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动态恒速剪切下砂岩粗糙结构面的力学行为及嗣后渗流特性 被引量:1
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作者 蔚立元 武东阳 +2 位作者 苏海健 袁紫宸 鞠明和 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期92-108,共17页
为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面的渗流特性:首先,采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验,分析了剪切速率以及结构面粗糙度系数对峰值抗剪强度以及滑移特征的影响;随后,... 为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面的渗流特性:首先,采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验,分析了剪切速率以及结构面粗糙度系数对峰值抗剪强度以及滑移特征的影响;随后,利用三维扫描技术获得动态剪切前后粗糙结构面的损伤特征,并开展不同围压条件下的损伤结构面渗流试验,探究动态剪切作用后损伤结构面的嗣后渗流特性。动态剪切试验结果表明,砂岩结构面的动态峰值抗剪强度随着剪切速率的增加而降低,而剪切速率对剪切刚度的影响规律不明显。随着剪切速率由50 mm/s增加至210 mm/s,粗糙度系数为12.43的砂岩结构面峰值抗剪强度由8.49 MPa下降至6.88 MPa。此外,在相同剪切速度条件下,砂岩结构面的动态峰值抗剪强度随着结构面粗糙度的增加而增大。损伤砂岩结构面高程分布频率均随着剪切速度的增加而下降。相同粗糙度条件下,结构面损伤程度随着剪切速率的增加总体呈上升趋势,导致裂隙开度降低,进而影响结构面的渗透性能。渗流试验结果表明,动态剪切作用后的损伤砂岩结构面水力梯度和体积流量关系符合Forchheimer方程。此外,在相同的围压条件下,损伤结构面的渗透系数随着剪切速率的增加而降低,而随着粗糙度系数的增加而升高。 展开更多
关键词 动态恒速剪切 砂岩粗糙结构面 剪切速率 峰值抗剪强度 损伤特征 渗流特性
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高温机械强度若干前沿探索与展望 被引量:1
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作者 涂善东 王润梓 温建锋 《机械强度》 北大核心 2025年第9期1-37,共37页
高温机械强度是保障先进能源动力系统及部件长期稳定运行的关键性能指标,也逐渐成为机械强度学的重要学科分支,其研究与发展贯穿了现代工业技术体系的演进过程。研究范式已从早期的经验公式与单一损伤模型,演进为以“机制可解释、预测... 高温机械强度是保障先进能源动力系统及部件长期稳定运行的关键性能指标,也逐渐成为机械强度学的重要学科分支,其研究与发展贯穿了现代工业技术体系的演进过程。研究范式已从早期的经验公式与单一损伤模型,演进为以“机制可解释、预测为导向、证据可复现”的结构完整性评估体系。基于该领域的发展脉络,结合文献计量与关键词聚类分析,揭示了研究热点的阶段性迁移与知识结构演化特征。在此基础上,以多尺度建模、多损伤耦合和多学科交叉为主线,综述了材料变形与损伤机制、损伤评定与寿命预测、在役监测与可靠性评估等重要进展,构建起从微观机制到工程应用的可追溯映射。展望未来,高温机械强度研究将在多物理场耦合、智能决策算法和标准体系建设等方向持续深化。如何实现从高保真模型到实时预测的跨越、从微观组织到宏观寿命的映射、从理论建模到工程规范的转化,将成为推动该领域持续创新的关键课题。 展开更多
关键词 高温机械强度 多尺度力学 多损伤评定 多学科交叉 寿命预测
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可解释机器学习在金属疲劳寿命预测中的应用:方法、挑战与展望 被引量:2
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作者 汤可可 张鹏 +2 位作者 张锐正 王谙斌 仲政 《力学季刊》 北大核心 2025年第2期231-251,共21页
疲劳寿命预测对金属材料与结构的安全至关重要.机器学习(Machine Learning,ML)模型在此领域展现出强大的预测能力,但其“黑箱”特性限制了模型的可靠性、可信度以及在工程实践中的应用.可解释机器学习(Explainable Artificial Intellige... 疲劳寿命预测对金属材料与结构的安全至关重要.机器学习(Machine Learning,ML)模型在此领域展现出强大的预测能力,但其“黑箱”特性限制了模型的可靠性、可信度以及在工程实践中的应用.可解释机器学习(Explainable Artificial Intelligence,XAI)为打开ML“黑箱”提供了关键技术.本文旨在系统梳理XAI在金属疲劳寿命预测领域的应用现状,针对当前研究中解释性方法应用多样但缺乏系统分类的问题,提出将现有方法归纳为“后处理解释”和“内置可解释设计”两大类.本文概述了这两类方法的关键技术及其在疲劳寿命预测中的具体应用实例,探讨了模型解释方法的局限性及当前面临的技术挑战,并对后续研究中的机遇与挑战进行了展望. 展开更多
关键词 金属疲劳 疲劳寿命预测 机器学习 可解释人工智能 后处理解释 内置可解释设计
原文传递
金属空心球多胞结构材料的压缩行为试验研究
4
作者 商佳程 付道贵 +1 位作者 徐习凯 包陈 《中国测试》 北大核心 2025年第12期32-38,共7页
文章开展钨铁合金空心小球和金属空心球多胞结构材料的压缩试验,分析其载荷-位移响应关系,研究结构差异对金属空心球多胞结构材料载荷-位移曲线的影响。实验结果表明,不同尺寸钨铁合金空心小球的压缩载荷-位移曲线存在明显差异。由于内... 文章开展钨铁合金空心小球和金属空心球多胞结构材料的压缩试验,分析其载荷-位移响应关系,研究结构差异对金属空心球多胞结构材料载荷-位移曲线的影响。实验结果表明,不同尺寸钨铁合金空心小球的压缩载荷-位移曲线存在明显差异。由于内部钨铁合金空心小球的破坏,金属空心球多胞结构材料在压缩过程中出现载荷突然下降的现象。通过能量计算公式计算金属空心球多胞结构材料的比吸能,对比不同结构和材料的比吸能,该金属空心球多胞结构内部小球直径为2.5 mm,平均壁厚为0.2 mm,堆积方式为密排堆积,吸收能量的能力更优。综上所述,该研究对金属空心球多胞结构材料的力学性能和破坏形貌进行详细分析,为进一步研究和应用提供参考。 展开更多
关键词 金属空心球多胞结构材料 钨铁合金空心小球 比吸能 破坏形貌
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缓倾结构面岩体在梯度应力作用下的岩爆模型
5
作者 吝曼卿 卢祥龙 +3 位作者 夏元友 张兰 廖奇 杨涛 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期167-180,共14页
深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。借助气液复合加载的岩爆模拟装置,对预制含不同硬性缓倾结构面大尺寸(400 mm×600 mm×1 000 mm)类岩体试件进行了三向加载-单面卸载的应... 深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。借助气液复合加载的岩爆模拟装置,对预制含不同硬性缓倾结构面大尺寸(400 mm×600 mm×1 000 mm)类岩体试件进行了三向加载-单面卸载的应力梯度加卸载岩爆试验,通过数字图像相关(digital image correlation,DIC)、声发射、红外辐射和高速摄影等多种监测手段,研究了含缓倾结构面试件的岩爆演化特征及破坏机制。研究结果表明:缓倾结构面的存在对试件的破坏模式具有控制性作用,在极大程度上制约了岩爆坑的边界与形态,并加速了岩爆的发生;验证了试件发生岩爆的位置主要分布在试件结构面之间的区域,且该区域的红外辐射值和DIC应变场在破坏之前显著高于卸载面其他位置;随着缓倾结构面倾角的增大,试件声发射峰值能量和累计能量均随之增大,产生的剪切破坏占总破坏比例上升,孕育的岩爆烈度增强。 展开更多
关键词 岩爆 缓倾结构面 梯度应力 破坏特征 声发射 数字图像相关
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考虑裂隙粗糙度的岩体单轴压缩动态损伤模型
6
作者 刘红岩 薛雷 +4 位作者 张光雄 王光兵 王基禹 和铁柱 邹宗山 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期42-52,共11页
为了在裂隙岩体动态损伤模型中考虑裂隙粗糙度的影响:首先,基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型,通过引入Barton建立的粗糙裂隙JRC-JCS抗剪强度模型,提出了能够考虑裂隙粗糙度的岩... 为了在裂隙岩体动态损伤模型中考虑裂隙粗糙度的影响:首先,基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型,通过引入Barton建立的粗糙裂隙JRC-JCS抗剪强度模型,提出了能够考虑裂隙粗糙度的岩体宏观损伤变量计算模型;其次,将该计算模型引入到前人提出的考虑宏细观缺陷耦合的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型中,建立了能够考虑裂隙粗糙度的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型;最后,通过参数敏感性分析研究了裂隙粗糙度(JRC)、裂隙面基本摩擦角φb、裂隙长度2a对岩体动态力学特性的影响。结果显示,当JRC由0分别增加到10和20时,岩体动态峰值强度由26.42 MPa分别增加到27.28和28.37 MPa;当φb由0°分别增加到15°和30°时,岩体动态峰值强度由26.24 MPa分别增加到27.28和28.80 MPa;当2a由1 cm分别增加到2和3 cm时,岩体动态峰值强度由31.37 MPa分别降低至27.28和23.90 MPa。同时为了更精确地刻画裂隙面粗糙度的影响,将裂隙面分形维数引入到岩体动态损伤模型中,不但提高了模型计算精度,而且拓宽了其应用范围,更便于实际工程应用。 展开更多
关键词 非贯通裂隙岩体 裂隙粗糙度系数 应力强度因子 JRC-JCS抗剪强度模型 单轴压缩动态损伤模型
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不同倾角充填节理对岩石爆破块度的影响
7
作者 陶明 曹峥 +2 位作者 赵瑞 刘玉龙 李夕兵 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期138-153,共16页
为了理解节理与爆炸应力波之间的相互作用,并优化节理岩体的爆破参数,通过试验与数值模拟相结合的方式研究不同节理倾角对爆破块度的影响:采用一组含有不同角度节理的混凝土模型试样开展爆破试验,在试样竖直孔中装填雷管并爆破,使用高... 为了理解节理与爆炸应力波之间的相互作用,并优化节理岩体的爆破参数,通过试验与数值模拟相结合的方式研究不同节理倾角对爆破块度的影响:采用一组含有不同角度节理的混凝土模型试样开展爆破试验,在试样竖直孔中装填雷管并爆破,使用高速摄像机记录试样爆破破碎过程,观测起爆后不同时刻节理面的动态响应;利用图像处理方法进行爆破块度提取,分析节理倾角对爆破块度的影响;采用LS-DYNA有限元数值模拟获得应力波的传播过程以及应变场的演变过程。试验与数值计算结果表明:节理对爆破块度分布及应力波传播有显著影响,该影响主要源于爆炸应力波在节理处的反射,这与节理的变形特性有关;随着节理倾角增大,爆破块度先减小后增大,节理中的有效应力和峰值质点振动速度透射总体呈下降趋势,但在45°至60°之间回升,其中45°左右为爆破最有利条件。数值裂纹网络重建和图像处理结果表明,随着节理倾角的增加,试样中产生的垂直裂纹增加,水平裂纹有所减少。 展开更多
关键词 爆破模型试验 节理岩体 应力波 爆破块度分布
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基于损伤-阈值干涉准则的高温结构可靠性分析
8
作者 张显程 《机械强度》 北大核心 2025年第9期90-101,共12页
当前,高温结构强度的确定性设计与评估已经得到了充分的发展,并形成了较为完备的体系框架,为严苛服役条件下机械装备的设计制造奠定了理论基础。考虑到高温结构失效的随机性和失效数据的小样本特性,工程中通常采用安全系数进行保守设计... 当前,高温结构强度的确定性设计与评估已经得到了充分的发展,并形成了较为完备的体系框架,为严苛服役条件下机械装备的设计制造奠定了理论基础。考虑到高温结构失效的随机性和失效数据的小样本特性,工程中通常采用安全系数进行保守设计,但这往往造成结构冗余和成本浪费,亟须开展从确定性到不确定性的设计方法研究。然而,迄今尚未形成通用且成熟的高温结构可靠性理论方法或国家/行业标准,导致我国航空发动机等高端装备在运行过程中的可靠性难以得到有效预测和保障。基于此,首先阐述了不确定性分析;详细介绍了损伤-阈值干涉准则,并说明了其与应力-强度干涉准则的区别及联系;最后以某汽轮机转子为例,说明了损伤-阈值干涉准则在高温结构可靠性分析中的工程应用。 展开更多
关键词 高温结构 强度 失效 可靠性 损伤 损伤阈值
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产品寿命服从指数分布/失效率为常数的条件与统计特性
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作者 谢里阳 江超 《机械强度》 北大核心 2025年第9期50-53,共4页
可靠性工程中,时常采用指数分布来描述产品(零部件或设备)寿命;相应的,产品的失效率为常数(不随产品服役时间变化)。然而,只有某些具有特定性能的产品或在特定的载荷环境中寿命才会服从指数分布,失效率才会是常数。在零部件寿命不服从... 可靠性工程中,时常采用指数分布来描述产品(零部件或设备)寿命;相应的,产品的失效率为常数(不随产品服役时间变化)。然而,只有某些具有特定性能的产品或在特定的载荷环境中寿命才会服从指数分布,失效率才会是常数。在零部件寿命不服从指数分布的情况下,假设寿命服从指数分布会导致可靠性及失效率分析结果严重偏离真实情况;在零部件寿命服从指数分布的场合,随意假设零部件独立失效,会错误地估计设备(由零部件构成的系统)的可靠性。从产品性能和服役载荷环境两个方面分析、推断产品失效率的属性(是否随产品服役时间变化),进而揭示产品寿命服从指数分布的条件,阐释在零部件寿命服从指数分布的条件下,系统中零部件失效的独立性/相关性问题。 展开更多
关键词 寿命分布 失效率 指数分布 零部件失效相关性 系统可靠性
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城市轨道交通低地板有轨电车弹性车轮优化设计与疲劳寿命研究
10
作者 赵荣国 潘思羽 +4 位作者 叶杜恒 张晨 彭金龙 竺峰 林胜 《湘潭大学学报(自然科学版)》 2025年第1期11-23,共13页
弹性车轮是城市轨道交通低地板有轨电车的重要组成部分,为了提高弹性车轮服役疲劳寿命,该文基于撕裂能理论,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对弹性车轮橡胶元件进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先,基于裂纹能量理论,研究了... 弹性车轮是城市轨道交通低地板有轨电车的重要组成部分,为了提高弹性车轮服役疲劳寿命,该文基于撕裂能理论,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对弹性车轮橡胶元件进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先,基于裂纹能量理论,研究了橡胶材料的疲劳特性,建立弹性车轮橡胶元件有限元模型并进行数值模拟计算,结果表明弹性车轮的刚度和疲劳寿命均未达到设计要求.其次,基于正交数值试验和Sobol模型,提出了一种改进的灵敏度分析方法,以最小应变为优化目标,选用改进灵敏度分析方法确定的结构参数为设计变量,建立二阶响应面模型,采用自适应多岛遗传算法对刚度约束条件下的弹性车轮橡胶元件进行单目标多因素优化设计,并对优化弹性车轮进行有限元数值模拟分析,结果表明优化弹性车轮结构的疲劳寿命比原弹性车轮结构提高了30%,优化弹性车轮的刚度和疲劳寿命均满足设计要求.最后,对优化弹性车轮分别进行径向加载试验和疲劳试验,结果表明有限元计算刚度曲线与试验刚度曲线吻合,且经历设计疲劳周次载荷循环的优化弹性车轮,其结构保持完整,验证了有限元模型和疲劳寿命数值模拟的有效性. 展开更多
关键词 弹性车轮 优化设计 疲劳寿命 敏度分析 有限元
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考虑加载次序影响的改进M-H模型 被引量:1
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作者 范文亮 李正良 李明亮 《工程力学》 北大核心 2025年第4期179-186,共8页
传统的M-H模型不能考虑加载次序对后续疲劳累积损伤模型的影响,考虑加载次序对模型影响的改进M-H模型大多通过修改寿命比特征指数实现,可推广性受限。该文建议了一种更易推广的考虑加载次序影响的方式,即等效循环比,给出了改进M-H模型... 传统的M-H模型不能考虑加载次序对后续疲劳累积损伤模型的影响,考虑加载次序对模型影响的改进M-H模型大多通过修改寿命比特征指数实现,可推广性受限。该文建议了一种更易推广的考虑加载次序影响的方式,即等效循环比,给出了改进M-H模型的一般形式;并建议了可实用的等效循环比表达式,提出了一种新的改进M-H模型。借助已有试验数据验证了建议的改进M-H模型的准确性,且通过与现有模型的对比体现了该文中模型的较优精度与广泛适用性。 展开更多
关键词 金属材料 疲劳损伤累积 加载次序影响 等效循环比 M-H模型
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基于临界域能量守恒的缺口板高周疲劳损伤双尺度模型研究 被引量:1
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作者 张伟 李如俊 +1 位作者 李玉雪 彭艳 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1421-1431,共11页
目前主流的金属缺口件高周疲劳损伤评估理论集中于宏观唯象范畴,较少涉及微细观尺度描述.高周疲劳过程宏观表现为弹性响应,如何在表征缺口效应影响的同时考虑晶粒尺度的微塑性累积对疲劳损伤的促进行为,是一个具有工程实际意义的问题.... 目前主流的金属缺口件高周疲劳损伤评估理论集中于宏观唯象范畴,较少涉及微细观尺度描述.高周疲劳过程宏观表现为弹性响应,如何在表征缺口效应影响的同时考虑晶粒尺度的微塑性累积对疲劳损伤的促进行为,是一个具有工程实际意义的问题.文章以金属缺口板为研究对象,在缺口根部定义临界域范围,并计及内禀微塑性耗散和内禀损伤耗散,建立一种可考虑细观塑性行为的临界域能量守恒关系.基于细观塑性理论和尺度过渡准则,以Lin-Taylor假设作为桥梁,借助临界面方法提出一种体积平均假设,实现细观微塑性耗散的宏观表征.基于连续介质损伤力学理论,表征临界域内禀损伤耗散行为.以单个载荷循环为广义时间,建立一种新的双尺度损伤演化模型,并通过ABAQUS实现缺口件加载,编写UMAT子程序嵌入计算损伤参量.最后借助6种航空金属材料在不同缺口和加载工况下的实验数据和4种经典缺口疲劳表征模型,对比验证新模型有效性和优越性.结果表明,新模型预测效果基本位于2倍误差范围内,误差分散程度更小,具有较好的预测效果.本研究旨在进一步丰富金属疲劳损伤多尺度分析理论体系,赋予疲劳评估模型更明确的工程应用与物理意义. 展开更多
关键词 缺口效应 临界域能量守恒 内禀损伤 微塑性 双尺度
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基于DIC的疲劳裂纹张开载荷影响因素研究 被引量:1
13
作者 龚宝明 刘昊 +1 位作者 张文强 邓彩艳 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第6期576-582,共7页
疲劳裂纹闭合效应对结构疲劳寿命预测精确度有重要影响,如何确定疲劳裂纹扩展时张开载荷的变化规律是疲劳研究的重要课题之一.针对DH36钢,使用数字图像相关(DIC)技术获得裂纹尖端位移场,通过全场位移拟合法得到了不同裂纹长度的三点弯曲... 疲劳裂纹闭合效应对结构疲劳寿命预测精确度有重要影响,如何确定疲劳裂纹扩展时张开载荷的变化规律是疲劳研究的重要课题之一.针对DH36钢,使用数字图像相关(DIC)技术获得裂纹尖端位移场,通过全场位移拟合法得到了不同裂纹长度的三点弯曲(SENB)试样的裂纹尖端有效张开载荷,分析了影响拟合效果的因素,并获得张开载荷随裂纹长度和表面减薄的变化关系.最终通过裂纹扩展速率试验验证了全场位移拟合法所确定张开载荷的准确性.结果表明:DH36钢的疲劳裂纹张开载荷随裂纹长度的增加而增大,表面减薄试样的张开载荷显著低于未减薄试样. 展开更多
关键词 裂纹闭合 疲劳裂纹张开载荷 数字图像相关 疲劳裂纹扩展速率
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基于RHT本构模型的连续装药预裂爆破孔距优化研究 被引量:2
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作者 张伟 王建国 +1 位作者 王勉 陶家龙 《高压物理学报》 CAS 北大核心 2025年第1期109-118,共10页
为解决北衙金矿在使用预裂爆破技术时整体爆破效果不佳的问题,基于RHT损伤本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,开展了不同孔距下预裂爆破的数值模拟研究。结果表明:当预裂孔炮孔间距为120 cm时,孔间裂纹存在较为明显的分叉,且裂纹... 为解决北衙金矿在使用预裂爆破技术时整体爆破效果不佳的问题,基于RHT损伤本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,开展了不同孔距下预裂爆破的数值模拟研究。结果表明:当预裂孔炮孔间距为120 cm时,孔间裂纹存在较为明显的分叉,且裂纹扩展范围较大;当炮孔间距为130 cm时,裂纹向四周扩展的范围减小,且炮孔周围岩石的损伤程度明显降低;当炮孔间距增加至140 cm时,相邻预裂孔连线上的裂纹仅在局部连通,无法实现孔间贯穿。上述结果说明,130 cm的炮孔间距在降低预裂爆破自身对岩体的扰动与实现有效爆破成缝之间达到了平衡。基于数值模拟试验结果开展了现场试验,爆破效果良好。研究结果可为矿山的预裂爆破设计和施工提供参考。 展开更多
关键词 预裂爆破 连续装药 孔距优化 RHT本构模型
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基于混合机器学习模型的两级加载下金属材料的剩余疲劳寿命预测方法 被引量:3
15
作者 徐自力 高京京 +1 位作者 覃曼青 何孟夫 《机械工程学报》 北大核心 2025年第12期73-82,共10页
剩余疲劳寿命预测对于保障工程结构的安全可靠至关重要。特别是,当结构物遭受变幅值载荷时,由于疲劳损伤累积的复杂性性以及数据中固有的噪声和不确定性,使得剩余疲劳寿命预测具有挑战性。为了解决这个问题,建立混合机器学习模型GA-BP-... 剩余疲劳寿命预测对于保障工程结构的安全可靠至关重要。特别是,当结构物遭受变幅值载荷时,由于疲劳损伤累积的复杂性性以及数据中固有的噪声和不确定性,使得剩余疲劳寿命预测具有挑战性。为了解决这个问题,建立混合机器学习模型GA-BP-GPR方法,该方法使用GA-BP方法(遗传算法-反向传播神经网络)映射输入和剩余寿命之间的复杂关系结合GPR(高斯过程回归)获取相应的不确定性,用于估计两级加载下金属材料的剩余疲劳寿命。在包含12种金属材料、总共328个样本的数据集上对GA-BP-GPR方法进行全面评估。GA-BP-GPR方法对测试集所有预测结果都落在3倍分散带内;与5种机器学习方法和2种传统疲劳预测方法对比结果表明所提方法对两步载荷下的剩余寿命预测具有较高的准确性和可靠性。此外,所提方法对没有参与训练的Al-2024-T42的预测结果都在2倍分散带内,表明所提方法对新材料剩余疲劳寿命预测的泛化能力。 展开更多
关键词 剩余疲劳寿命 疲劳寿命预测 遗传算法 高斯过程回归 机器学习
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广义Banabic准则与损伤比理论对金属屈服行为预测的比较 被引量:2
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作者 余官平 陈雷 张健 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期357-367,共11页
屈服准则作为金属材料进入塑性的判据,在结构强度设计、金属塑性成型等领域得到广泛应用。为预测拉-压非对称金属的屈服行为,采用将各向异性和拉-压非对称性解耦的方法,把Banabic非二次式屈服准则推广到拉-压非对称,建立一个能同时描述... 屈服准则作为金属材料进入塑性的判据,在结构强度设计、金属塑性成型等领域得到广泛应用。为预测拉-压非对称金属的屈服行为,采用将各向异性和拉-压非对称性解耦的方法,把Banabic非二次式屈服准则推广到拉-压非对称,建立一个能同时描述塑性各向异性和拉-压非对称性的屈服准则,可视为广义的Banabic非二次式屈服准则。为了评估所建立屈服准则的预测能力,将其应用到AA5754-O铝合金的屈服及Cu-Al-Be形状记忆合金的相变转换起始面预测中,并与丁发兴等提出的损伤比屈服理论进行对比。结果表明,广义Banabic非二次式屈服准则和损伤比屈服理论都能很好地预测AA5754-O铝合金的屈服以及形状记忆合金Cu-Al-Be的相变转换起始面。2个准则都非常准确地预测了AA5754-O铝合金压缩屈服应力随取向的变化规律,二者的预测结果完全一致。广义Banabic非二次式屈服准则能很好地模拟AA5754-O铝合金在双向等拉(压)区附近的大曲率屈服轨迹,损伤比屈服理论则明显高估了其屈服应力;对于Cu-Al-Be形状记忆合金起始相变转换“屈服”面的预测,损伤比屈服理论预测精度高于广义Banabic非二次式屈服准则,但不能保证“屈服”面的外凸性。此外,广义Banabic非二次式屈服准则可通过单轴加载屈服强度和塑性应变比r值标定准则的系数,在缺乏双向加载实验数据的情况下更便于工程应用。因此,推广的Banabic非二次式屈服准则可用于拉-压非对称金属的屈服和塑性变形计算,极大地拓宽了经典Banabic非二次式屈服准则的应用范围。 展开更多
关键词 屈服准则 各向异性 强度差效应 损伤比 金属板料
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考虑施扰山体影响的耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤分析 被引量:1
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作者 李正良 王邦杰 王涛 《振动工程学报》 北大核心 2025年第2期279-291,共13页
由于受扰山体风场会受到附近其他山体的影响,处于受扰山体风场中的耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤需要考虑施扰山体的影响。为了分析施扰山体对耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤的影响,本文进行了复杂山地风场特性风洞试验,讨... 由于受扰山体风场会受到附近其他山体的影响,处于受扰山体风场中的耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤需要考虑施扰山体的影响。为了分析施扰山体对耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤的影响,本文进行了复杂山地风场特性风洞试验,讨论了受扰山体风场平均风修正系数和脉动风修正系数随施扰山体坡度、高度和间距的变化规律,并提出了相应的分布模型;基于非线性有限元理论,建立了考虑施扰山体影响的耐张型悬索支撑输电结构风振非线性有限元模型;采用雨流计数法和Miner线性疲劳累积损伤准则进行疲劳损伤分析;通过本文提出的框架研究了施扰山体对某两跨耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤的影响。结果表明:随着施扰山体坡度的增大,耐张型悬索支撑输电结构各部位疲劳损伤呈先减小后增大的变化趋势;施扰山体高度对各部位疲劳损伤的影响较小,无明显变化规律;当施扰山体间距为0~600 m时,各部位疲劳损伤随着间距的增大而逐渐减小,当施扰山体间距为600~800 m时,各部位疲劳损伤随着间距的增大而陡然增大;在同一施扰山体影响下,支撑导线悬索和导线的端部疲劳损伤均较跨中更大。 展开更多
关键词 悬索支撑输电结构 风振疲劳损伤 Miner线性疲劳累积损伤准则 复杂山地风场 施扰山体
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基于剩余强度衰减退化的非线性累积损伤准则及其可靠性定寿 被引量:21
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作者 黄洪钟 朱顺鹏 +3 位作者 汪忠来 侯敏杰 范志强 周乐旺 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2011年第2期323-334,共12页
零件的疲劳破坏是一个损伤逐步累积、承载能力逐步下降的过程,其疲劳强度随其承受的载荷和频次而不断衰减.通过研究疲劳过程中材料剩余强度衰减退化的规律,从疲劳损伤的定义出发,把剩余强度退化通过一个衰减系数引入到损伤的定义中,提... 零件的疲劳破坏是一个损伤逐步累积、承载能力逐步下降的过程,其疲劳强度随其承受的载荷和频次而不断衰减.通过研究疲劳过程中材料剩余强度衰减退化的规律,从疲劳损伤的定义出发,把剩余强度退化通过一个衰减系数引入到损伤的定义中,提出考虑材料强度性能退化的非线性累积损伤模型来修正Corten-Dolan理论模型.该模型不但考虑了载荷间的相互作用效应,而且还考虑了载荷加载历史引起的强度退化的影响.同时提出了一种基于剩余强度衰减退化的零件疲劳寿命可靠性分析方法,即在假设剩余强度分布服从对数正态分布下,用零件的剩余疲劳损伤强度计算疲劳可靠度和预测零件疲劳可靠性寿命.通过基于修正Corten-Dolan模型的疲劳寿命预测和算例对比分析,该模型完善了传统Corten-Dolan理论模型的适用范围,提高了预测精度.以恒幅载荷作用下的疲劳可靠性描述为例,通过对比模型分析值和实验值,证实了基于剩余强度衰减退化的疲劳寿命可靠性分析模型的可行性,并可以推广至多级载荷作用下的疲劳可靠性寿命的预测. 展开更多
关键词 剩余强度 强度退化 非线性累积损伤准则 可靠性 寿命预测
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230合金高温蠕变变形行为与本构模型研究
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作者 王弘昶 侯鑫阳 +6 位作者 王煦嘉 龙瑶 李玲 石悠 李强 张宇翾 宫建国 《压力容器》 北大核心 2025年第1期10-18,共9页
为了研究230合金(UNS N06230合金)蠕变变形行为与演化规律,保障热管堆、航空航天等领域中的高温部件的安全运行。开展了230合金在不同温度和应力水平下的单轴蠕变试验,分析了230合金蠕变特性与温度和应力水平的关系,建立了基于Kachanov-... 为了研究230合金(UNS N06230合金)蠕变变形行为与演化规律,保障热管堆、航空航天等领域中的高温部件的安全运行。开展了230合金在不同温度和应力水平下的单轴蠕变试验,分析了230合金蠕变特性与温度和应力水平的关系,建立了基于Kachanov-Rabotnov模型与θ投影法的蠕变本构模型。结果表明:230合金的蠕变变形特性与温度有很强的相关性,温度为750℃时,存在较明显的蠕变第一阶段;温度为900℃时,蠕变第一阶段基本消失,蠕变变形曲线主要由第二、三阶段主导。Kachanov-Rabotnov蠕变损伤力学本构模型可以较好地描述230合金高温下的蠕变变形行为。研究结果可以为采用230合金的高温设备的长期安全运行提供保障。 展开更多
关键词 230合金 蠕变 本构模型 损伤力学
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基于近场动力学理论与声发射技术的钢材裂纹扩展中能量释放特征研究
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作者 霍林生 黄颖 +2 位作者 任亮 王靖凯 李宏男 《计算力学学报》 北大核心 2025年第4期664-669,共6页
为揭示钢材裂缝扩展过程中的能量释放特征,本文基于经典的钢材本构函数与近场动力学理论构建了钢材损伤的能量释放模型.基于提出的模型对钢板在单轴拉伸过程的能量释放进行了数值模拟,并开展了声发射试验进行验证.通过对比数值模拟和试... 为揭示钢材裂缝扩展过程中的能量释放特征,本文基于经典的钢材本构函数与近场动力学理论构建了钢材损伤的能量释放模型.基于提出的模型对钢板在单轴拉伸过程的能量释放进行了数值模拟,并开展了声发射试验进行验证.通过对比数值模拟和试验中的损伤情况及能量释放特征,发现两者在裂纹发展过程和损伤因子曲线趋势上存在良好的一致性,并且最大误差不超过10%,验证了提出计算公式的准确性.本文研究表明,将近场动力学理论与声发射技术结合,以能量释放为指标可以实现钢板损伤的有效监测. 展开更多
关键词 近场动力学 声发射 损伤监测 钢材 能量释放
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