,但在工程实践中,这些因素实际上是在“确定值”附近随机分布的,有些因素还具有较大的离散性,这使得同一类机械产品在同一工况下的疲劳寿命有时会相差很大,经过“疲劳安全校核”的机械设备仍然存在较大的安全隐患,显然,经典的疲劳失效理论无法解决机械结构疲劳失效可靠性的问题。将可靠性设计方法与抗疲劳设计方法有机结合,进行基于可靠性的结构疲劳优化设计是解决这一问题的有效途径,但目前该方向的研究深度和广度都十分有限,本文旨在提出一种能够应用于实际工程问题的结构疲劳可靠性分析与设计方法,根据损伤应力应变场耦合结构疲劳寿命预测方法和材料疲劳性能不确定建模方法,对结构进行疲劳寿命可靠性分析与优化设计。论文的主要研究成果和创新点如下:(1)提出了一种损伤应力应变场耦合的结构疲劳寿命有限元分析方法。根据应变等效假设,通过在有限元分析过程中更新有效应力的方法,实现疲劳损伤对有限元计算的即时影响,使结构疲劳失效模拟更符合实际破坏机理。本文以AISI H11高温模具钢为研究对象,采用Lemaitre低周疲劳损伤演化法耦合循环塑性本构方程,通过UMAT定义AISI H11高温低周疲劳本构关系并进行循环载荷下的应力-应变响应关系模拟。(2)对应变疲劳离散寿命分别进行基于概率与区间分析进行可靠性分析。本文采用两参数Weibull分布,利用最大似然估计法和遗传算法,建立AISI H11概率-应变-寿命曲线;以随机组合的方式增加Coffin-Manson参数样本,然后通过二维提取的方式将四维椭球模型转化为二维问题,建立的Coffin-Manson参数的椭球模型,最后根据非概率可靠性指标的定义预测材料疲劳发生断裂的寿命区间。(3)提出了一种基于支持向量机的蒙特卡罗模拟方法以提高工程实际结构疲劳可靠性分析的计算效率问题。采用支持向量分类机和支持向量回归机相结合的方法,采用构建训练样本池子并逐步增加训练样本的策略,以降低进行疲劳可靠性分析所需要的训练样本数量,从而有效降低计算量;针对小失效概率问题,利用子集模拟的原理,对训练样本池进行子集模拟从而产生小失效概率样本集,从而使其保证估计精度情况下提高计算效率。(4)提出了一种基于混合指向性步长方法的优化设计算法,该方法通过增加一个步长使得迭代过程中迭代点的功能度量值小于前次迭代点的功能度量值,从而使得迭代过中功能度量值呈一个递减数列达到快速收敛的目的。算例分析结果表明,该方法面对高度非线性或凹函数问题,不仅收敛性能良好且计算效率高。

张轲[8](2020)在《滑翔架动力学仿真与疲劳寿命预测》文中研究表明随着人们生活水平地提高,越来越多的人喜欢体验惊险、刺激的游乐项目,使得游乐产业发展迅猛。游乐场里面的游乐设施很多,轨道滑翔就是其中之一。轨道滑翔的特点是惊险、刺激,吸引着很多游客前去体验。轨道滑翔分为室内滑翔和室外滑翔两种,游客握着把手,把手和滑翔架相连,滑翔架又通过刚轮卡在轨道上,最后人自上而下滑翔。近些年来,滑翔架运行过程发生破坏造成生命财产损失的事件时有发生,对滑翔架疲劳寿命预估、合理安排检修至关重要。本文以滑翔架为研究对象,通过动力学仿真分析确定疲劳危险部位,编制危险点应力谱,预测滑翔架疲劳寿命,为滑翔架的使用和检修提供借鉴。首先合理简化零部件,建立轨道和滑翔架的三维模型,然后初步分析滑翔架运行状态,再利用有限元分析软件对滑翔架框体进行模态分析,了解滑翔架各阶振型情况,同时制作滑翔架模态中性文件。将滑翔架与轨道的装配体模型导入ADAMS中,建立刚柔耦合动力学仿真模型,设置好相关参数和工况,进行仿真分析,根据后处理得到的应力云图,了解滑翔架应力极值的大小、出现的位置及时刻。在应力集中区域选取7个疲劳危险点,其中焊接部位4个点,非焊接部位母材上3个点,进行疲劳寿命评估。提取疲劳危险点处的应力时间历程曲线,对应力数据进行峰、谷值提取和小波压缩,雨流循环计数,按照游客体验人数的比例对不同工况下的雨流矩阵进行合成,对雨流合成矩阵进行非参数法外推,得到全寿命周期的64x64级二维应力谱。利用变均值法将焊接部位疲劳危险点的二维应力谱转化为一维应力谱,利用等寿命法将非焊接部位疲劳危险点的二维应力谱转化为一维应力谱,以便下一步进行疲劳寿命估算。利用现有的疲劳强度理论对滑翔架焊接部位和非焊接部位危险点的疲劳寿命进行估算。对于焊接部位采用BS标准结合应力谱的方式进行寿命估算。非焊接部位采用名义应力法进行寿命评估。本文计算结果与游乐场实际使用情况作对比,验证本文所用方法的准确性。除此之外,还针对滑翔架设计、制造以及检修提一些参考意见。

谷冉升[9](2020)在《柴油机主轴承的微动磨损和疲劳研究》文中认为微动损伤是导致柴油机失效的主要形式之一。如何预测零部件的微动损伤状况、如何预测并提高零部件使用寿命是柴油机设计的主要问题。主轴承是柴油机易发生微动损伤的零件之一,因此对主轴承结合面的微动损伤的分析和优化对预测柴油机使用寿命、提高柴油机可靠性有重大意义。本文针对一款车用柴油机的主轴承结合面,进行微动损伤分析和可靠性分析,并对分析结果进行了优化设计,提高了主轴承使用寿命。首先,使用ABAQUS和Python二次开发建立了一整套分析主轴承结合面微动损伤的有限元模型,包括:模拟循环载荷的整机有限元分析模型、基于Archard公式的微动磨损分析模型、基于SWT参数的微动疲劳分析模型;在此基础上建立了基于载荷-强度干涉模型的主轴承结合面可靠性模型,得到可靠性与柴油机运行循环数的关系;为验证微动磨损分析模型的正确性,设计了微动磨损试验台架,通过试验与仿真结果进行对比,验证了仿真模型与试验台架的正确性并进一步分析了主轴承结合面微动磨损的原因;最后从参数优化(过盈量、螺栓预紧力)和结构优化(加强薄弱区域)两方面提高主轴承结合面的可靠性。研究结果表明,适当提高轴瓦过盈量和螺栓预紧力可以显着降低微动损伤;同时通过对零部件结构进行优化设计也可以大幅提高主轴承结合面可靠性。研究结果对提高柴油机可靠性提供了建议和参考。

梁辉[10](2019)在《深水S型铺设上弯段管道与托管架耦合作用研究》文中认为目前陆地和浅海的油气资源已经不能满足人们日益增长的能源需求,深海油气开发成为海洋石油和天然气行业所面临的主要任务。近年来在我国东海、南海和渤海等海域勘探到许多的深海油气田,但目前我国还未具备深水油气田的开发能力,特别是在深水管道铺设方面缺乏海上施工经验和深水铺管装备。S型铺管法作为目前工程中应用最多的海底管道铺设方法,采用托管架支撑并引导管道以设计的曲率和角度入水,管道的铺设形态呈现S形。与其它铺管方式相比,S型铺管法具有铺设速度快、作业效率高和适用性强等优点,适合于解决深远海油气田的管道安装问题,是我国深海油气开发急需的关键技术之一。S型管道铺设过程涉及了管道、托管架和铺管船等多个结构的非线性相互作用,在深水铺设分析和设计中所面临的主要挑战有以下三个方面:(1)在分析和设计管道铺设形态时难以考虑上弯段与托管架之间的相互作用,这对于深水S型管道铺设的作业安全尤为不利;(2)铺设过程涉及了几何大变形、弹塑性变形和接触作用等多种非线性因素的耦合影响,导致数值仿真分析难以准确求解托辊荷载和管道应变响应;(3)海洋环境和船体运动等动力荷载能影响管道与托管架之间的相互作用,导致深水S型管道铺设的动力问题求解困难,难以准确预测管道与托管架之间的托辊动荷载,无法保证管道与托管架结构在动力铺设过程中的作业安全。上述深水S型管道铺设问题也是目前海洋工程界和学术界所关注的研究热点,本论文将其纳入一整体研究框架进行探讨,并基于解析分析、数值仿真和模型实验方法,分别对管道铺设形态设计、上弯段非线性耦合作用及托辊动荷载等关键问题进行了系统的分析与研究,具体如下:(1)提出了 S型管道铺设形态分析的分段解析方法,能考虑离散托辊对上弯段管道的影响。分别建立了上弯段、直弯段和垂弯段管道的控制微分方程,采用数值迭代算法对管道控制方程进行定解,分析了铺设水深、管道尺寸、托管架半径和托辊间距等设计参数对管道铺设形态和内力分布的影响,研究结果表明铺设水深和管道尺寸越大,则上弯段管道的张力和弯矩也越大;托管架半径和托辊间距对管道铺设形态和张力的影响很小,减小托管架半径或增大托辊间距将引起上弯段弯矩的增大。(2)采用“面-面”接触模型研究了深水S型铺设中管道与托辊箱多个托辊之间的非线性接触问题。建立了管道、托辊箱和托辊的三维有限元模型,在铺设分析中考虑了管道几何大变形、弹塑性变形和管道与多个托辊的面接触等多种非线性因素的耦合作用,研究了张紧力对管道与托辊箱之间的接触状态以及上弯段管道应变的影响,研究结果表明托辊箱上只有前后两个托辊能接触到管道,两侧托辊没有提供给管道支撑力;张紧力的大小能影响管道与托辊箱之间的接触状态和接触力,合理设计张紧力能使管道重量在最大程度上均匀地分配到各个托辊箱。(3)设计了深水3000米S型铺设的动力子结构模型实验,研究了船体运动对管道与托管架之间动力相互作用的影响。在实验室内搭建了中大比尺托管架、管道模型的实验平台,利用六自由度运动台模拟了船体升沉、横摇和纵摇方向的耦合运动对管道与托管架相互作用荷载的影响,研究发现迎浪情况下的船体运动对托辊荷载的动力放大效应较为显着,个别托辊与管道之间存在动力冲击作用,产生了很高的动力放大系数。(4)提出了托管架动力铺设的解耦分析方法,能准确评估托管架的结构设计与作业安全。将模型实验测量的托辊动荷载变换到原型,以外力的形式加载到托管架有限元模型,采用MPC刚性梁连接的方法将船体运动传递到托管架,分析了在不同来浪方向下托管架进行铺管作业时的瞬态动力响应,结果表明最大动应力集中出现在节间连杆、主铰点和悬吊点等托管架的连接结构,并且主铰是应力集中最为严重的连接结构。(5)基于Miner疲劳累积损伤理论,对动力铺管过程引起的托管架连接构件的疲劳问题进行了研究。根据不同类型管节点的应力集中系数公式,计算了主铰点和悬吊点的热点应力。根据Palmgren-Miner线性累积损伤准则,分析了不同来浪方向的管道铺设工况对托管架的主铰点、悬吊点和节间连杆所造成的疲劳损伤程度,结果表明迎浪铺管对于托管架连接构件造成的疲劳损伤最大,在同一铺设工况中主铰点比悬吊点和节间连杆受损更严重。

二、应变疲劳可靠性分析的新进展与展望(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、应变疲劳可靠性分析的新进展与展望(论文提纲范文)

(1)高温结构蠕变疲劳寿命设计方法:从材料到结构(论文提纲范文)

0前言
1 蠕变疲劳交互作用概述
    1.1 单一机制的蠕变和低周疲劳
    1.2 蠕变疲劳交互作用
    1.3 复杂加载波形下的蠕变疲劳损伤机理
2 基于材料的蠕变疲劳寿命预测方法
    2.1 现存主要寿命预测模型方法的演绎历程
    2.2 基于Manson-Coffin方程发展的主要模型
    2.3 基于区分方法发展的主要模型
    2.4 基于线性损伤累积准则发展的主要模型
3 基于高温结构的蠕变疲劳寿命设计
    3.1 高温结构蠕变疲劳寿命设计概述
    3.2 蠕变疲劳应力应变行为研究
    3.3 多轴应力状态下的蠕变和疲劳损伤
    3.4 基于蠕变疲劳损伤交互图的寿命设计
4 不确定性方法
    4.1 蠕变疲劳可靠性分析概述
    4.2 蠕变疲劳裂纹萌生不确定性分析
    4.3 蠕变疲劳裂纹扩展不确定性分析
5 结论和展望

(2)我国油井管标准化技术进展及展望(论文提纲范文)

0 引 言
1 钻柱构件标准的发展
2 套管和油管标准的发展
3 油井管标准化的发展方向
4 结论及建议

(3)锻造工艺参数对TC4钛合金疲劳寿命的影响研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 钛合金锻造工艺研究现状
        1.2.2 疲劳寿命预测方法研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
2 实验材料及方法
    2.1 引言
    2.2 关键锻造工艺参数的选择
    2.3 实验材料及实验设备
        2.3.1 实验材料
        2.3.2 锻造实验设备
        2.3.3 力学性能检测实验设备
    2.4 不同变形温度锻造实验及力学性能检测实验
        2.4.1 锻造实验
        2.4.2 常温拉伸实验
        2.4.3 疲劳拉伸实验
    2.5 不同变形量锻造实验及力学性能检测实验
        2.5.1 锻造实验
        2.5.2 常温拉伸实验
        2.5.3 疲劳拉伸实验
    2.6 本章小结
3 疲劳仿真模型建立与寿命预测方法确定
    3.1 引言
    3.2 疲劳仿真模拟
        3.2.1 分析软件简介
        3.2.2 有限元仿真模型建立
        3.2.3 有限元仿真模型修正
    3.3 疲劳寿命预测方法确定
        3.3.1 疲劳寿命预测方法选取
        3.3.2 疲劳寿命预测方法修正
    3.4 本章小结
4 锻造工艺参数对弹性模量、抗拉强度和断面收缩率的影响
    4.1 引言
    4.2 锻造工艺参数对弹性模量、抗拉强度和断面收缩率的影响
        4.2.1 锻造工艺参数对弹性模量的影响
        4.2.2 锻造工艺参数对抗拉强度的影响
        4.2.3 锻造工艺参数对断面收缩率的影响
    4.3 锻造工艺参数与弹性模量、抗拉强度和断面收缩率的映射关系建立
        4.3.1 弹性模量回归模型的建立与计算
        4.3.2 抗拉强度回归模型的建立与计算
        4.3.3 断面收缩率回归模型的建立与计算
    4.4 本章小结
5 TC4 钛合金锻件疲劳性能最优的锻造工艺参数确定
    5.1 引言
    5.2 疲劳性能最优的最优锻造工艺参数组的确定
        5.2.1 疲劳寿命预测模型
        5.2.2 最优锻造工艺参数分析
        5.2.3 最优锻造工艺参数验证
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(4)温度和压力条件下SiC电容式压力传感器的失效机理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究方法与现状
    1.3 本论文的主要研究内容
第二章 SiC电容式压力传感器热力学基础理论及分析方法
    2.1 传感器热力学分析的基本理论
        2.1.1 传热学概论
        2.1.2 热弹性力学概论
        2.1.3 高温蠕变力学概论
    2.2 瞬态动力学及多物理场耦合基础理论
    2.3 基于ANSYS Workbench的传感器环境应力仿真方法研究
        2.3.1 热分析及方法概述
        2.3.2 热-结构耦合分析及加速仿真方法概论
        2.3.3 疲劳分析相关理论与方法
        2.3.4 综合应力耦合仿真方法
        2.3.5 传感器有限元模型建立及基本材料参数
    2.4 传感器网格质量评估和优化研究
    2.5 有限元后处理方法与误差控制研究
    2.6 传感器在环境应力作用下的失效研究方法及判据
    2.7 本章小结
第三章 温度环境下SiC电容式压力传感器失效机理分析
    3.1 温度环境载荷与边界条件加载方法研究
    3.2 基于热-结构耦合的加速仿真方法研究
    3.3 高温恒温环境应力仿真研究
        3.3.1 芯片模型高温恒温仿真结果与分析
        3.3.2 封装模型高温恒温仿真结果与分析
    3.4 温度冲击环境应力仿真研究
        3.4.1 芯片模型高低温度冲击仿真结果与分析
        3.4.2 封装模型高低温度冲击仿真结果与分析
    3.5 温度环境应力测试及断面形貌研究
        3.5.1 芯片结构应力应变测试分析
        3.5.2 芯片结构SEM断面形貌分析
    3.6 SiC电容式压力传感器温度环境下的失效机理研究
    3.7 本章小结
第四章 压力环境下SiC电容式压力传感器失效机理分析
    4.1 压力疲劳载荷谱生成及仿真方法研究
        4.1.1 压力环境的载荷转换与加载方法研究
        4.1.2 压力疲劳有限元仿真方法及基本流程
    4.2 有限元中压力环境仿真误差分析
    4.3 芯片结构的压力疲劳环境应力仿真研究
        4.3.1 最大压力达到满量程值的应力应变分析
        4.3.2 最大压力未达到满量程值的应力应变分析
    4.4 封装结构的压力疲劳环境应力仿真研究
        4.4.1 有限元云图及分析
        4.4.2 数据后处理及结果讨论
    4.5 压力疲劳失效机理分析
    4.6 本章小结
第五章 综合应力环境下SiC电容式压力传感器环境适应性研究
    5.1 综合环境应力仿真方法研究
        5.1.1 复杂环境下多应力耦合关系研究
        5.1.2 综合应力的多物理场耦合分析基本流程
    5.2 复杂环境下多应力载荷施加方法研究
        5.2.1 温度与压力环境载荷共同施加方法研究
        5.2.2 耦合场分析中冲击初始应力的导入研究
    5.3 基于热-结构耦合的综合环境应力仿真分析
        5.3.1 温度和压力环境应力耦合仿真分析
        5.3.2 温度与冲击环境应力耦合仿真分析
        5.3.3 温度、压力及冲击环境应力耦合仿真分析
    5.4 不同环境应力耦合下的影响对比研究
    5.5 综合环境应力下传感器环境适应性分析
    5.6 本章小结
第六章 结论及展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果

(6)基于疲劳可靠性的SEPCT机械系统优化设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 SPECT机械系统研究状况
        1.2.2 虚拟疲劳分析的发展状况
        1.2.3 拓扑优化设计发展状况
        1.2.4 尺寸优化设计发展状况
    1.3 本文主要研究内容
第二章 SPECT机械系统建模
    2.1 SPECT机械系统工作原理
    2.2 SPECT机械系统装配体三维建模
    2.3 本章小结
第三章 动力学仿真分析
    3.1 多体动力学概述
        3.1.1 多体动力学的分类
        3.1.2 ADAMS多体动力学
    3.2 建立SPECT动力学仿真模型
        3.2.1 模型导入
        3.2.2 定义约束
        3.2.3 定义材料属性
        3.2.4 定义环境变量
        3.2.5 定义驱动
    3.3 动力学分析获取载荷谱
    3.4 本章小结
第四章 疲劳可靠性分析
    4.1 疲劳分析概述
        4.1.1 疲劳分析方法
        4.1.2 多轴疲劳预测方法
        4.1.3 SPECT虚拟疲劳分析的基本流程
    4.2 单位载荷静力学分析
        4.2.1 建立模型
        4.2.2 载荷条件
        4.2.3 惯性释放法
        4.2.4 有限元分析结果
    4.3 疲劳寿命分析
        4.3.1 nCode疲劳分析流程
        4.3.2 定义材料属性及相关参数
        4.3.3 疲劳寿命分析结果
    4.4 本章小结
第五章 拓扑优化设计
    5.1 拓扑优化概述
        5.1.1 拓扑优化方法
        5.1.2 多工况拓扑优化
        5.1.3 拓扑优化基本流程
    5.2 有限元分析
        5.2.1 工况特性分析
        5.2.2 静力学仿真分析
    5.3 拓扑优化分析
        5.3.1 建立多工况拓扑优化模型
        5.3.2 拓扑优化设计
        5.3.3 模型重构
    5.4 结果分析
    5.5 本章小结
第六章 尺寸优化设计
    6.1 响应面尺寸优化法
        6.1.1 ANSYSWorkbench响应面优化
    6.2 响应面优化设计
        6.2.1 参数化建模
        6.2.2 试验设计
        6.2.3 响应面构建
        6.2.4 优化设计
    6.3 本章小结
第七章 总结和研究展望
    7.1 总结
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件

(7)机械结构疲劳可靠性分析设计方法研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 疲劳可靠性研究现状
        1.2.1 随机疲劳可靠性分析
        1.2.2 区间疲劳可靠性分析
        1.2.3 基于模糊理论的疲劳可靠性分析
    1.3 可靠性优化设计算法研究现状
    1.4 结构疲劳可靠性设计的几个关键问题
    1.5 本文主要研究内容
2 损伤应力应变场全耦合的结构疲劳寿命预测方法
    2.1 疲劳寿命的预测方法
    2.2 连续介质损伤力学基本概念
    2.3 损伤耦合的循环塑性本构方程
        2.3.1 循环塑性本构方程
        2.3.2 低周疲劳损伤演化方程
        2.3.3 耦合损伤的循环塑性本构方程
    2.4 本构方程参数获取
        2.4.1 硬化参数
        2.4.2 低周疲劳损伤参数
    2.5 AISI H11 实验与有限元模拟结果
        2.5.1 试样制备和实验设备
        2.5.2 实验结果
        2.5.3 AISI H11 循环响应有限元模拟
    2.6 算例分析:三层结构筒疲劳寿命预测
    2.7 本章小结
3 基于应变寿命曲线的疲劳寿命可靠性分析方法
    3.1 AISI H11 成组疲劳试验结果
    3.2 基于智能算法的概率-应变-寿命(P-E-N)分析方法
        3.2.1 材料概率-应变-疲劳寿命曲线
        3.2.2 遗传算法简介
        3.2.3 AISI H11 的概率-应变-寿命曲线
    3.3 基于非概率可靠度的疲劳寿命可靠性分析方法
        3.3.1 随机组合下的Manson-Coffin参数分析
        3.3.2 基于椭球模型的 Coffin-Manson 参数不确定量化
        3.3.3 基于非概率可靠度的疲劳寿命区间预测
    3.4 本章小结
4 基于支持向量机的结构疲劳可靠性分析方法
    4.1 基于支持向量机的蒙特卡罗方法
        4.1.1 蒙特卡罗模拟
        4.1.2 支持向量分类机
        4.1.3 支持向量回归机
        4.1.4 支持向量分类机与回归机相结合的蒙特卡罗方法
    4.2 改进后的基于支持向量机的蒙特卡罗方法
        4.2.1 子集模拟方法
        4.2.2 基于子集模拟的训练样本池修正方法
    4.3 算例分析:三层结构筒疲劳寿命可靠性分析
    4.4 本章小结
5 基于疲劳失效概率的结构优化设计方法
    5.1 基于可靠性的优化设计方法
        5.1.1 结构可靠性指标
        5.1.2 功能度量法
    5.2 常见的最小功能目标点搜寻算法
        5.2.1 改进均值法(Advanced Mean Value method, AMV)
        5.2.2 共轭梯度分析法(Conjugate gradient analysis CGA)
        5.2.3 修正均值法(Modified Mean Value MMV)
        5.2.4 混合自调节均值法(Hybrid self-adjusted mean value HSMV)
    5.3 混合指向性步长方法(Hybrid directional step HDS)
        5.3.1 步长推导
        5.3.2 数学证明
        5.3.3 迭代过程及算法流程图
        5.3.4 算例验证
    5.4 算例分析:基于疲劳失效概率的三层筒结构优化设计
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目及得奖情况
    C.学位论文数据集
致谢

(8)滑翔架动力学仿真与疲劳寿命预测(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 虚拟样机技术研究现状
        1.2.2 疲劳寿命研究现状
    1.3 本文主要内容
    1.4 技术路线
第二章 滑翔架三维建模与结构特性分析
    2.1 轨道和滑翔架三维建模
    2.2 滑翔架运动分析
    2.3 滑翔框体模态分析
        2.3.1 有限元法简介
        2.3.2 有限元模型建立
        2.3.3 模态分析
    2.4 本章小结
第三章 滑翔架动力学仿真分析
    3.1 多体运动学理论概述
        3.1.1 多刚体动力学理论
        3.1.2 多柔体动力学理论
    3.2 虚拟样机软件ADAMS简介
    3.3 动力学模型建立与仿真
        3.3.1 刚柔耦合动力学模型建立
        3.3.2 动力学仿真
        3.3.3 疲劳危险点确定与应力曲线提取
    3.4 本章小结
第四章 滑翔架应力谱的编制
    4.1 雨流循环计数
        4.1.1 数据处理
        4.1.2 雨流计数方法
        4.1.3 雨流矩阵
    4.2 雨流矩阵外推
        4.2.1 雨流矩阵合成
        4.2.2 非参数法外推理论
        4.2.3 核密度估计外推
    4.3 应力谱编制
        4.3.1 二维应力谱的编制
        4.3.2 一维应力谱的编制
    4.4 本章小结
第五章 滑翔架疲劳寿命预测
    5.1 疲劳理论概述
        5.1.1 疲劳的定义及分类
        5.1.2 疲劳寿命预测方法
    5.2 标准S-N曲线
        5.2.1 材料的S-N曲线
        5.2.2 构件S-N曲线的修正
    5.3 滑翔架寿命预测
        5.3.1 焊接寿命评估标准
        5.3.2 焊接部位寿命预测
        5.3.3 非焊接部位寿命预测
    5.4 疲劳结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(9)柴油机主轴承的微动磨损和疲劳研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状及进展
        1.2.1 材料微动损伤机理研究现状
        1.2.2 发动机部件微动损伤的研究现状
        1.2.3 微动损伤模型研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 基于有限元的主轴承过盈配合面微动损伤模型
    2.1 发动机有限元建模
        2.1.1 网格模型的建立
        2.1.2 计算输入及说明
        2.1.3 主轴承载荷选取与施加
        2.1.4 缸压的加载
        2.1.5 有限元模型边界条件设置
        2.1.6 有限元分析结果
    2.2 微动磨损模型
        2.2.1 微动磨损研究方法
        2.2.2 微动磨损参数FD的提取
        2.2.3 许用磨损深度的选取
        2.2.4 微动磨损系数k
        2.2.5 微动磨损寿命计算
    2.3 微动疲劳模型
        2.3.1 微动疲劳研究方法
        2.3.2 微动疲劳参数SWT提取
        2.3.3 微动疲劳寿命预测
    2.4 本章小结
第三章 主轴承过盈配合面微动损伤可靠性分析
    3.1 微动损伤可靠性分析原理
        3.1.1 微动磨损可靠性分析模型
        3.1.2 微动疲劳可靠性分析模型
        3.1.3 总体可靠性分析模型
    3.2 不确定性参数分析
        3.2.1 磨损的随机性分析
        3.2.2 疲劳准则参数的随机性分析
    3.3 主轴承过盈配合面微动损伤的可靠性分析
    3.4 本章小结
第四章 主轴承过盈配合面的微动磨损实验研究
    4.1 SVN-2 型双通道实验系统
    4.2 实验装置设计
    4.3 主轴承过盈配合面微动磨损实际实验装置
    4.4 主轴承过盈配合面微动磨损实验方案设计
    4.5 主轴承过盈配合面微动磨损实验结果分析
        4.5.1 微动磨损试验结果分析
        4.5.2 仿真模型对照分析
        4.5.3 磨损原因分析
    4.6 主轴承结合面材料微动磨损实验设计
        4.6.1 实验装置
        4.6.2 实验方案
        4.6.3 实验样件设计
    4.7 实验结果分析
    4.8 本章小结
第五章 主轴承过盈配合面微动损伤多方案优化设计
    5.1 设计准则分析
    5.2 参数优化方案设计
    5.3 参数优化结果分析
    5.4 结构优化方案设计
    5.5 结构优化结果分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(10)深水S型铺设上弯段管道与托管架耦合作用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 管道铺设技术与关键装备
        1.2.1 海底管道铺设方法
        1.2.2 S型铺管过程与关键装备
        1.2.3 S型铺管船
    1.3 S型管道铺设问题的研究现状
        1.3.1 S型管道铺设的力学失效模式研究
        1.3.2 铺设过程的非线性荷载作用研究
        1.3.3 管道的铺设形态和力学响应研究
        1.3.4 托管架铺管作业的结构安全研究
    1.4 本文的主要工作
2 基于分段解析法的S型管道铺设形态分析
    2.1 引言
    2.2 管道的控制方程与求解方法
        2.2.1 垂弯段
        2.2.2 直弯段
        2.2.3 上弯段
        2.2.4 管道形态的计算流程
    2.3 不同铺设参数对管道铺设形态设计的影响
        2.3.1 本文方法的有效性验证
        2.3.2 铺设水深的影响
        2.3.3 管道外径的影响
        2.3.4 管道壁厚的影响
        2.3.5 托管架曲率的影响
        2.3.6 托辊间距的影响
    2.4 本章小结
3 上弯段管道与托辊箱非线性接触问题分析
    3.1 引言
    3.2 管道与固定式托辊箱的接触分析
        3.2.1 S型铺设的有限元模型
        3.2.2 位移约束和荷载条件
        3.2.3 管道与托辊的接触性质
        3.2.4 数值模型的有效性验证
    3.3 管道与可旋转托辊箱的接触分析
        3.3.1 管道铺设模型修正
        3.3.2 管道与托辊箱的接触行为
        3.3.3 托辊箱对上弯段的合接触力
        3.3.4 上弯段的应力集中与应变分布
    3.4 本章小结
4 基于动力子结构实验方法的托辊荷载分析
    4.1 引言
    4.2 动力子结构实验方法
        4.2.1 S型铺设过程的实验模拟
        4.2.2 模型实验的基本假定
        4.2.3 模型与原型的相似关系
    4.3 模型实验平台
        4.3.1 托管架模型
        4.3.2 管道模型
        4.3.3 六自由度运动平台
        4.3.4 运动控制系统
        4.3.5 数据采集系统
    4.4 模型实验结果及分析
        4.4.1 S型铺设的静力实验
        4.4.2 S型铺设的动力实验
    4.5 本章小结
5 托管架动力铺设的解耦分析方法
    5.1 引言
    5.2 托管架的解耦分析模型
        5.2.1 托管架的有限元模型
        5.2.2 位移约束与运动传递
        5.2.3 静力/动力铺设荷载
        5.2.4 托管架动力铺设的时域分析
    5.3 静力/动力铺设的托管架结构响应
        5.3.1 静力铺设
        5.3.2 动力铺设
    5.4 托管架动力铺设的安全评估
        5.4.1 拉弯构件的设计要求
        5.4.2 压弯构件的设计要求
        5.4.3 托管架结构的安全评估
    5.5 本章小结
6 托管架关键连接构件的疲劳分析
    6.1 引言
    6.2 托管架的疲劳分析方法
        6.2.1 连接构件的S-N曲线
        6.2.2 管形节点的热点应力
        6.2.3 雨流循环计数
        6.2.4 Miner累积损伤理论
    6.3 托管架的疲劳分析结果
        6.3.1 关键连接构件的疲劳损伤
        6.3.2 托管架使用寿命预测
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介

四、应变疲劳可靠性分析的新进展与展望(论文参考文献)

  • [1]高温结构蠕变疲劳寿命设计方法:从材料到结构[J]. 王润梓,廖鼎,张显程,朱顺鹏,涂善东,郭素娟. 机械工程学报, 2021(16)
  • [2]我国油井管标准化技术进展及展望[J]. 冯耀荣,李鹤林,徐婷,韩礼红,方伟,张忠铧,张传友,成海涛,白真权,田研,石晓霞,王为农,谢俊峰,乐宏,郑明科. 石油管材与仪器, 2021(03)
  • [3]锻造工艺参数对TC4钛合金疲劳寿命的影响研究[D]. 杨锦辉. 西安科技大学, 2021
  • [4]温度和压力条件下SiC电容式压力传感器的失效机理研究[D]. 杜科. 电子科技大学, 2021(01)
  • [5]结构疲劳百年研究的回顾与展望[J]. 轩福贞,朱明亮,王国彪. 机械工程学报, 2021(06)
  • [6]基于疲劳可靠性的SEPCT机械系统优化设计[D]. 王嵩. 北京化工大学, 2020(02)
  • [7]机械结构疲劳可靠性分析设计方法研究[D]. 杜伟奇. 重庆大学, 2020
  • [8]滑翔架动力学仿真与疲劳寿命预测[D]. 张轲. 长安大学, 2020(06)
  • [9]柴油机主轴承的微动磨损和疲劳研究[D]. 谷冉升. 上海交通大学, 2020(01)
  • [10]深水S型铺设上弯段管道与托管架耦合作用研究[D]. 梁辉. 大连理工大学, 2019(08)

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应变疲劳可靠性分析的新进展与展望
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