【摘要】：工程機(jī)械作為現(xiàn)代工業(yè)中的重要設(shè)備之一,由于其工作強(qiáng)度大、使用頻率高,微小的故障可能帶來(lái)巨大的危害。另一方面,工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的可靠性直接關(guān)系到使用企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。若不考慮其健康狀態(tài),而直接根據(jù)使用年限采取一刀切地停用措施將會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)。同時(shí),機(jī)械構(gòu)件的損傷起源于材料缺陷、局部應(yīng)力集中等多因素,經(jīng)歷著從微觀(guān)萌生到宏觀(guān)擴(kuò)展,從空洞成型到長(zhǎng)大,從未知到可觀(guān)的物理演化規(guī)律,其影響因素既跨越時(shí)間與空間,也包括已知與未知,這些多尺度因素的復(fù)合作用會(huì)多層次影響評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此,結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命預(yù)測(cè)與可靠性評(píng)估需要考慮的情況復(fù)雜,然而又是現(xiàn)代工程實(shí)際中不得不面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。本論文針對(duì)目前在結(jié)構(gòu)件疲勞壽命預(yù)測(cè)與可靠性評(píng)估中所存在的一些難題,結(jié)合多因素修正疲勞現(xiàn)象學(xué)理論對(duì)裂紋萌生階段疲勞壽命預(yù)測(cè)方法及裂紋擴(kuò)展機(jī)理模型進(jìn)行研究。并在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用貝葉斯理論將理論結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合,以期為結(jié)構(gòu)件可靠性的準(zhǔn)確評(píng)估提供一些新的方法和思路。論文主要工作如下:(1)以疲勞壽命的影響因素為研究核心,并在此基礎(chǔ)上通過(guò)將量化后的修正因子與疲勞現(xiàn)象學(xué)模型相結(jié)合來(lái)提出了一種基于多因素修正的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)因素、應(yīng)力比及質(zhì)量加工方式等要素與疲勞壽命預(yù)測(cè)結(jié)果之間的定量表達(dá),進(jìn)一步完善了裂紋萌生階段疲勞壽命預(yù)測(cè)的相關(guān)方法;同時(shí),通過(guò)實(shí)例研究對(duì)基于多因素修正的疲勞壽命預(yù)測(cè)算法的可行性和分析準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證,并分析了修正因子對(duì)疲勞壽命的敏感度及其變化趨勢(shì);分析結(jié)果表明實(shí)例預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)結(jié)果吻合;(2)通過(guò)提取載荷歷程與影響裂紋擴(kuò)展矢量特征間的參數(shù)來(lái)對(duì)裂紋擴(kuò)展信息進(jìn)行修正,提出了一種考慮結(jié)構(gòu)因素、應(yīng)力比、質(zhì)量加工及載荷間相互作用等要素的裂紋擴(kuò)展預(yù)測(cè)模型,解決了恒值載荷與隨機(jī)載荷這兩種載荷歷程下的裂紋擴(kuò)展精確預(yù)測(cè);結(jié)合實(shí)例,對(duì)裂紋擴(kuò)展信息進(jìn)行了求解,并應(yīng)用聲發(fā)射設(shè)備進(jìn)行了監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究,結(jié)果表明預(yù)測(cè)出的數(shù)據(jù)精度是符合要求的;運(yùn)用建立的預(yù)測(cè)模型對(duì)修正因素與裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度間的影響趨勢(shì)關(guān)系進(jìn)行了分析研究,結(jié)果表明裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度與加載方式因子及表面質(zhì)量因子成反比例關(guān)系;(3)從微觀(guān)缺陷衍生的角度出發(fā),通過(guò)將損傷擴(kuò)展理論與殘余應(yīng)力重分布計(jì)算方法相結(jié)合,提出了一種伴隨裂紋或損傷擴(kuò)展的殘余應(yīng)力重分布動(dòng)力學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上通過(guò)引入相應(yīng)的裂紋擴(kuò)展增量判據(jù)來(lái)提出了一種考慮殘余應(yīng)力重分布的裂紋擴(kuò)展規(guī)律研究方法;實(shí)例分析結(jié)果表明,殘余拉應(yīng)力的釋放使得裂紋擴(kuò)展速率下降,不考慮殘余應(yīng)力重分布的結(jié)果將過(guò)高估計(jì)構(gòu)件的裂紋擴(kuò)展速率,其預(yù)測(cè)結(jié)果偏于保守;(4)針對(duì)結(jié)構(gòu)件可靠性預(yù)測(cè)過(guò)程中數(shù)據(jù)廣泛存在的指數(shù)型分布和威布爾型分布,通過(guò)貝葉斯理論方法將理論預(yù)測(cè)模型與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合,建立了基于貝葉斯理論的可靠性評(píng)估方法,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)件裂紋擴(kuò)展過(guò)程中的可靠性評(píng)估,進(jìn)一步完善了貝葉斯理論背景下先驗(yàn)信息與試驗(yàn)數(shù)據(jù)間的信息融合策略;通過(guò)采用MCMC算法對(duì)后驗(yàn)信息的計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了解決,確定了結(jié)構(gòu)件的可靠度數(shù)值;評(píng)估結(jié)果表明后驗(yàn)參數(shù)的分布較為集中,且置信度區(qū)間可達(dá)到90%,評(píng)估精度是可以保證的;(5)針對(duì)同種結(jié)構(gòu)件不同初始損傷狀態(tài)下的可靠性評(píng)估問(wèn)題,通過(guò)將可靠性序化模型策略與貝葉斯理論方法相結(jié)合,提出了一種基于貝葉斯理論非齊次泊松過(guò)程的不同裂紋初始狀態(tài)下結(jié)構(gòu)件可靠性評(píng)估模型;通過(guò)數(shù)據(jù)間遞進(jìn)因子的合理使用,實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)數(shù)據(jù)與過(guò)程參數(shù)間的有效融合;通過(guò)實(shí)例分析對(duì)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)信息下不同裂紋初始狀態(tài)的構(gòu)件可靠性進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明其平均預(yù)測(cè)精度為92%。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH114
【圖文】：

圖 1.1 結(jié)構(gòu)件的疲勞分析研究過(guò)程分復(fù)雜，且受多種因素的影響，選擇合理的預(yù)準(zhǔn)確評(píng)估的基礎(chǔ)。研究人員提出了多種理論[理論、斷裂力學(xué)及疲勞現(xiàn)象學(xué)等。不同金屬材

圖 2.1 分析方法的實(shí)施步驟模型的建立與分析算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元法得到了廣泛的應(yīng)件包括有ANSYS、LS-DYNA、ABAQUS、HY軟件的使用使得很多實(shí)際工程問(wèn)題的解決更NSYS 軟件對(duì)橋殼進(jìn)行有限元分析研究，將修，運(yùn)用 ANSYS 軟件中的模型模塊對(duì)整體橋殼度的倒角、小圓角處進(jìn)行特殊標(biāo)注處理，以紹橋殼和模擬車(chē)架是聯(lián)為一體進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)的模擬車(chē)架上與支座對(duì)應(yīng)的位置施加載荷，最的建立

【參考文獻(xiàn)】

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5 金丹;王巍;田大將;林偉;;非比例載荷下缺口件疲勞壽命有限元分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年12期

6 董興建;李鴻光;孟光;;岸橋起重機(jī)隨機(jī)風(fēng)振疲勞可靠性分析[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2013年06期

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8 何正嘉;曹宏瑞;訾艷陽(yáng);李兵;;機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估的發(fā)展與思考[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年02期

9 王軍;邱志平;金延偉;;疲勞壽命的區(qū)間名義應(yīng)力法及靈敏度分析[J];飛機(jī)設(shè)計(jì);2012年06期

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9 賀向東;機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)若干關(guān)鍵問(wèn)題的研究[D];吉林大學(xué);2005年

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9 楊龍;航空結(jié)構(gòu)斷裂損傷評(píng)定[D];南京航空航天大學(xué);2010年

10 江勇;航空連接結(jié)構(gòu)的三維應(yīng)力集中與裂紋分析[D];南京航空航天大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2722331