CN109253873A - 一种通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命预测方法 - Google Patents

一种通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命预测方法。本发明通过分析转子构件最危险部位，确定能体现转子构件受力特征的关键部件，分析关键部件疲劳寿命的主要影响因素，制备模拟部件，进行疲劳试验，确认综合修正系数，进而计算关键部件的疲劳寿命。本发明解决了利用材料疲劳性能预测构件疲劳寿命的问题，提供了一种动载构件疲劳寿命预测的方法。本发明通过简单的常规疲劳试验，结合疲劳寿命预测理论，通过模拟构件确定综合修正系数，建立材料与构件的疲劳寿命之间的关系，试验方法简单，便于操作，预测精度高，还适用于其他大型承受动载构件。

Description

一种通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿 命预测方法
技术领域
本发明涉及服役构件疲劳寿命预测技术领域，具体涉及一种通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命预测方法。
背景技术
随着科学技术和国民经济快速发展，大型动载构件(转子、轴和轧辊等)得到广泛应用。然而，在长期服役过程中构件会逐渐老化，剩余寿命会逐步下降，极易导致恶性事故发生，构件的安全运行问题日益突出。例如，抽水蓄能发电电动机转速高、双向旋转、工况复杂、启动频繁，运行过程中会产生交变应力，疲劳现象时常发生。因此，从设计上重视疲劳问题，特别是针对现役构件运行进行系统研究，找出构件疲劳寿命的预测方法，对延长现有构件的使用寿命和提高在研构件的安全可靠性意义重大。目前对于动载构件的疲劳寿命预测主要是使用疲劳试验机进行测试，但对于抽水蓄能发电电动机的转子磁极和磁轭等大型动载构件而言，其体积非常大(远远大于标准试样)、造价很高，常规的疲劳试验机难以测试，搭建构件测试平台成本很高。因此，有效的运用现有的疲劳寿命预测理论和方法，探究一种适用于大型动载构件疲劳寿命预测的简便方法是亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中大型动载构件疲劳寿命预测的难题，本发明的目的在于提供一种通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命预测方法，该方法通过简单的常规疲劳试验，结合疲劳寿命预测理论，分析关键部件疲劳寿命的主要影响因素，通过模拟部件确定综合修正系数，建立材料与部件之间的疲劳寿命关系。试验方法简单，便于操作，预测精度高，适用于抽水蓄能发电电动机转子磁极和转子磁轭的疲劳寿命预测，或者其他大型承受动载构件的疲劳寿命预测。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命预测方法，该方法包括如下步骤：
(1)通过失效分析、有限元分析或查阅资料的方式找出大型动载构件的最危险部位，包含该最危险部位的部件称为关键部件，关键部件的寿命即认为是大型动载构件的寿命；
(2)根据关键部件的材料制备光滑疲劳样品和模拟部件，并确定疲劳试验中的疲劳加载形式；
(3)确定疲劳试验加载应力幅；
(4)根据步骤(2)-(3)中确定的疲劳加载形式和加载应力幅，在疲劳机上分别测试光滑疲劳样品和模拟部件的应力疲劳性能，建立疲劳周次与应力幅的定量关系；
(5)分析关键部件主要的疲劳寿命影响因素，然后选择合理的疲劳寿命修正理论和方法，通过模拟部件确定综合修正系数；
(6)根据步骤(5)确定的综合修正系数以及步骤(4)中测试的光滑疲劳样品的应力疲劳性能，计算出模拟部件的疲劳寿命，并将其作为大型动载构件的疲劳寿命。
上述步骤(1)中，抽水蓄能发电电动机的大型动载构件为转子磁极和磁轭，转子磁极和磁轭的最危险部位是其T尾中部由宽到窄处的过度弧位置，包含该最危险部位的部件为其独立的一个T尾，即转子磁极和磁轭的关键部件为独立T 尾。
上述步骤(2)中，对于抽水蓄能发电电动机转子磁极或磁轭来说，所述光滑疲劳样品是由磁极或磁轭的材料制备而成，光滑疲劳样品的尺寸、形状和表面状态符合国标GB/T3075-2008要求。
上述步骤(2)中，所述模拟部件的形状、尺寸和表面状态根据最危险部位的几何形状和表面状态确定；对于抽水蓄能发电电动机转子磁极或磁轭来说，所述模拟部件是指T尾形状的疲劳样品，且模拟部件的尺寸和表面状态与最危险部位的T尾部件保持一致。
上述步骤(2)中，根据关键部件的有限元分析结果，提炼出该关键部件的载荷谱并确定疲劳的加载形式，结合疲劳试验机的情况，选择拉-拉、拉-压、旋弯和拉-扭中的一种或几种载荷作为模拟部件和光滑疲劳样品的疲劳加载形式。
上述步骤(2)中，对于抽水蓄能发电电动机转子磁极或磁轭来说，光滑疲劳样品选择拉-压载荷作为疲劳加载形式，模拟部件选择拉-拉载荷作为疲劳加载形式。
上述步骤(5)中，对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，关键部件主要的疲劳寿命影响因素是应力集中、表面粗糙度和尺寸效应；根据模拟部件确定综合修正系数按照公式(1)；
公式(1)中，Kσ为综合修正系数，σsmooth为光滑疲劳试样的疲劳强度，σnotch为缺口试样(模拟部件)的疲劳强度，CS为表面粗糙度系数，CD为尺寸系数，Kf为疲劳缺口系数。
上述步骤(5)中，选择合理的疲劳寿命修正理论和方法确定表面粗糙度系数CS、尺寸系数CD和疲劳缺口系数Kf，具体如下：
确定表面粗糙度系数CS：根据抽水蓄能发电电动机转子的实际工况，确定模拟部件的表面粗糙度，选择Johnson表面粗糙度修正方法计算表面粗糙度系数；
确定疲劳缺口系数Kf：根据模拟部件的几何形状和尺寸，在有限元软件中建立模型，计算模拟部件的最大等效应力，进而计算出模拟部件的应力集中系数，选择敏感系数法(通过Peterson经验公式)计算疲劳缺口系数；
确定尺寸系数CD：根据模拟部件的几何形状和尺寸信息，选择临界距离理论(theory of critical distances)计算模拟部件的尺寸系数。
上述步骤(6)中，计算模拟部件的疲劳寿命的过程为：把光滑疲劳样品的有效数据点以应力幅为纵坐标、以疲劳周次为横坐标画在双对数或单对数坐标中，用数据处理软件进行线性拟合得到光滑疲劳样品疲劳周次与应力幅的定量关系；然后利用通过模拟部件确定的综合修正系数以及公式(1)，分别计算模拟部件的高低周疲劳寿命，通过数据处理软件进行线性拟合得到模拟部件疲劳周次与应力幅的定量关系。
上述步骤(6)中，对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，将计算的模拟部件疲劳寿命与步骤(4)中测试的模拟部件的实验结果进行比较发现，在高周疲劳区域(104-106)的误差在10％以内，因此将计算的模拟部件疲劳寿命作为大型动载构件疲劳寿命。
本发明设计原理及有益效果如下：
本发明通过分析转子等大型动载构件的最危险部位，确认能体现其受力特征的关键部件，分析关键部件疲劳寿命的主要影响因素，制备模拟部件，进行疲劳试验，通过模拟部件确认综合修正系数，建立材料与构件之间的疲劳寿命关系。本发明解决了利用材料疲劳性能预测构件疲劳寿命的问题，提供了一种动载构件疲劳寿命的预测方法。本发明通过简单的常规疲劳试验，建立材料与构件之间的疲劳寿命关系，试验方法简单，便于操作，预测精度高，适用于抽水蓄能发电电动机转子磁极和转子磁轭的疲劳寿命预测，或者其他大型承受动载构件。
附图说明
图1为抽水蓄能发电电动机转子磁极和转子磁轭结构示意图及其危险位置；其中：(a)磁极；(b)磁轭；图中虚线圆圈内为最危险位置，单位：mm。
图2为模拟部件尺寸，单位：mm。
图3为光滑疲劳样品的S-N曲线；其中：(a)疲劳周次与应力幅；(b)平均疲劳周次与应力幅。
图4为模拟部件的S-N曲线；其中：(a)疲劳周次与应力幅；(b)平均疲劳周次与应力幅。
图5为平均应力修正后模拟部件的S-N曲线。
图6为关键部件疲劳寿命预测示意图。
图7为1000循环周次对应的缺口敏感系数。
图8为钢材表面粗糙度系数。
图9为尺寸系数计算；其中：(a)应力提取路径；(b)应力公式拟合结果。
图10为关键部件疲劳寿命预测结果。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，以下结合实施例对本发明进行描述，但实施例仅为对本发明的特点和优点做进一步阐述，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明是通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命预测方法，该方法包括如下步骤：
(1)通过失效分析、有限元分析或查阅资料的方式找出大型动载构件的最危险部位，包含该最危险部位的部件称为关键部件，关键部件的寿命即认为是动载构件的寿命；对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，所述关键部件是指转子磁极或磁轭的独立的一个T尾。
(2)根据关键部件的材料按照国标制备光滑疲劳样品，并在疲劳试验机上进行对称拉伸疲劳测试；对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，所述关键部件的材料是指转子磁极或磁轭的材料。
(3)根据最危险部位的几何形状和表面状态确定模拟部件形状、尺寸和表面状态，并制备相关模拟部件；对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，所述模拟部件是指转子磁极或磁轭的独立的一个T尾。
(4)根据关键部件的有限元分析结果，提炼出该关键部件的载荷谱并确定疲劳的加载形式，结合疲劳试验机的情况，选择拉-拉、拉-压、旋弯和拉-扭中的一种或几种或者载荷作为疲劳加载形式，并在疲劳试验机上进行测试；对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，光滑疲劳样品可选择拉-压载荷作为疲劳加载形式，模拟部件可选择拉-拉载荷作为疲劳加载形式。
(5)分析关键部件主要的疲劳寿命影响因素，然后选择合理的疲劳寿命修正理论和方法，通过模拟部件确定综合修正系数，建立材料与构件之间的疲劳寿命初步关系；对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，该步骤具体可采用以下(a)-(f)步骤进行：
(a)关键部件主要的疲劳寿命影响因素是应力集中、表面粗糙度和尺寸效应，通过模拟部件确定综合修正系数；
(b)根据模拟部件的几何尺寸和形状，利用有限元软件(如ANSYS，ABAQUS)建模并计算其应力集中系数，选择合理的疲劳寿命修正理论和方法，确定疲劳缺口系数；
(c)根据转子磁极和磁轭的服役工况，选择合理的疲劳寿命修正理论和方法，确定表面粗糙度系数；
(d)根据模拟部件的几何形状和尺寸信息，选择合理的疲劳寿命修正理论和方法，确定尺寸系数；
(e)把光滑疲劳试样的有效数据点以应力幅为纵坐标，以疲劳周次为横坐标画在双对数或单对数坐标系中，用数据处理软件(如Origin，Excel)进行线性拟合得到疲劳周次与应力幅的定量关系；
(f)利用综合修正系数分别计算模拟部件的高低周疲劳寿命，通过数据处理软件进行线性拟合得到疲劳周次与应力幅的定量关系，建立材料与构件之间的疲劳寿命初步关系；
(6)将初步计算的寿命与实验结果进行比较，调整和确认各个影响因素的相关参数，计算出构件的疲劳寿命。
实施例1：
本实施例是对抽水蓄能发电电动机的转子磁极进行疲劳寿命预测。
磁极和磁轭是转子构件的重要组成部分(图1所示)，磁极是构成励磁绕组的基本元件，是发电机建立旋转磁场的磁感应部件。磁轭是用硅钢片迭制而成的轭铁，一方面约束感应线圈产生的磁力线向外散放，另一方面起磁屏蔽作用。磁极和磁轭有共轭的T尾结构，磁极通过磁极键固定在磁轭上，寿命预测具体过程如下：
(1)确定抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭的最危险部位；通过查阅资料可知两构件最危险点是T尾中部由宽到窄处的过度弧处(图1中圆圈所示位置)。与磁轭相比、磁极材料的抗拉强度更低、更加危险，因此以磁极为例进行计算；
(2)确定能体现转子磁极受力特征的关键部件是磁极的一个独立的T尾；
(3)根据磁极材料制备光滑疲劳样品和模拟部件，模拟部件尺寸如图2；
(4)光滑疲劳样品选择拉-压载荷作为疲劳加载形式，而模拟部件选择拉- 拉载荷作为疲劳加载形式；
(5)确定疲劳试验加载应力幅，然后在疲劳机上分别测试光滑疲劳样品和模拟部件的应力疲劳性能，分别建立光滑疲劳样品和模拟部件的疲劳周次与应力幅的定量关系；具体过程如下：
考虑磁极材料拉伸性能(抗拉强度705MPa)，初步确定加载应力幅预估值(400MPa)、应力增量(开始为30MPa，疲劳寿命106～107之间10MPa)、试样数量 (10～12个)、试验频率(100～110Hz)和循环周次(预定循环次数为107)，每个应力幅两个样品，至少有一个试样通过设定的循环周次。光滑疲劳样品的S-N曲线如图 3，模拟部件的S-N曲线如图4；
(6)分析关键部件主要的疲劳寿命影响因素，然后选择合理的疲劳寿命修正理论和方法，通过模拟部件确定综合修正系数，建立材料与构件之间的疲劳寿命初步关系(图6所示)，具体步骤如下：
(a)关键部件主要的疲劳寿命影响因素是应力集中、表面粗糙度和尺寸效应，根据模拟部件确定综合修正系数，如公式(1)；
公式(1)中，Kσ为综合修正系数，σsmooth为光滑试样的疲劳强度，σnotch为缺口试样(模拟部件)的疲劳强度，CS为表面粗糙度系数，CD为尺寸系数，Kf为疲劳缺口系数；
分别确定各个系数的计算方法，具体过程如下：
1)疲劳缺口系数：利用有限元软件(如ANSYS，ABAQUS)计算模拟部件的应力集中系数(图9(a))，名义应力为60MPa时，过渡弧处的最大应力为321MPa，计算模拟部件的应力集中系数，如公式(2)：
根据公式(3)-(6)计算模拟部件高低周疲劳区域的疲劳缺口系数，如下：
Kf＝1+q(Kt-1) (3)
式中，Kt为应力集中系数，q为疲劳缺口敏感系数，r为缺口根部半径，ap为材料常数，σu为材料的抗拉强度，q'1000为1000循环周次对应的缺口敏感系数， K'f为1000循环周次对应的疲劳缺口系数。
磁极材料的抗拉强度σu＝705MPa，模拟部件过渡弧半径r＝3.2mm，根据公式 (3)-(5)计算得到模拟部件高周疲劳区域的疲劳缺口系数Kf＝3.8。根据图7得q'1000的值为0.2，结合公式(6)计算模拟部件的低周疲劳区域的疲劳缺口系数K'f＝1.56。
2)表面粗糙度系数：实际服役构件的表面状态相当于150#砂纸打磨后的表面状态，实测经过150#砂纸打磨的模拟部件表面粗糙度Ra＝1.01μm，根据图8 得模拟部件的表面粗糙度系数CS＝0.95；
3)尺寸系数：定义为大尺寸缺口试样的疲劳强度与基本尺寸缺口试样的疲劳强度的比值，如公式(7)：
式中，σn为大尺寸缺口试样的疲劳强度，σ0为基本尺寸缺口试样的疲劳强度。
利用临界距离理论(theory of critical distances)计算缺口试样的等效疲劳强度，如公式(8)：
式中，σeff为等效疲劳强度，a0为临界裂纹尺寸，σx为缺口根部距离为x的最大应力。
最大应力的计算公式，如公式(9)：
式中，σmax是应力路径上的最大应力，r为缺口根部半径，x是应力路径长度，一般取临界裂纹尺寸，a1-a4为参数，可通过拟合得到。
利用有限元软件提取模拟部件过渡弧附近的应力(如图9(a))，通过拟合(如图 9(b))得到公式(9)中参数a1-a4的值分别为a1＝-2.28，a2＝3.33，a3＝-2.94，a4＝1.62。
模拟部件过渡弧半径为3.2mm，取临界裂纹尺寸a0＝0.1mm，根据公式(7)-(9) 计算模拟部件尺寸系数CD＝0.46。
(b)平均应力修正：由于疲劳实验中光滑样品和模拟部件的加载方式不同，所以需要对模拟部件的S-N曲线进行平均应力修正，以确保光滑样品和模拟部件的实验数据具有相同应力比。采用Goodman平均应力修正方法，如下：
σa＝σ0(1-σm/σu) (10)
式中，σa为应力比为零时的应力幅值，σ0为应力比非零时的应力幅值，σm为平均应力。经过Goodman方法修正后的模拟部件S-N曲线如图5。
(c)综合上述各个修正系数计算结果，利用公式(1)计算模拟部件的综合修正系数，得到模拟部件的疲劳周次与应力幅关系(图10中实线a)，与实测数据对比(图10中实线b)。结果表明，本发明的预测结果在高周疲劳区域(104-106)的误差在10％以内，这说明本发明具有很高的预测精度，而且各个影响因素的相关参数是合理的，因此可将本发明中计算出的模拟部件的寿命作为服役构件的疲劳寿命。

Claims (10)

1.一种通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命预测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)通过失效分析、有限元分析或查阅资料的方式找出大型动载构件的最危险部位，包含该最危险部位的部件称为关键部件，关键部件的寿命即认为是大型动载构件的寿命；
(2)根据关键部件的材料制备光滑疲劳样品和模拟部件，并确定疲劳试验中的疲劳加载形式；
(3)确定疲劳试验加载应力幅；
(4)根据步骤(2)-(3)中确定的疲劳加载形式和加载应力幅，在疲劳机上分别测试光滑疲劳样品和模拟部件的应力疲劳性能，建立疲劳周次与应力幅的定量关系；
(5)分析关键部件主要的疲劳寿命影响因素，然后选择合理的疲劳寿命修正理论和方法，通过模拟部件确定综合修正系数；
(6)根据步骤(5)确定的综合修正系数以及步骤(4)中测试的光滑疲劳样品的应力疲劳性能，计算出模拟部件的疲劳寿命，并将其作为大型动载构件的疲劳寿命。
2.根据权利要求1所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(1)中，抽水蓄能发电电动机的大型动载构件为转子磁极和磁轭，转子磁极和磁轭的最危险部位是其T尾中部由宽到窄处的过度弧位置，包含该最危险部位的部件为其独立的一个T尾，即转子磁极和磁轭的关键部件为独立T尾。
3.根据权利要求1所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(2)中，对于抽水蓄能发电电动机转子磁极或磁轭来说，所述光滑疲劳样品是由磁极或磁轭的材料制备而成，光滑疲劳样品的尺寸、形状和表面状态符合国标GB/T 3075-2008要求。
4.根据权利要求1所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(2)中，所述模拟部件的形状、尺寸和表面状态根据最危险部位的几何形状和表面状态确定；对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，所述模拟部件是指T尾型疲劳样品。
5.根据权利要求1所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(2)中，根据关键部件的有限元分析结果，提炼出该关键部件的载荷谱并确定疲劳的加载形式，结合疲劳试验机的情况，选择拉-拉、拉-压、旋弯和拉-扭中的一种或几种载荷作为模拟部件和光滑疲劳样品的疲劳加载形式。
6.根据权利要求1或5所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(2)中，对于抽水蓄能发电电动机转子磁极或磁轭来说，光滑疲劳样品选择拉-压载荷作为疲劳加载形式，模拟部件选择拉-拉载荷作为疲劳加载形式。
7.根据权利要求1所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(5)中，对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，关键部件主要的疲劳寿命影响因素是应力集中、表面粗糙度和尺寸效应；根据模拟部件确定综合修正系数按照公式(1)；
公式(1)中，Kσ为综合修正系数，σsmooth为光滑疲劳试样的疲劳强度，σnotch为缺口试样(模拟部件)的疲劳强度，CS为表面粗糙度系数，CD为尺寸系数，Kf为疲劳缺口系数。
8.根据权利要求7所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(5)中，选择合理的疲劳寿命修正理论和方法确定表面粗糙度系数CS、尺寸系数CD和疲劳缺口系数Kf，具体如下：
确定表面粗糙度系数CS：根据抽水蓄能发电电动机转子的实际工况，确定模拟部件的表面粗糙度，选择Johnson表面粗糙度修正方法计算表面粗糙度系数；
确定疲劳缺口系数Kf：根据模拟部件的几何形状和尺寸，在有限元软件中建立模型，计算模拟部件的最大等效应力，进而计算出模拟部件的应力集中系数，选择敏感系数法(通过Peterson经验公式)计算疲劳缺口系数；
确定尺寸系数CD：根据模拟部件的几何形状和尺寸信息，选择临界距离理论(theory ofcritical distances)计算模拟部件的尺寸系数。
9.根据权利要求7所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(6)中，计算模拟部件的疲劳寿命的过程为：把光滑疲劳样品的有效数据点以应力幅为纵坐标、以疲劳周次为横坐标画在双对数或单对数坐标中，用数据处理软件进行线性拟合得到光滑疲劳样品疲劳周次与应力幅的定量关系；然后利用通过模拟部件确定的综合修正系数以及公式(1)，分别计算模拟部件的高低周疲劳寿命，通过数据处理软件进行线性拟合得到模拟部件疲劳周次与应力幅的定量关系。
10.根据权利要求1所述的通过模拟部件确定综合修正系数的大型动载构件疲劳寿命的预测方法，其特征在于：步骤(6)中，对于抽水蓄能发电电动机转子磁极和磁轭来说，将计算的模拟部件疲劳寿命与步骤(4)中测试的模拟部件的实验结果进行比较发现，在高周疲劳区域(104-106)的误差在10％以内，因此将计算的模拟部件疲劳寿命作为大型动载构件疲劳寿命。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109948216A (zh) * 2019-03-12 2019-06-28 华东理工大学 总应变能密度修正的缺口件低周疲劳预测方法
CN110543666A (zh) * 2019-07-22 2019-12-06 中国航发北京航空材料研究院 一种带孔结构元件低周疲劳性能的试验方法
CN112129692A (zh) * 2020-10-09 2020-12-25 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种补偿材料模拟老化程度偏差的方法及系统
CN112231953A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 西安热工研究院有限公司 一种提高核电站应急柴油机顶头座疲劳强度的方法
CN113237749A (zh) * 2021-04-30 2021-08-10 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种基于串联式多支柱起落架的疲劳试验设计方法
CN113326576A (zh) * 2021-04-14 2021-08-31 中国科学院金属研究所 一种用微缩试样试验评价全尺寸构件疲劳强度的方法
CN113392504A (zh) * 2021-05-18 2021-09-14 中国科学院力学研究所 一种预测缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106197967A (zh) * 2016-06-28 2016-12-07 中国科学院金属研究所 一种大型动载构件疲劳性能的测试方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106197967A (zh) * 2016-06-28 2016-12-07 中国科学院金属研究所 一种大型动载构件疲劳性能的测试方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙迪等: "基于TCD 理论的缺口试样疲劳强度尺寸系数计算", 《力学季刊》 *
赵少汴等: "《抗疲劳设计 方法与数据》", 31 March 1997, 机械工业出版社 *
黄宁: "大型结构件的疲劳寿命预测方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109948216A (zh) * 2019-03-12 2019-06-28 华东理工大学 总应变能密度修正的缺口件低周疲劳预测方法
CN109948216B (zh) * 2019-03-12 2023-01-03 华东理工大学 总应变能密度修正的缺口件低周疲劳预测方法
CN110543666A (zh) * 2019-07-22 2019-12-06 中国航发北京航空材料研究院 一种带孔结构元件低周疲劳性能的试验方法
CN110543666B (zh) * 2019-07-22 2023-05-26 中国航发北京航空材料研究院 一种带孔结构元件低周疲劳性能的试验方法
CN112129692A (zh) * 2020-10-09 2020-12-25 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种补偿材料模拟老化程度偏差的方法及系统
CN112231953A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 西安热工研究院有限公司 一种提高核电站应急柴油机顶头座疲劳强度的方法
CN113326576A (zh) * 2021-04-14 2021-08-31 中国科学院金属研究所 一种用微缩试样试验评价全尺寸构件疲劳强度的方法
CN113326576B (zh) * 2021-04-14 2024-02-09 中国科学院金属研究所 一种用微缩试样试验评价全尺寸构件疲劳强度的方法
CN113237749A (zh) * 2021-04-30 2021-08-10 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种基于串联式多支柱起落架的疲劳试验设计方法
CN113237749B (zh) * 2021-04-30 2024-05-03 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种基于串联式多支柱起落架的疲劳试验设计方法
CN113392504A (zh) * 2021-05-18 2021-09-14 中国科学院力学研究所 一种预测缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的方法
CN113392504B (zh) * 2021-05-18 2024-02-02 中国科学院力学研究所 一种预测缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的方法

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