电阻抗成像技术(Electrical impedance tomography,EIT)在当今生物医学领域展开了广泛深入的研究,根据其利用材料自身的阻抗特性来表征其内部结构的基本原理,同时研究发现金属材料的疲劳损伤模型与生物组织有诸多相似之处,因此为解决金属材料损伤检测的相关问题,提出一种应用于金属材料疲劳损伤的阻抗法检测技术。根据电阻抗成像、金属材料电特性等相关理论基础,建立了金属材料疲劳损伤的数学物理模型和有限元模型。针对阻抗法成像的正问题、逆问题进行了深入研究,利用有限元仿真方法对边界电位信息进行了提取分析。介绍了基于反投影算法的动态成像技术的实现方法并进行了仿真研究,取得良好的成像效果。对45#钢材料的长方体试样进行了高周疲劳实验,并采用四端法进行微电阻测量,通过多电极模型的测量结果分析,实现了疲劳损伤位置的一维定...

弹簧悬架系统是汽车结构的重要组成部分之一,它支撑和保持车身不受路面颠簸的影响。采用应变计与汽车弹簧悬架系统集成方式,并连接数据采集装置,来获取正常驾驶工况下的疲劳应变信号,用以分析汽车弹簧悬架系统在不同路面行驶时的疲劳应变信号特性及其对疲劳损伤的影响。通过统计方法分析疲劳应变信号特征,并结合商用有限元软件对汽车弹簧悬架系统进行疲劳损伤分析。结果表明,汽车弹簧悬架系统的损伤程度与路面最大损伤值呈线性相关。

介绍了某地铁列车用紧凑式制动夹钳单元的结构原理和设计方案,指出可通过调整偏心轴杠杆力臂长度实现对制动倍率的调整,从而实现在不同车辆平台和不同工况下的系列化运用。利用有限元方法验证了该制动夹钳单元强度能够满足各种极限工况下的安全要求;采用“三区间”法对该制动夹钳单元的疲劳损伤进行了评估。最后通过功能试验、动作疲劳试验和振动疲劳试验,全面验证了该紧凑式制动夹钳单元能够满足地铁列车的使用要求。

基于理论、试验和有限元分析三种方法,阐述了交通荷载作用下城市地下综合管廊疲劳损伤的研究现状,并针对现有研究不足提出了相应的研究思路与解决措施。

从混凝土劈拉疲劳、疲劳损伤、黏结滑移本构模型三个角度总结了混凝土疲劳性能的研究进展,发现斜向配箍和加入钢纤维都可以提高混凝土的抗疲劳性能。比较了三种疲劳损伤理论,其中,概率疲劳损伤理论较符合实际,可以用来计算循环荷载下的损伤累计值,另外,对比分析了国内外几种可信度较高的黏结滑移本构模型,发现这些模型趋势大致相同,但峰值存在差异,并提出了引起差异的因素。

研究浅水半潜式大功率浮式风力机波浪载荷和气动力引起的基础结构疲劳损伤,揭示基础结构的疲劳损伤机理。采用谱疲劳损伤计算分析方法,以10 MW风力机为例,计算波浪载荷引起的热点应力及多种海况引起的疲劳损伤。采用叶素动量理论并基于所在海域的风速分布,计算叶轮转动引起的气动力及其引起的疲劳损伤。计算结果表明,对于半潜式三立柱浮式风力机,波浪载荷引起的基础结构应力远大于气动力引起的基础结构应力,基础结构损伤主要是由波浪载荷引起,气动力引起的浮式基础结构的损伤为10-3量级,而波浪载荷引起的损伤为10-1量级。

疲劳寿命是风电齿轮箱一个非常重要的性能。在风机整体分析、齿轮箱动力学分析和齿轮疲劳损伤分析的基础上提出了风电齿轮箱在随机风载下的疲劳损伤计算模型,其中风机整体分析用于获取齿轮箱在随机风载下的输入扭矩和输出转速,齿轮箱动力学分析是根据输入扭矩和输出转速计算各个齿轮之间的动态啮合力以及转速,齿轮疲劳损伤分析是将齿轮动态啮合力转化为弯曲和接触应力载荷块,依据线性损伤累计理论计算各齿轮的弯曲和接触疲劳损伤。在讨论部分,利用提出的疲劳损伤计算模型计算了在平均风速为11.5 m/s和18 m/s,湍流密度为14%的风况下,各齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳损伤,找到了各级齿轮中最危险的齿轮,对风电齿轮箱排错具有指导意义。

机器人位姿研究是提高机器人运行可靠性的重要途径。为研究机器人关节驱动方程与运动曲线及状态的关系,建立了3R1P机器人的数学模型,设定了各运动关节的驱动参数方程,通过点对点运动控制,得到了机器人的最终运动曲线和相关参数。研究结果指出了机器人运行的各个不稳定阶段。并且指出,运动副确定后,驱动曲线影响机器人运动状态,机器人末端执行器的速度、加速度变化是各运动副运动状态的叠加。与4-5-6-7曲线和3-4-5曲线方程相比,3次曲线更有利于降低机器人的疲劳损伤。

作为增压器核心零部件,涡轮箱的疲劳失效主要由热载荷引起。结合汽车发动机可靠性试验方法规范,通过CFD、FEA仿真和FEMFAT疲劳,计算分析增压器在不同工况下的温度及累积塑性应变分布情况和涡轮箱危险部位的疲劳损伤,对涡轮箱的疲劳寿命进行预测分析,经过计算分析该涡轮箱疲劳寿命约为1490h,能够满足实际使用要求。

以某型塔吊液压式伺服阀阀套为例,采用雨流计数法处理其承受的周期载荷;采用经典处理S-N曲线（应力-循环次数关系曲线）的方法得到阀套材料440C的安全S-N曲线;针对用雨流计数法得到的载荷谱中的每一种工况,采用有限元分析软件MSC.PATRAN进行应力分析,得到每一种工况下的最大应力值;对照安全S-N曲线,找到每一最大应力值对应的损伤值,并将所有工况下的损伤值与循环次数相乘并求和,即可得到阀套的疲劳损伤值。采用的疲劳损伤计算方法与传统的疲劳试验方法相比,不仅计算时间比传统疲劳试验时间短,成本低,而且不会因为试件制造过程的缺陷等因素而使计算结果发散。