结构疲劳分析技术新进展
南海半潜式生产平台结构疲劳安全监测及评估研究
三、关键节点的疲劳试验研究
1、必要性及现有研究进展
为了验证基于有限元方法的平台疲劳分析结果的准确性，需要对关键节点进行 疲劳试验研究。通过疲劳试验，可以获得关键节点的真实疲劳性能参数和损伤 机理，为结构设计和优化提供依据。目前，国内外学者已经开展了一系列针对 深水半潜式平台的疲劳试验研究。
5、保护海洋环境：南海海域的海洋环境复杂多变，对半潜式生产平台的安全 性提出了更高的要求。通过有效的结构疲劳监测和评估，可以避免因平台损坏 导致的原油泄漏等环境事故的发生，保护海洋生态环境。
6、推动相关技术的发展：结构疲劳监测和评估涉及多个学科和技术领域，包 括材料科学、机械工程、电子工程、计算机科学等。通过在南海半潜式生产平 台上的应用和研究，可以推动这些技术的发展和创新。
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一、平台结构疲劳监测
半潜式生产平台结构的疲劳监测通常涉及多种技术手段，包括无损检测、声发 射监测和光纤传感等。无损检测技术，如超声波、射线探伤和磁粉探伤等，可 以在不损伤平台结构的前提下，检测出裂纹、腐蚀等损伤。声发射监测技术则 可以实时监测平台结构内部裂纹的产生和扩展，为结构的损伤评估提供依据。 光纤传感技术则利用光纤对物理量的敏感特性，可以实现对平台结构的实时、 远程和长期监测。
二、深水半潜式平台的疲劳分析
1、影响因素
深水半潜式平台的疲劳损伤受到多种因素的影响，包括波浪载荷、地震载荷、 平台结构形式、材料性能等。其中，波浪载荷和地震载荷是导致平台结构产生 疲劳损伤的主要因素。此外，平台结构形式和材料性能也会对疲劳损伤产生影 响。
高速公路路面结构的疲劳性能研究
高速公路路面结构的疲劳性能研究随着交通运输的发展和经济的快速增长，高速公路成为连接各地的主要交通干线。
而路面结构是高速公路的重要组成部分，其质量和性能直接关系到交通运输的安全和效率。
在长期的使用过程中，路面结构会承受重复的车辆荷载和环境影响，从而导致疲劳破坏的发生。
因此，对高速公路路面结构的疲劳性能进行研究具有重要意义。
一、疲劳性能的定义和影响因素疲劳性能是指材料或结构在受到交变荷载作用下，经过一定次数的循环加载和卸载后，产生破坏的能力。
研究高速公路路面结构的疲劳性能有助于评估其使用寿命和维护管理。
影响高速公路路面结构疲劳性能的因素有很多，包括：路面结构的材料特性、厚度、层间粘结性能、车辆荷载频率和强度、环境温度等。
需要通过实验和理论分析来确定这些因素对疲劳性能的影响程度。
二、疲劳性能测试方法高速公路路面结构疲劳性能的测试是通过对路面样品进行循环加载和卸载的实验来进行的。
常用的测试方法有静动力加速试验、疲劳寿命试验和动床试验等。
静动力加速试验是一种常用的疲劳性能测试方法。
该方法主要通过模拟实际车辆在路面上行驶时受到的荷载作用，来评估路面结构的疲劳响应。
它可以模拟不同车速、轴重和轮胎压力下的荷载条件，从而确定路面结构的疲劳性能。
疲劳寿命试验是一种通过对路面样品进行循环加载和卸载的实验，来评估路面结构的疲劳耐久性。
在试验中，通过测量路面样品的应力变化和变形情况，来确定其疲劳寿命。
动床试验是一种通过将路面样品放置在模拟车辆行驶的动床上，来模拟路面在实际使用中的动态响应。
通过测量路面样品的应力和应变变化，可以评估其疲劳性能和耐久性。
三、疲劳性能相关问题的研究进展近年来，疲劳性能相关问题的研究取得了一些进展。
研究者们通过实验和理论分析，初步确定了影响高速公路路面结构疲劳性能的关键因素，并提出了改善路面疲劳性能的措施。
一方面，研究者们通过调整路面结构的材料特性和厚度，提高了路面的抗疲劳能力。
例如，采用高强度和高韧性的路面材料，可以有效提高路面的疲劳寿命。
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介技术中心李加良0引言在纪念中国机械工程学会焊接学会成立四十周年和中国焊接协会成立十五周年时，学会和协会秘书处编写了一本纪念文集反映我国焊接技术各个研究方向的发展轨迹及焊接技术在各个行业的应用现状，笔者感到天津大学材料学与工程学院霍立兴等人的论文：“提高焊接接头疲劳性能的研究进展和最新技术”一文对我厂这种主要从事焊接结构件的生产企业有一定指导意义，因此缩编了此文以飨我厂读者。
自从焊接结构得到广泛应用以来，发现主要承受动载荷的焊接结构，在远没有达到其设计寿命时就出现断裂破坏现象，其中90%为疲劳失效。
近年来，各国科技工作者在这方面的研究已经取得了较大的成绩，但是焊接结构疲劳断裂事故仍不断发生，且随着焊接结构的广泛应用有所增加。
例如，九十年代末，高速客车转向架中焊接接头的疲劳断裂，以及水轮机叶片根部的疲劳断裂等，都给国家和企业造成了较大的经济损失。
1焊接结构疲劳失效的原因焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：①焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。
这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；②早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；③工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；④焊接结构日益广泛，而在设计和造过程中认为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向的发展趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。
2影响焊接结构疲劳强度的主要因素2.1静载强度对焊接结构疲劳强度的影响在钢铁材料的研究中，人们总是希望材料具有较高的比强度，即以较轻的自身重量去承当较大的负载重量。
土木工程结构检测鉴定与加固改造新进展及工程实例
土木工程结构检测鉴定与加固改造新进展及工程实例全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：土木工程结构检测鉴定与加固改造是土木工程领域的重要内容之一，对于老旧建筑的维护和更新起到了至关重要的作用。
随着科技的发展和工程技术的进步，土木工程结构检测鉴定与加固改造领域也在不断取得新进展。
本文将对这方面的最新进展进行探讨，并结合实际工程案例进行分析。
一、土木工程结构检测鉴定新进展1. 非破坏检测技术的应用传统的结构检测鉴定往往需要进行拆除或破坏性检测，给建筑带来了一定的损坏和成本。
而非破坏检测技术的应用，能够更加快速、精准地对建筑结构进行检测，同时避免了对建筑的破坏。
超声波检测、电磁波检测等技术在结构检测中得到了广泛的应用，为工程师提供了更多的可能性。
2. 智能化检测设备的发展随着人工智能和大数据技术的发展，智能化检测设备也逐渐走入土木工程的建筑现场。
智能化检测设备能够自动化、高效地对建筑结构进行检测分析，大大提高了检测的准确性和效率。
具有人工智能算法的无人机在结构检测中的应用，能够更加全面地勘察建筑结构，为后续的加固改造提供更准确的数据支持。
1. 新型材料的应用传统的结构加固改造往往采用钢筋混凝土等传统材料，然而随着新型材料技术的不断发展，如碳纤维复合材料、聚合物材料等，这些材料具有更高的强度和耐久性，能够更好地满足建筑加固改造的需求。
碳纤维加固技术在结构加固中得到了广泛应用，能够提高建筑的抗震性能和承载能力。
2. 全面性加固改造方案的设计传统的加固改造往往只注重于某一部分的结构加固，而忽略了整体性的优化设计。
而现在，土木工程师们更注重全面性加固改造方案的设计，从整体结构出发，结合材料、施工工艺等因素，制定更为全面、科学的加固方案。
这种全面性设计能够确保建筑结构的稳定性和安全性，同时也能够延长建筑的使用寿命。
三、工程实例分析以某老旧建筑的加固改造工程为例，该建筑位于城市中心地带，年代较久，存在严重的结构老化问题。
海洋结构物的疲劳寿命预测
海洋结构物的疲劳寿命预测在广袤无垠的海洋中，海洋结构物扮演着至关重要的角色，如海洋平台、船舶、海底管道等。
然而，由于海洋环境的复杂性和恶劣性，这些结构物在长期的使用过程中会受到各种交变载荷的作用，从而导致疲劳损伤的累积。
因此，准确预测海洋结构物的疲劳寿命对于保障其安全可靠运行具有极其重要的意义。
海洋结构物所面临的疲劳问题是一个复杂的多因素交互作用的结果。
首先，海洋中的波浪、海流、潮汐等自然力量会对结构物产生周期性的载荷作用。
这些载荷的大小、频率和方向都在不断变化，使得结构物内部的应力分布也处于动态变化之中。
其次，海洋环境中的腐蚀因素会削弱结构材料的性能，加速疲劳裂纹的萌生和扩展。
此外，结构物在制造和安装过程中可能产生的初始缺陷，以及在使用过程中的维修和改造等，都会对其疲劳寿命产生影响。
为了准确预测海洋结构物的疲劳寿命，需要综合考虑多个方面的因素。
材料特性是其中的关键之一。
不同的材料具有不同的疲劳性能，其强度、韧性、疲劳极限等参数都会直接影响结构物的疲劳寿命。
因此，在设计和分析过程中，必须对所选用的材料进行充分的研究和测试，以获取准确的材料疲劳性能数据。
结构设计也是影响疲劳寿命的重要因素。
合理的结构设计可以有效地降低应力集中，减少疲劳损伤的发生。
例如，采用圆滑的过渡结构、避免尖锐的拐角和突变的截面等，可以使应力分布更加均匀，从而提高结构的疲劳性能。
此外，结构的连接方式和节点设计也需要精心考虑，以确保载荷能够均匀传递，减少局部应力过高的情况。
载荷分析是疲劳寿命预测的基础。
通过对海洋环境中的波浪、海流等载荷进行准确的测量和模拟，可以获取结构物所承受的交变载荷的时间历程。
然后，运用适当的统计方法对载荷数据进行处理和分析，得到载荷的幅值分布和频率分布等特征参数。
这些参数将作为后续疲劳分析的输入条件。
在疲劳分析方法方面，目前主要有基于应力的方法和基于断裂力学的方法。
基于应力的方法是通过计算结构在交变载荷作用下的应力幅和平均应力，结合材料的疲劳性能曲线来预测疲劳寿命。
海上风机基础结构的疲劳及其可靠性研究现状
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State of the Art
N 曲线法得到的要 法得到的疲劳寿命通常比 S短。但是当结构构件承受较高的应力水平时， 疲 可用断裂 劳开裂阶段寿命占总寿命的比重较小， 力学方法计算得到更真实的疲劳寿命 。 按照计算疲劳损伤参量的不同可以将疲劳寿 命分析方法分为： 名义应力法、 能量法、 应力应变 场强度法、 功率谱密度法等。实际上， 各种方法适 ， 用于不同阶段 故选用不同计算方法的组合即形 N 曲线 成了计算疲劳全寿命的不同模式， 包括 S损失力学法与断裂力学 法加断裂力学法的模式、 法相结合的模式、 局部应力—应变法加断裂力学 ［2 ］ 的模式以及损失力学模式共四种 。 对应不同的 工程选用合适的模型是估算结构疲劳寿命的关键所 这也是目前需要进一步开展研究的重要课题。 在， API 规范［3］指出， 对导管架型结构需要进行 详细的疲劳分析， 建议采用谱分析方法； 对在水深 用韧性钢材建造、 具有高超静 小于 122 m 的水中， 定自由度构架的、 自振周期小于 3 s 的导管架型 平台的管节点可应用简化的疲劳寿命分析方法 。 吴芳和 根据 API 规范中相应的要求， 考虑风浪 ， N曲 流引起的疲劳载荷 通过简单疲劳分析法 （ S［4 ］
据和冰激振动理论， 提出了针对不同的海冰破坏 形式， 如挤压、 屈曲、 弯曲等， 分别计算管节点的疲 再进行叠加以得出其等效应力幅的 劳累计损伤， 该方法同时考虑了冰载相对时间和冰厚的 新方法， 随机性， 较一般采用的单一计算方法更为精确可靠。 选用分析海上风机基础结构的方法应该根据 不同的工况来确定， 但不管是哪种分析方法， 疲劳 寿命的估算都包含以下三部分的内容： ① 材料疲 劳行为的描述； ②循环载荷下结构的响应； ③疲劳 累积损伤法则。 2． 2 风波联合作用及波浪模型的选择
超高性能混凝土拉伸与疲劳性能研究进展
3、开展超高性能混凝土与其他材料的复合研究，拓展其应用范围；
4、研究和推广超高性能混凝土的绿色制备技术和环保性能，推动绿色建筑 发展。
参考内容二
超高性能混凝土（UHPC）是一种具有极高强度、耐久性和韧性的新型混凝土 材料。由于其优异的性能，UHPC已成为国内外土木工程领域的研究热点。本次演 示将介绍UHPC在国内外的研究进展。
三、UHPC疲劳性能研究
疲劳性能是决定结构物安全性的重要因素。由于疲劳引起的损伤是结构物破 坏的主要原因之一，因此对UHPC疲劳性能的研究至关重要。目前，关于UHPC疲劳 性能的研究主要集中在以下几个方面：
1、疲劳损伤机制：通过对UHPC进行疲劳试验，研究其在疲劳作用下的损伤 演变规律和机制，为其抗疲劳设计和应用提供理论依据。
五、结论
本次演示对UHPC拉伸与疲劳性能的研究进展进行了综述。通过对UHPC拉伸性 能和疲劳性能的研究现状进行总结，指出了存在的问题和未来研究方向。为了更 好地满足工程需求和提高结构安全性，未来需要在微观机制、多因素耦合作用、 耐久性、数值模拟与优化设计等方面进行深入研究。通过跨学科合作和实践应用， 将有助于推动UHPC在工程领域的发展和应用水平的提高。
二、UHPC拉伸性能研究
UHPC的拉伸性能是其基本力学性能之一，对其在服役过程中的安全性具有重 要影响。近年来，研究者们在UHPC的拉伸性能方面进行了大量研究。例如，通过 在UHPC中添加钢纤维或碳纤维等增强材料，可以有效提高其抗拉强度和韧性。此 外，通过优化配合比设计和制备工艺，也可以显著改善UHPC的拉伸性能。
2、疲劳寿命预测：基于大量试验数据，利用回归分析等方法建立UHPC疲劳 寿命预测模型，为其在工程实践中的安全应用提供技术支持。
3、疲劳损伤修复：针对已发生疲劳损伤的UHPC结构，研究有效的修复方法 和技术，以延长其使用寿命并降低安全隐患。
疲劳分析流程-fatigue
疲劳分析流程-fatigue摘要：疲劳破坏是结构的主要失效形式，疲劳失效研究在结构安全分析中扮演着举足轻重的角色。
因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究的主要内容之一。
机车车辆结构的疲劳设计必须服从一定的疲劳机理,并在系统结构的可靠性安全设计中考虑复合的疲劳设计技术的应用。
国内的机车车辆主要结构部件的疲劳寿命评估和分析采用复合的疲劳设计技术，国外从疲劳寿命的理论计算和疲劳试验两个方面在疲劳研究和应用领域有很多新发展的理论方法和技术手段。
不论国内国外，一批人几十年如一日致力于疲劳的研究，对疲劳问题研究贡献颇多。
关键词：疲劳UIC标准疲劳载荷IIW 标准S-N曲线机车车辆一、国内外轨道车辆的疲劳研究现状6月30日15时，备受关注的京沪高铁正式开通运营。
作为新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路，京沪高铁贯通“三市四省”，串起京沪“经济走廊”。
京沪高铁的开通，不仅乘客可以享受到便捷与实惠，沿线城市也需面对高铁带来的机遇和挑战。
在享受这些待遇的同时，专家指出，各省市要想从中分得一杯羹，配套设施建设以及机车车辆的安全性绝对不容忽略。
根据机车车辆的现代设计方法，对结构在要求做到尽可能轻量化的同时，也要求具备高度可靠性和足够的安全性。
这两者之间常常出现矛盾，因此，如何准确研究其关键结构部件在运行中的使用寿命以及如何进行结构的抗疲劳设计是结构强度寿命预测领域研究中的前沿课题。
在随机动载作用下的结构疲劳设计更是成为当前机车车辆结构疲劳设计的研究重点，而如何预测关键结构和部件的疲劳寿命又是未来机车车辆结构疲劳设计的重要发展方向之一。
机车车辆承受的外部载荷大部分是随时间而变化的循环随机载荷。
在这种随机动载荷的作用下，机车车辆的许多构件都产生动态应力，引起疲劳损伤，而损伤累积后的结构破坏的形式经常是疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏。
随着国内铁路运行速度的不断提高，一些关键结构部件，如转向架的构架、牵引拉杆等都出现了一些断裂事故。
结构材料的疲劳寿命与寿命评估研究
结构材料的疲劳寿命与寿命评估研究在结构工程领域中，疲劳寿命是一个重要的研究方向。
结构材料的疲劳性能直接关系到工程的可靠性和安全性，因此，对疲劳寿命的评估与研究具有重要意义。
本文将着重介绍结构材料疲劳寿命的影响因素以及寿命评估的方法。
一、疲劳寿命的影响因素1. 材料特性：不同材料的疲劳寿命存在较大差异。
强度高、韧性好的材料通常具有较长的疲劳寿命。
例如，高强度合金材料具有优异的抗疲劳性能，因此在航空航天领域得到广泛应用。
2. 应力水平：结构材料在不同应力水平下的疲劳寿命存在明显差异。
应力水平越高，材料的疲劳寿命越短。
因此，在工程设计中需要对结构进行合理的应力分析和优化，以避免过高的应力水平。
3. 循环次数：结构材料在循环次数不同的情况下展现出不同的疲劳寿命。
循环次数越多，结构材料的疲劳寿命越短。
因此，在实际工程应用中，需要根据预期使用寿命合理控制结构承受的循环次数。
二、寿命评估的方法1. 实验法：通过制备不同应力水平和循环次数的试样，在实验室中进行疲劳试验，获得结构材料的疲劳寿命数据。
实验法是一种较为直观的评估方法，可以得到材料的疲劳曲线和疲劳极限。
2. 数值模拟方法：利用有限元分析等数值计算方法，对结构进行应力-应变分析，预测结构在不同应力水平和循环次数下的疲劳寿命。
数值模拟方法具有高效、经济的优势，能够较全面地考虑结构的复杂性。
3. 统计推断方法：通过建立适当的统计模型，利用试验数据对结构材料的疲劳寿命进行统计推断。
统计推断方法能够较准确地估计结构材料的寿命分布和可靠度，为工程实践提供科学依据。
三、寿命评估的研究进展近年来，随着结构工程领域的不断发展，疲劳寿命评估的研究取得了一系列重要进展。
其中一些研究成果包括：1. 材料微观结构研究：通过对材料微观结构的分析，研究人员发现材料中的缺陷和裂纹对疲劳寿命的影响。
这些研究为寿命评估提供了新的视角。
2. 多尺度模拟方法：采用多尺度模拟方法，结合材料的宏观性能和微观结构特征，预测结构材料在复杂工况下的疲劳寿命。
基于等效结构应力法的塔吊焊接节点疲劳寿命评估
被广泛使用，对起重机的力学性能具有重要的影 响［３］．在具体操作过程中，焊接质量低下、焊接缺 陷等问题时有发生，连接部位难免出现应力集中、 力学性能不达标等现象，焊接部位的使用周期也会 大大缩短，极大地拉低了起重机的力学性能［４］．因 此，对塔式起重机焊接节点的疲劳强度进行全面 细致地分析显得尤为重要．
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沈阳工业大学学报
第 ５期 刘俊卿，等：基于等效结构应力法的塔吊焊接节点疲劳寿命评估
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名义应力法和热点应力法是测试焊接部位疲 劳强度的两 种 常 见 方 法 ［５－６］，然 而 两 种 方 法 都 有 各自的缺陷和不足：名义应力法在分析时仅针对 特定的焊接接头形式与特定的荷载类型，不具备 普遍性与通用性；热点应力法则是选取焊接接头 附近的焊接点进行外推，利用基于热点应力的ＳＮ 曲线数据进行疲劳计算评估，但热点应力法计算 结果准确性会因有限元网格的大小、插值点个数 以及位置等因素而改变．
第４３卷 第５期 ２０２１年 ９月
沈 阳 工 业 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ４３Ｎｏ５ Ｓｅｐ２０２１
ｄｏｉ：１０．７６８８／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１６４６．２０２１．０５．０８
基于等效结构应力法的塔吊焊接节点疲劳寿命评估
沈阳工业大学学报
收稿日期：２０２０－０３－０３． 基金项目：陕西省教育厅自然科学基金项目（１５ＪＫ１３８２）． 作者简介：刘俊卿（１９５７－），男，陕西榆林人，教授，博士，主要从事结构疲劳损伤分析等方面的研究．
钢结构疲劳裂纹萌生寿命预测方法研究综述
钢结构疲劳裂纹萌生寿命预测方法研究综述全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：钢结构是工程领域中常用的一种结构形式，而疲劳裂纹是钢结构中常见的一种病害现象。
对于钢结构的疲劳裂纹萌生寿命预测方法的研究，一直是结构工程领域的研究热点之一。
本文将就钢结构疲劳裂纹萌生寿命预测方法进行综述，包括方法的基本原理、常用的预测模型和方法、研究现状及存在的问题和挑战等方面展开讨论。
一、基本原理钢结构在使用过程中经受外部荷载的作用，从而会引起材料的疲劳损伤，导致裂纹的萌生和扩展。
裂纹的萌生寿命是指裂纹在结构中最初出现的时间点，对材料的寿命和结构的安全性具有重要意义。
裂纹萌生寿命预测方法的基本原理是基于金属材料在不同应力水平下的疲劳性能曲线，通过对材料的疲劳寿命曲线进行分析和计算，得出裂纹在特定应力水平下的寿命预测值。
二、常用的预测模型和方法1. 总寿命法：总寿命法是最常用的一种预测方法，它是通过计算材料的疲劳寿命曲线和结构实际受力情况来确定裂纹萌生寿命。
总寿命法可以简化计算过程，但对结构的实际工作条件要求较高。
2. 参数法：参数法是通过疲劳试验得到的一组参数来描述材料的疲劳性能，然后根据参数来计算裂纹的萌生寿命。
参数法的优点是预测准确性高，但需要大量的试验数据和参数识别。
3. 损伤累积法：损伤累积法是基于损伤力学原理，通过对裂纹扩展过程进行积分，计算裂纹的萌生寿命。
损伤累积法能够考虑到材料的非线性特性，但计算过程较为复杂。
三、研究现状目前钢结构疲劳裂纹萌生寿命预测方法的研究已取得了一定的进展，各种预测模型和方法不断被提出。
一些新颖的方法如基于深度学习的人工智能模型和基于有限元分析的数值模拟方法也逐渐被应用到裂纹萌生寿命预测中。
这些方法的出现使得预测的准确性和效率得到了进一步提高。
四、存在的问题和挑战在钢结构疲劳裂纹萌生寿命预测方法的研究中，仍然存在一些问题和挑战。
材料的疲劳性能是受到多种因素影响的，如应力幅值、载荷类型、环境条件等，如何综合考虑这些因素对裂纹寿命的影响仍需进一步研究。
随机振动疲劳寿命预测方法研究
随机振动疲劳寿命预测方法研究近年来，疲劳分析已成为材料和结构设计中不可分割的一部分。
为了实现可靠性设计，机械结构及其组件的疲劳性能定量描述疲劳的行为就变得尤为重要。
最近，将随机振动与疲劳结合的研究已经受到了很大的关注。
本文讨论了利用随机振动疲劳寿命预测以及其有关技术原理，综述了目前国内外随机振动疲劳寿命预测方法，并结合实际应用分析了随机振动疲劳寿命预测中存在的问题和发展趋势。
一、随机振动疲劳寿命预测技术原理随机振动疲劳寿命预测是基于概率统计理论，以平均数和方差作为动态振动应力和应变的宏观描述，建立了随机振动疲劳的统计模型，研究随机振动作用下材料的疲劳过程。
统计模型一般采用最大似然思想从大量数据中抽取有限数量参数。
由此得到材料疲劳特性曲线，并利用概率统计方法对结构疲劳寿命进行预测。
二、目前随机振动疲劳寿命预测方法目前，随机振动疲劳寿命预测的主要方法有两类：基于静态疲劳极限值的方法和基于试验数据的方法。
前者将短时间的随机振动信号折算成一个等效的静态应力，从而利用已经发展良好的静态疲劳理论进行疲劳寿命预测；后者主要是建立概率模型，以实验数据为基础，拟合疲劳特性曲线，以预测结构在给定随机振动环境下的疲劳寿命。
三、随机振动疲劳寿命预测中存在的问题（1）静态疲劳极限值的方法存在误差，静态应力和动态应力的转换并不完美；（2）实验数据可能存在偏差，正态性分布假设可能存在局限性；（3）实验条件不易控制，获取精准和完整的数据存在挑战；（4）建立统计模型有一定的难度，实验数据的分析和模型的拟合也需要花费大量的时间。
四、发展趋势（1）完善实验获取的数据，尝试使用新一代数据获取设备，更准确地获取实验数据。
（2）开发更加精确的统计模型，利用最新的数据拟合方法，提高模型拟合效果。
（3）建立新的疲劳定量分析理论，进一步深入研究随机振动疲劳行为，以提高疲劳寿命预测精度。
本文介绍了随机振动疲劳寿命预测原理、现有预测方法和存在的问题，提出了未来发展趋势。
土木工程进展与前沿技术综述
土木工程进展与前沿技术综述土木工程是应用科学的一门重要学科，涵盖了道路、桥梁、隧道、水利工程等多个领域。
近年来，随着科技的发展和社会的需求，土木工程领域也出现了一些前沿技术和新的进展。
本文将对土木工程的一些前沿技术进行综述，并探讨其对土木工程领域的影响。
一、智能建筑智能建筑是近年来土木工程领域的一个重要研究方向。
智能建筑通过集成传感器、监测设备和自动化控制系统，能够实时感知环境、监测结构状况，并对建筑进行智能化管理。
例如，智能建筑能够根据气候条件自动调节温度、湿度和照明，减少能源消耗，并提高舒适性。
此外，智能建筑还能够实时监测结构变形，提前发现隐患并采取相应措施，确保建筑的安全性。
智能建筑的出现将为城市的可持续发展提供重要支撑。
二、高性能混凝土高性能混凝土是一种具有高强度、高耐久性和高抗裂性能的材料。
近年来，高性能混凝土在土木工程中得到了广泛应用。
高性能混凝土能够承受更大的荷载，并且在极端气候和恶劣环境条件下具有较好的耐久性。
采用高性能混凝土可以减少结构厚度，提高建筑空间的利用率，并且在一些特殊工程中如隧道、桥梁等也得到了广泛应用。
高性能混凝土的应用将进一步提升土木工程的质量和可靠性。
三、三维打印技术三维打印技术是一种将数字模型直接转化为实体的制造技术。
近年来，三维打印技术在土木工程领域的应用逐渐增多。
利用三维打印技术可以大幅度缩短建筑物的制造周期，减少材料浪费，并且可以根据特定需求进行个性化设计。
例如，通过三维打印技术可以制造出复杂形状的结构件，并且可以实现材料的局部增强和多材料复合。
三维打印技术的应用将为土木工程提供更多的设计自由度。
四、数字化建模与仿真数字化建模与仿真是土木工程领域的一项重要技术。
通过数字化建模和仿真，可以对土木工程项目进行全过程的虚拟化和模拟，提前发现潜在问题，并进行优化设计。
数字化建模和仿真可以准确预测土木工程项目的性能，优化结构设计方案，并提高工程质量。
例如，利用数字化建模和仿真可以对桥梁结构进行荷载分析、疲劳寿命评估和地震响应模拟等，从而确保桥梁的安全性和可靠性。
机械结构的疲劳寿命预测与可靠性研究
机械结构的疲劳寿命预测与可靠性研究摘要:机械设备广泛应用于建筑活动，机械结构稳定性对工程项目建设质量以及建设进度有直接影响,采取有效措施检测机械结构可靠性，预测机械结构疲劳寿命,能为机械结构调整、机械结构可靠性设计提供依据.本文首先进行理论介绍，然后分析机械结构疲劳寿命预测与可靠性方法研究现状，最后提出机械结构可靠性提升措施.ﻭ关键词:机械结构；疲劳寿命预测；可靠性；方法ﻭﻭ目前工程项目建设规模扩大,工程建筑项目开展的过程中，做好机械结构疲劳寿命预测工作是极为必要的，选用可靠性方法不仅能够保证机械结构安全性，而且还能大大提高机械运行效率。
ﻭﻭ１理论介绍ﻭ１.1机械结构疲劳机械设备长时间运行会出现疲劳现象,严重者还会产生裂纹，导致机械设备完整性被破坏，这在一定程度上会加大机械设备运行风险，降低机械结构可靠性。
机械设备疲劳表现在两方面,第一方面即机械结构发生塑性应变,第二方面即机械设备发生弹性应变,由于机械设备疲劳受多种因素影响,如果影响因素未能合理控制,那么疲劳度会在短时间内大大增加。
常见影响因素主要有温度、载荷等，因此,预测机械结构疲劳度寿命时应综合考虑,这对疲劳度等级划分有依据作用.1．２机械结构可靠性ﻭﻭﻭ机械结构可靠性贯穿于设计阶段、实际使用阶段、维修养护阶段,机械结构可靠性影响因素较多，其中，材料性质、材料尺寸及形状、使用环境、负载情况对可靠性有关键性影响,间接影响机械设备使用性能以及使用寿命。
随着机械结构运行时间的延长，机械机构故障问题随之增多，会不同程度的威胁建筑工程安全性，基于此，相关部门高度关注,并分析机械结构疲劳问题产生原因,提出问题处理的相应措施,制定机械结构可靠性方法。
ﻭﻭ2基本现状ﻭﻭ机械结构之所以会出现构件失效现象,主要是因为机械结构疲劳寿命缩短导致,现如今，机械设备应用范围不断拓展,机械设备只有增强性能，才能提高在高温、高速这类严苛环境中的适用性。
随着科学技术的不断，机械结构疲劳寿命预测与可靠性方法不断创新,这对机械结构优化有重要意义。
直升机尾部结构疲劳及缺陷容限试验装置研制及应用
装备环境工程第20卷第5期·42·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年5月直升机尾部结构疲劳及缺陷容限试验装置研制及应用李清蓉1，包名1，江洪流2（1. 中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001；2. 南昌航空大学，南昌 330063）摘要：目的获得尾部结构的疲劳寿命和检查周期，满足民用直升机适航验证要求，保证飞机的飞行安全，开展复合材料尾部结构疲劳及缺陷容限试验技术研究。
方法介绍了尾部结构疲劳及缺陷容限试验专用试验台、气动冲击设备、柔性自动特征扫描成像无损检测系统等的设计及研制，采用研制的成套试验装置，实现尾部结构试验件连接约束和载荷边界的全面真实模拟、复杂载荷谱的精确控制、冲击损伤缺陷预制及缺陷自动识别与检测。
结果经试验验证，载荷误差小于2%，冲击能量误差小于2%，缺陷检测误差小于1 mm，各项指标都满足项目研究目标和技术指标要求。
结论研究成果在民用直升机研制中得到了成功应用，可为后续其他直升机尾部结构疲劳及缺陷容限疲劳试验提供良好的借鉴，具有重要的工程应用价值。
关键词：尾部结构；疲劳及缺陷容限；试验方法；冲击；无损检测中图分类号：V216 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)05-0042-09DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.05.007Development and Application of Fatigue and Flaw Tolerance Test Deviceon Helicopter Tail StructureLI Qing-rong1, BAO Ming1, JIANG Hong-liu2(1. China Helicopter Research and Development Institute, Jiangxi Jingdezhen, 333001, China;2. Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China)ABSTRACT: The work aims to study the fatigue and flaw tolerance test technology of composite tail structure, in order to ob-tain the fatigue life and check interval of tail structure, meet the airworthiness verification requirements of civil helicopters and ensure the flight safety of helicopters. The design and development of the specialized test bench, pneumatic impact equipment, flexible automatic scanning and imaging nondestructive testing system for the fatigue and flaw tolerance test of tail structure were described. With the whole set of test devices, the connecting restriction and load boundary of the tail structure specimen were simulated fully, the complex load spectrum was controlled accurately, the impact flaws were prefabricated and the flaws were detected automatically. The experimental results indicated that the load error was less than 2%, the impact energy error was less than 2% and the error of flaw detection was less than 1 mm. All indicators satisfied the research objectives and technical in-dicators of the project. The research results have been successfully applied in the development of civil helicopters, which can收稿日期：2023–03–15；修订日期：2023–04–28Received：2023-03-15；Revised：2023-04-28作者简介：李清蓉（1976—），女。
疲劳寿命预测方法的研究现状与发展
基于物理模型的预测方法是通过建立描述材料疲劳行为的物理模型来进行预 测。这些模型通常基于材料的微观结构和失效机制，并考虑了诸如应力集中、裂 纹扩展、材料强化等因素。基于物理模型的预测方法通常比基于经验和实验的方 法更准确，但需要更深入的材料科学知识。
4、基于统计的预测方法
基于统计的预测方法是通过分析大量实验数据来建立统计模型，从而预测材 料的疲劳寿命。这种方法通常考虑了诸如材料成分、加工条件、环境因素等对疲 劳性能的影响。基于统计的预测方法在处理复杂多变的数据时可能更具优势，但 也可能受到数据质量和数量等因素的影响。
2、人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术在许多领域都取得了显著的进展，包括疲劳寿命预 测。这些技术可以通过对大量数据进行学习和分析，建立更加准确和高效的预测 模型。未来，人工智能和机器学习将在疲劳寿命预测中发挥更大的作用，提高预 测的准确性和效率。
3、跨学科合作与交叉融合
疲劳寿命预测涉及到材料科学、机械工程、物理学等多个学科领域的知识。 未来，跨学科合作与交叉融合将成为疲劳寿命预测的重要发展趋势。通过不同学 科领域的专家共同合作，可以更深入地理解材料的疲劳行为，提出更加有效的预 测方法。
疲劳寿命预测方法的研究现状 与发展
01 一、引言
目录
02
二、疲劳寿命预测方 法的研究现状
03
三、疲劳寿命预测方 法的发展趋势
04 四、结论
05 参考内容
一、引言
疲劳寿命预测是材料科学、机械工程和相关领域中的一项重要研究内容。它 涉及到对材料或结构在循环载荷作用下的失效行为进行预测和评估。疲劳寿命预 测方法对于提高机械部件的可靠性和安全性，优化产品设计，降低维修和更换成 本等方面具有重要意义。本次演示将综述疲劳寿命预测方法的研究现状，并探讨 其行疲劳试验来获取材料的疲劳性能数据。这些 数据可以用于建立数学模型，从而预测材料的疲劳寿命。这种方法通常比基于经 验的方法更准确，但需要大量的时间和资源来执行实验。此外，实验结果可能受 到实验条件和试样制备等因素的影响。
基于有限元分析的零部件疲劳寿命预测
基于有限元分析的零部件疲劳寿命预测引言在制造业领域，零部件的疲劳寿命预测对于确保产品的安全性和可靠性至关重要。
而基于有限元分析的疲劳寿命预测方法由于其高效性和准确性，成为了工程领域中被广泛采用的一种预测工具。
本文将探讨基于有限元分析的零部件疲劳寿命预测的原理和应用，并介绍一些相关的研究进展。
一、有限元分析的原理有限元分析是一种工程数值计算方法，通过将连续体划分成有限数量的元素，建立数学模型，并应用边界条件和材料性能参数，模拟实际工程中的变形和应力分布。
在零部件疲劳寿命预测中，有限元分析可以用来确定材料在加载作用下的应力和应变状况，进而用来预测零部件的疲劳寿命。
有限元分析的基本步骤分为几何建模、网格划分、边界条件的设定和结果分析。
首先，根据实际零部件的几何形状建立三维CAD模型，并将模型导入有限元分析软件中。
然后，将模型进行网格划分，将连续体分割成许多小的有限元素，并将节点与边、面相连。
接下来，设置加载条件和边界条件，确定零部件的力学环境和边界限制。
最后，进行有限元分析，计算每个节点和单元的位移、应力和应变。
通过对应力、应变场的分析，可以进行疲劳寿命预测。
二、常见的疲劳寿命预测方法1. 基于应力的疲劳寿命预测基于应力的疲劳寿命预测方法是最常用的一种方法。
该方法通过对有限元分析结果进行应力场的提取和分析，计算零部件中的最大应力，并与材料的疲劳极限强度进行比较，从而判断零部件的寿命。
常用的方法有极大应力法、切应力法和本征应力法等。
2. 基于应变的疲劳寿命预测基于应变的疲劳寿命预测方法是通过对应变场的提取和分析，计算零部件中的最大应变，并与材料的疲劳极限应变进行比较，来进行寿命预测。
该方法对于复杂的零部件尤为适用，常用的方法有最大剪应变法和应变幅值法等。
3. 基于损伤的疲劳寿命预测基于损伤的疲劳寿命预测方法是通过定义损伤指标，结合应力或应变的历程信息，计算零部件中的累积损伤，从而进行寿命预测。
损伤累积法和准则损伤法是常用的方法，能够较好地考虑材料在循环载荷下的损伤积累效应。
缺口应力分析方法的发展及其在焊接结构疲劳分析中的应用
缺口应力分析方法的发展及其在焊接结构疲劳分析中的应用刘旭;周春平;张开林;姚远
【期刊名称】《机械强度》
【年(卷),期】2016(38)6
【摘要】缺口应力分析方法是焊接结构疲劳分析的一种局部方法,因其直接注重于分析疲劳薄弱区域焊趾和焊根的应力应变状态而具有较高的准确性。
以近年来的相关文献为基础,回顾了缺口应力法的发展历史和基本原理,总结了该方法的特点以及与名义应力法、结构应力法的异同。
重点从虚拟缺口半径的取值、缺口疲劳等级(FAT)和寿命曲线斜度三个方面阐述了缺口应力法的最新研究进展和发展动向,并展示了该方法在多个工业领域内的焊接疲劳应用实例。
本文旨在通过缺口应力法的全面介绍,为国内焊接结构疲劳强度设计提供先进的方法借鉴。
【总页数】6页(P1283-1288)
【关键词】焊接结构;缺口应力法;疲劳强度;发展动向;应用实例
【作者】刘旭;周春平;张开林;姚远
【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室;成都工业职业技术学院【正文语种】中文
【中图分类】TG405
【相关文献】
1.基于有效缺口应力法的钢桥焊接细节疲劳分析 [J], 廖小伟;王元清;宗亮;施刚
2.基于缺口应力法的场桥导轨焊接结构疲劳性能评估 [J], 王东坡;曹舒;邓彩艳
3.基于缺口应力法的转向架焊接接头疲劳性能分析 [J], 刘旭;周春平;张开林;姚远
4.缺口应力法在机车焊接构架疲劳分析中的应用 [J], 刘旭;张开林;姚远;张俊
5.等效结构应力法原理及其在转向架焊接构架疲劳寿命分析中的应用 [J], 薛俊谦;李向伟
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媒体文章
结构疲劳分析技术新进展
安世亚太 雷先华
众所周知，疲劳累积损伤是导致航空产品结构失效的主要原因之一，而结构失效往往给航空器带来灾难性后果，因而在现代航空产品设计中通常要求进行较为准确的结构疲劳寿命预测。
由于疲劳的形式和影响结构疲劳的因素都非常繁多，因而并没有一套放之四海而皆准的疲劳寿命预测算法，多数算法都只能在某些特定情况下才能获得满足工程精度要求的预测结果。
现代疲劳分析软件通常需要在通用疲劳算法的丰富性和先进性（核心）、有限元应力应变计算的准确性和精确性（基础）、以及针对特殊疲劳问题进行处理的方法多样性和完整性（全面）等方面进行持续不断的改进方能较好地满足工程设计的要求。
下面我们以安世亚太高级疲劳分析软件Fe-safe为例，简要阐述其在这些方面的新进展。
1．基于临界平面法的精确多轴疲劳算法
航空器上的零部件通常都是在多轴疲劳载荷作用下工作，此时，材料的循环应力应变关系由于受到加载路径的影响而变得相当复杂。
目前，多轴疲劳破坏的准则主要有三大类：应力准则、应变准则和能量准则。
众多分析及试验对比证明，组合最大剪应变和法向应变的Brown-Miller准则和Wang-Brown准则对于韧性材料具有最好的计算精度，而主应变准则则适合于脆性材料。
对于航空结构中常见的、而且是最复杂的多轴非比例加载情况，由于载荷间的相位关系在不断变化，结构中每个位置点处的主应力/应变、最大剪应力/应变等参数的方向（所在平面）都是随加载历程而不断变化的，也就是说损伤累积在每个位置处都有方向性。
对于很多软件所采用的Wang-Brown准则，它无法直接考虑这种方向变化性，只是利用了一个附加的材料参数来考虑法向应变对裂纹萌生的影响。
Fe-safe独特地提供了“临界平面”算法来配合Brown-Miller准则、主应变准则等，以获得最好的计算精度。
临界平面法的核心思想是：将每个位置处的应变分解到按某种规律变化的一系列平面上，计算每个平面上的损伤，以这些平面中的最小寿命作为该位置的寿命。
2．独特的焊接结构疲劳算法
焊接连接是航空器上非常常见的结构连接方式，在航空结构设计中具有非常重要的地位，但焊接部位同时也是最容易产生疲劳裂纹问题的位置。
现有疲劳分析软件几乎无一例外都是按照“焊接分类”（如英国BS7608标准）的方法来进行焊接结构疲劳分析的，该方法在大量工程实例的基础上根据预期的疲劳裂纹位置而将焊接结构分为数个类型（B、C、D、E、F、F2、G、W等），每个类型对应一条相互平行的S-N曲线用于疲劳评估。
因此，在焊接结构疲劳分析中存在两个主要问题极大地影响了其工程应用：一是焊接分类的标准难以把握（事实上焊接类型是无穷多的）；二是由于焊接位置通常都是应力集中位置，难以精确计算应力分布。
媒体文章
2006年最新版本的Fe-safe 引入了一个全新的“Verity ”模块，可以很好地解决上述问题。
该模块的核心技术来源于美国著
名的科技研发公司Battelle 的JIP （Joint
Industry Project ）项目研究成果，其主要
技术特点如下：
1) “网格不敏感”结构应力计算方
法SSM （Mesh-insensitive Structural
Stress Method ）
具有有限元分析经验的人都非常清楚，有限元网格的大小（疏密）对结构应
力计算的结果有较大影响，在应力集中位置（焊接位置通常有应力集中），其影响更大，因此非常不利于疲劳寿命的准确预测。
Battelle 的专利技术“Mesh-insensitive Structural Stress Method ”是在各通用有限元分析程序（ANSYS 、NASTRAN 、ABAQUS ）的计算结果基础上，针对板壳、实体等结构连接形式，专门开发了一系列专用后处理程序修正计算结果，使得最终的计算结果不具有网格敏感性，即在各种网格情况下都能获得精确一致的应力数据。
2) 采用一个统一的“主S-N 曲线”（Master S-N Curve ）预测焊接疲劳
如前所述，传统的焊接疲劳分析技术采用的是
焊接分类法，以一系列相互平行的基于名义应力的
S-N 曲线来描述各种不同焊接连接方式在不同加载
状态下的疲劳特性。
Battelle 科研人员在前述“网格
不敏感”结构应力计算方法的基础上，考虑应力集
中、厚度、载荷等因素对焊接疲劳寿命的影响，研
究出一个“等效结构应力幅参数”，将上述“基于
名义应力的焊接分类S-N ‘曲线簇’”“压缩”成一
个单一的基于等效应力的“主S-N 曲线”。
为了验证
该“主S-N 曲线”的有效性，Battelle 对比分析了自
1947年以来的数千个焊接疲劳试验数据，这些试验
数据涵盖各种不同的焊接类型、焊板厚度、载荷模
式等，具有极好的预测效果。
国际著名的疲劳设计专家、福特公司的Hari Agrawal 博士是这样称赞Verity 技术的：“这是一个强大的、极具包容力的方法。
无论谁使用，都会得到一致的答案。
不管是什么样的疲劳载荷、也不管是什么样的焊接类型，采用该技术进行模拟都将提供精确预测焊缝疲劳寿命的方法。
”
3． 特殊疲劳问题处理技术
Fe-safe 集成了大量的针对特殊疲劳问题的处理技术，大大扩展了其应用范围和应用方便性。
这些技术包括：旋转机械/热力机械专用疲劳计算模块、高温/蠕变/
铸铁
/概率等专
基于名义应力的S-N 数据分布（焊接分类曲线）和基于等效应力幅参数的S N 数据（主S N SSM 方法在各种网格尺度下都可获
媒体文章用疲劳分析技术、可考虑缺口敏感性/表面加工/残余应力等各种影响疲劳寿命的因素、内置材料库含数百种材料的疲劳特性数据等等，这些技术使Fe-safe对航空产品的疲劳分析
设计具有非常独特的优势。