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随机振动环境下再入飞行器次级结构准静态强度设计方法
1
作者 荆江 秦玉灵 《工程与试验》 2025年第1期9-12,87,共5页
再入飞行器在随机振动环境下的动强度设计是航天工程领域研究的热点,目前尚无成熟经验和规范对随机振动载荷进行准静态等效。本文采用结构静强度设计理念,将再入飞行器次级结构在随机振动下的最大响应加速度作为准静态载荷,以此来开展... 再入飞行器在随机振动环境下的动强度设计是航天工程领域研究的热点,目前尚无成熟经验和规范对随机振动载荷进行准静态等效。本文采用结构静强度设计理念,将再入飞行器次级结构在随机振动下的最大响应加速度作为准静态载荷,以此来开展结构强度设计和校核。首先研究了基于3σX准则的5种准静态加速度峰值等效方法原理,再建立次级结构有限元模型并开展随机振动分析,然后确定等效准静态载荷并加载于次级结构,通过分析确定适用于该类次级结构的准静态强度设计方法,为工程研制初期次级结构动强度设计提供了参考。 展开更多
关键词 再入飞行器 随机振动 次级结构 准静态载荷 动强度设计
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基于振动响应特性的结构随机振动损伤分析 被引量：20
2
作者 陈华 胡伟平 +3 位作者 马爱军 李广利 詹志新 孟庆春 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2017年第3期21-25,共5页
针对某航天器结构的随机振动疲劳损伤问题进行了研究。采用ANSYS软件建立了某航天器结构的有限元模型,并模拟振动台试验条件对其进行了多点激励随机振动响应分析;然后,根据振动响应结果得到结构敏感频率;并在现有样本法的基础上进一步... 针对某航天器结构的随机振动疲劳损伤问题进行了研究。采用ANSYS软件建立了某航天器结构的有限元模型,并模拟振动台试验条件对其进行了多点激励随机振动响应分析;然后,根据振动响应结果得到结构敏感频率;并在现有样本法的基础上进一步考虑了振动敏感频率和平均应力对疲劳损伤的影响。具体通过在敏感频率附近密集采样而在远离敏感频率范围内稀疏采样的方式得到时域载荷谱;进而采用雨流法得到有效载荷谱,并结合Miner线性累积损伤理论和Soderberg方程估算了结构的疲劳损伤。最后将该方法计算的结果与Steinberg三区间法和现有样本法所得结果进行了对比,结果表明采用本文改进的样本法在少量取样情况下的损伤计算结果就能与三区间法基本一致,从而验证了该方法的适用性。相比较现有样本法,该方法既大大减少了工作量又提高了计算精度。 展开更多
关键词 随机振动 功率谱密度 振动响应 样本法 雨流法 疲劳损伤
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复合材料高压气瓶的碳纤维缠绕设计和ANSYS分析技术 被引量：24
3
作者 李玉峰 靳庆臣 刘志栋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期968-976,共9页
为了获得复合材料气瓶合理的有限元分析模型,并能够有效地掌握气瓶固有的变化规律,以不锈钢316L为内衬、碳纤维(T1000GB)/环氧树脂(BA202)为复合层的高压气瓶作为研究对象,介绍了一种采用螺旋缠绕与环向缠绕组合线型的缠绕设计方法。利... 为了获得复合材料气瓶合理的有限元分析模型,并能够有效地掌握气瓶固有的变化规律,以不锈钢316L为内衬、碳纤维(T1000GB)/环氧树脂(BA202)为复合层的高压气瓶作为研究对象,介绍了一种采用螺旋缠绕与环向缠绕组合线型的缠绕设计方法。利用该方法确定复合层厚度、缠绕角、缠绕层数等参数,运用ANSYS程序,采用薄壁壳单元shell91建立了复合层多层结构模型,得出了气瓶应力、应变分布规律,并给出了气瓶疲劳破坏点和起裂点处失效参数的变化历程,最后,将ANSYS计算结果与试验实测结果作了比对分析,为定量化研究复合材料气瓶提供准确的数据支持。研究结果表明:ANSYS数值仿真结果与试验结果吻合良好,采用壳单元shell91可以比较正确地模拟复合层的多层结构;柱形复合材料气瓶破坏薄弱点位于筒体(靠封头)部位,气瓶受环向膨胀力影响较大,易使其沿纵向撕裂;随瓶内压力升高,薄壁内衬发生完全塑性变形,复合层仅发生弹性变形。 展开更多
关键词 复合材料 高压气瓶 碳纤维缠绕气瓶 ANSYS有限元分析
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基于应力球张量法的不同模量陶瓷梁有限元分析 被引量：7
4
作者 杜玲 李范春 +1 位作者 郭雪莲 马雪松 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1229-1235,共7页
针对具有拉压弹性模量不等特性的材料,由于其不能沿用经典弹性理论进行应力和变形分析,为解决其结构计算问题,提出通过判断应力球张量的正负来确定拉压弹性模量的新思想,并在ANSYS的基础上,开发了拉压模量不等材料的分析计算模块。以纯... 针对具有拉压弹性模量不等特性的材料,由于其不能沿用经典弹性理论进行应力和变形分析,为解决其结构计算问题,提出通过判断应力球张量的正负来确定拉压弹性模量的新思想,并在ANSYS的基础上,开发了拉压模量不等材料的分析计算模块。以纯弯曲两端简支的陶瓷梁为例,建立其有限元模型,利用所开发模块对纯弯曲的陶瓷梁进行结构分析,通过对比所得的有限元解与其解析解的计算结果,确定误差范围,正应力的误差不超过2.1%,挠度的误差不超过3%,得出本文提出方法的可行性。通过对比按照单、双模量计算所得最大拉压应力有限元解之间的误差,发现随着拉压弹性模量比的减小,误差值随之增大,超过工程允许范围,得出不同模量理论应用于实际的重要性。 展开更多
关键词 应力球张量 双模量 单模量 陶瓷梁 有限元解
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空间碎片超高速碰撞数值模拟的SPH方法 被引量：14
5
作者 闫晓军 张玉珠 聂景旭 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期351-354,共4页
利用光滑质点动力学SPH (SmoothedParticleHydrodynamics)方法对Whipple防护结构在空间碎片超高速碰撞下的物理过程进行了数值模拟 .在数值模拟中 ,为了充分发挥SPH方法和有限元方法FEM (FiniteElementMethod)的优点 ,利用有限元单元和... 利用光滑质点动力学SPH (SmoothedParticleHydrodynamics)方法对Whipple防护结构在空间碎片超高速碰撞下的物理过程进行了数值模拟 .在数值模拟中 ,为了充分发挥SPH方法和有限元方法FEM (FiniteElementMethod)的优点 ,利用有限元单元和SPH节点混合建模 ,将有限元单元和SPH节点 (SPHnodes)通过定义接触条件相结合 ,在大变形和飞溅区域采用SPH节点建模 ,而小变形区域则采用有限元单元建模 ,从而大大节省求解时间 ,提高计算效率 .计算结果表明 ,弹丸在穿透前板后 ,形成二次碎片 ,碎片云经膨胀和拉长 ,对后板造成轻微的损伤 ,这和文献的相关试验数据是符合的 .利用SPH方法对空间碎片的超高速碰撞过程进行数值模拟 ,不仅很好地预测了Whipple防护结构的破坏情况 ,而且对整个碰撞过程 ,包括碎片云的形成、膨胀和拉长过程都有形象的描述 。 展开更多
关键词 超高速碰撞 数值模拟 光滑质点动力学
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柱状弹丸撞击防护屏形成碎片云材料状态特性研究 被引量：7
6
作者 张伟 庞宝君 +1 位作者 罗德坤 张泽华 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期53-59,共7页
微流星体及空间碎片的高速撞击威胁着长寿命、大尺寸航天器的安全运行 ,导致其严重的损伤和灾难性的失效。为精确估计微流星体及空间碎片高速撞击防护屏所产生碎片云对舱壁的损伤 ,必须确定碎片云中三种状态材料的特性。建立了碎片云特... 微流星体及空间碎片的高速撞击威胁着长寿命、大尺寸航天器的安全运行 ,导致其严重的损伤和灾难性的失效。为精确估计微流星体及空间碎片高速撞击防护屏所产生碎片云对舱壁的损伤 ,必须确定碎片云中三种状态材料的特性。建立了碎片云特性分析模型 ,分别计算了柱状弹丸撞击防护屏所产生碎片云以及碎片云中弹丸和防护屏材料三种状态物质的质量分布。通过计算分析可见 ,弹丸以不同速度撞击防护屏所产生碎片云三种状态物质的质量分布是不同的 ,速度增大 ,液化和气化增强 ,对靶件的损伤小。而在速度小于 7km/ s时 ,碎片云以固体碎片的形式存在 。 展开更多
关键词 高速碰撞 材料性能 微流星体 空间碎片 航天器
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整星隔振技术若干问题的探讨 被引量：12
7
作者 赵会光 马兴瑞 冯纪生 《航天器工程》 2001年第3期30-37,共8页
力学环境是制约航天器研制及相关空间开发和探测活动的一个重要因素。分析了主动段卫星的各类载荷环境,并着重阐述了与整星隔振技术直接相关的结构耦合激振环境;探讨了整星隔振技术的基本思想、技术优势、分析方法及其相关的若干工程应... 力学环境是制约航天器研制及相关空间开发和探测活动的一个重要因素。分析了主动段卫星的各类载荷环境,并着重阐述了与整星隔振技术直接相关的结构耦合激振环境;探讨了整星隔振技术的基本思想、技术优势、分析方法及其相关的若干工程应用问题。最后,简要介绍了一个实施整星隔振技术的应用范例。 展开更多
关键词 整星隔振 减振器 星箭适配器 结构耦合激振环境 航天器 卫星振动
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一种识别复杂连接结构刚度参数的实用方法 被引量：5
8
作者 宋彦国 张呈林 杨炳渊 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期323-326,共4页
以某型航天器太阳电池阵的模态试验数据为基础 ,对电池阵的连接铰链副刚度参数进行了识别 ,推导出一套识别复杂连接结构的实用方法。通过连接子结构动柔度矩阵特征方程 ,建立了以界面节点内力和界面节点位移为未知数的动平衡方程 ,然后... 以某型航天器太阳电池阵的模态试验数据为基础 ,对电池阵的连接铰链副刚度参数进行了识别 ,推导出一套识别复杂连接结构的实用方法。通过连接子结构动柔度矩阵特征方程 ,建立了以界面节点内力和界面节点位移为未知数的动平衡方程 ,然后通过子结构上的可测自由度振型来计算连接界面节点力和节点位移 ,最后求解动平衡方程得到连接铰链副的刚度参数。文中还讨论了不同类型单元组合的问题。通过计算结果与试验结果对比 ,表明本文所提出的方法应用于识别复杂连接结构的刚度参数是正确的 。 展开更多
关键词 连接结构 参数识别 刚度参数 动力学分析 太阳电池阵 航天结构
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空间碎片超高速撞击动力学建模与数值仿真技术 被引量：19
9
作者 曲广吉 韩增尧 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期26-29,30,共5页
阐明了空间碎片超高速撞击数值仿真技术研究的目的、意义和国内外发展状况 ;重点论述了空间碎片超高速撞击数值仿真技术的主要研究内容、技术指标和具体实施途径 。
关键词 空间碎片 高速碰撞 动力学 数据仿真
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求Cassini贮箱内液体小幅晃动频率的解析方法 被引量：3
10
作者 杨旦旦 岳宝增 +1 位作者 祝乐梅 宋晓娟 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1273-1277,共5页
为得到航天器上燃料晃动频率,针对Cassini贮箱内液体小幅晃动,将贮箱的柱段近似为非常扁长的椭球,建立了原点位于与箱内静液面接触线处相切的圆锥顶点的球坐标系,用高斯超几何级数解析表达速度势和波高的模态函数,采用伽辽金方法将变分... 为得到航天器上燃料晃动频率,针对Cassini贮箱内液体小幅晃动,将贮箱的柱段近似为非常扁长的椭球,建立了原点位于与箱内静液面接触线处相切的圆锥顶点的球坐标系,用高斯超几何级数解析表达速度势和波高的模态函数,采用伽辽金方法将变分方程转变为一个标准的特征值问题形式的频率方程,求解了不同尺寸比例的旋转椭球形贮箱和Cassini贮箱在不同的充液比和不同的Bond数情况下液体小幅晃动的基频,并与已有的理论和实验结果进行对照.结果表明,本文方法用于求解旋转椭球形贮箱和Cassini贮箱内液体小幅晃动频率是可行的. 展开更多
关键词 变分原理 伽辽金方法 速度势 波高 高斯超几何级数 晃动频率
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液体推进剂消耗对大型卫星结构动特性的影响分析 被引量：5
11
作者 武新峰 雷勇军 李道奎 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期38-42,共5页
为了研究液体推进剂消耗对某大型卫星结构动特性的影响,采用简化的"弹簧-质量"模型分析了推进剂消耗对结构动特性的影响趋势;基于MSC.PATRAN/NASTRAN给出了动力学分析过程中液体推进剂的等效建模和分析方法,包括梁单元法、附... 为了研究液体推进剂消耗对某大型卫星结构动特性的影响,采用简化的"弹簧-质量"模型分析了推进剂消耗对结构动特性的影响趋势;基于MSC.PATRAN/NASTRAN给出了动力学分析过程中液体推进剂的等效建模和分析方法,包括梁单元法、附加质量法、"RBE3-质量点"单元法和虚拟质量法等;建立了该卫星结构的有限元模型,进行了结构动力学特性和动响应分析,讨论了液体推进剂消耗对其动特性的影响规律。研究结果表明:随着推进剂的消耗,卫星整体振型的固有频率逐渐增大,而部分局部振型的固有频率保持不变;随着推进剂的消耗,卫星仪器安装板动力学响应峰值逐渐增大,所对应的频率也逐渐增大。 展开更多
关键词 液体推进剂 卫星结构 有限元建模 结构动特性分析
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基于剩余推进剂估算的卫星寿命预测方法 被引量：6
12
作者 李建成 杨永安 安锦文 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期193-196,共4页
针对地球静止轨道卫星在轨寿命问题,提出了通过星上液体剩余推进剂计算分析卫星在轨寿命的方法,研究了工程中影响卫星在轨寿命的因素,给出了适用于工程的卫星寿命预测方法,并通过工程进行了验证．
关键词 地球静止轨道卫星 寿命预测 剩余推进剂 估算
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受均布载荷的双模量陶瓷简支梁的有限元计算 被引量：6
13
作者 杜玲 李范春 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1356-1363,共8页
为了验证应力球张量法是否适用于双向应力状态下的不同模量计算,以受均布横向载荷的拉压模量不等材料的简支梁为例,建立其有限元模型,利用所研发的模块对简支梁进行了结构分析。通过对比所得有限元解与其解析解的计算结果,确定了误差范... 为了验证应力球张量法是否适用于双向应力状态下的不同模量计算,以受均布横向载荷的拉压模量不等材料的简支梁为例,建立其有限元模型,利用所研发的模块对简支梁进行了结构分析。通过对比所得有限元解与其解析解的计算结果,确定了误差范围,分析了有限元解的变化规律及其合理性。结果表明:正应力的最大误差不超过4.5%,竖向位移的最大误差不超过5.4%,切应力的最大误差不超过3.5%,满足工程上的要求。应力球张量法适用于双向应力状态下不同模量计算。 展开更多
关键词 应力球张量法 双模量 单模量 简支梁 有限元
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基于ARMA-NExT的飞行器工作模态辨识技术研究 被引量：5
14
作者 王亮 蔡毅鹏 +2 位作者 朱辰 廖选平 祝学军 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2017年第1期18-21,共4页
基于飞行实测遥测数据,研究了使用工作模态辨识方法辨识飞行器系统的模态参数。详细介绍了ARMA-NEx T工作模态辨识理论基础,梳理了模态辨识的关键步骤和实施方法,最后通过两个算例研究了工作模态辨识。结果表明:第1个算例是针对某一小... 基于飞行实测遥测数据,研究了使用工作模态辨识方法辨识飞行器系统的模态参数。详细介绍了ARMA-NEx T工作模态辨识理论基础,梳理了模态辨识的关键步骤和实施方法,最后通过两个算例研究了工作模态辨识。结果表明:第1个算例是针对某一小段时间的遥测数据,辨识系统的模态参数,包括模态频率、阻尼比和振型;第2个算例针对较长时间的遥测数据,辨识系统的模态频率随时间变化的规律。 展开更多
关键词 模态辨识 ARMA NEXT 工作模态
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一种基于通用失效率的航天设备可靠性评估算法 被引量：4
15
作者 伏洪勇 林宝军 陈福恩 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期250-252,共3页
针对高可靠、长寿命的航天电子设备的可靠性评估问题,从Bayes定理出发,进行了理论推导,提出了一种等效任务数折合算法．在此基础上,建立了一种基于电子元器件通用失效率的电子设备可靠性评估算法模型,并对一具体航天电子设备进行了可靠... 针对高可靠、长寿命的航天电子设备的可靠性评估问题,从Bayes定理出发,进行了理论推导,提出了一种等效任务数折合算法．在此基础上,建立了一种基于电子元器件通用失效率的电子设备可靠性评估算法模型,并对一具体航天电子设备进行了可靠性评估． 展开更多
关键词 BAYES方法 可靠性综合评估 等效任务
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飞机结构腐蚀损伤加速因子研究 被引量：10
16
作者 陈跃良 郁大照 《海军航空工程学院学报》 2003年第5期558-560,共3页
加速腐蚀法是研究飞机腐蚀与腐蚀疲劳的基础.基于腐蚀失效概率相等的原则提出了建立不同服役环境之间的加速腐蚀当量关系--加速因子概念,并且得到了失效机理不变的必要条件.其结论对飞机结构可靠性评估、加速腐蚀试验及加速寿命试验均... 加速腐蚀法是研究飞机腐蚀与腐蚀疲劳的基础.基于腐蚀失效概率相等的原则提出了建立不同服役环境之间的加速腐蚀当量关系--加速因子概念,并且得到了失效机理不变的必要条件.其结论对飞机结构可靠性评估、加速腐蚀试验及加速寿命试验均具有较高的使用价值. 展开更多
关键词 腐蚀失效 加速腐蚀 加速因子 腐蚀损伤分布
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贮箱Y形环焊接残余应力及其对承载行为的影响 被引量：1
17
作者 李艳军 吴爱萍 +3 位作者 刘德博 赵海燕 赵玥 王国庆 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期701-707,共7页
为了阐明贮箱Y形环环缝焊接残余应力对其承载行为的影响,以大型运载火箭贮箱Y形环为研究对象,采用数值模拟计算得到Y形环与箱筒段环缝焊后残余应力;然后分别在考虑和不考虑残余应力情况下,进一步计算Y形环承受内压载荷时的应力分布。结... 为了阐明贮箱Y形环环缝焊接残余应力对其承载行为的影响,以大型运载火箭贮箱Y形环为研究对象,采用数值模拟计算得到Y形环与箱筒段环缝焊后残余应力;然后分别在考虑和不考虑残余应力情况下,进一步计算Y形环承受内压载荷时的应力分布。结果表明:环缝焊接在接头区域产生很大的残余应力,最大等效应力位于部分熔化区,最大值达到358 MPa;焊接残余应力对远离接头的部位承载时的应力基本没有影响,主要导致接头区域的应力提高,且使Y形环承载时的等效应力最大值也略有增大;焊接残余轴向应力和内压产生的轴向应力在接头内表面都是拉应力,两者叠加导致轴向拉应力明显增大。 展开更多
关键词 贮箱 Y形环 残余应力 数值模拟 焊接
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带刚性基柔性附件振动鲁棒控制 被引量：3
18
作者 王锋 唐国金 李道奎 《动力学与控制学报》 2006年第1期63-68,共6页
研究了刚体基上柔性附件的振动鲁棒控制问题.介绍了结构奇异值μ理论,基于此理论设计鲁棒控制器,用压电材料作传感器和作动器(μ),用输出乘性不确定性结构来描述低阶标称模型与实际系统的误差,给出了系统μ控制器综合框架.以柔性梁附件... 研究了刚体基上柔性附件的振动鲁棒控制问题.介绍了结构奇异值μ理论,基于此理论设计鲁棒控制器,用压电材料作传感器和作动器(μ),用输出乘性不确定性结构来描述低阶标称模型与实际系统的误差,给出了系统μ控制器综合框架.以柔性梁附件为对象示例了分析过程.数值仿真结果表明μ控制器具有良好的鲁棒性能,用于振动控制是必要且可行的. 展开更多
关键词 振动控制 结构奇异值理论 柔性附件
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航天器着陆碰撞动力学CUDA并行计算技术 被引量：1
19
作者 高树义 谷良贤 +2 位作者 张方 陈国平 李杨 《航天器工程》 2014年第1期25-31,共7页
航天器着陆接触碰撞过程中的瞬态响应计算,涉及到几何非线性、接触非线性和材料非线性,计算过程复杂,计算量大。为此,文章将统一计算架构(CUDA)技术应用到接触碰撞问题的并行显式积分计算,研究了质量矩阵和刚度矩阵的并行生成方法,并将... 航天器着陆接触碰撞过程中的瞬态响应计算,涉及到几何非线性、接触非线性和材料非线性,计算过程复杂,计算量大。为此,文章将统一计算架构(CUDA)技术应用到接触碰撞问题的并行显式积分计算,研究了质量矩阵和刚度矩阵的并行生成方法,并将基于中心差分法的求解过程并行化实施。仿真算例表明:并行算法计算结果准确,较大地提高了计算仿真分析的效率,可为航天器着陆过程中冲击动力学计算的快速和高精度实现奠定基础。 展开更多
关键词 航天器着陆 并行计算 中心差分法
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裂纹萌生寿命预腐蚀影响规律 被引量：1
20
作者 金平 王刚 谭晓明 《海军航空工程学院学报》 2011年第5期567-570,共4页
对不同预腐蚀时间的裂纹萌生寿命进行统计分析，并选取了4种函数形式对（CT）数据进行拟合对比分析。结果表明，指定裂纹尺寸的裂纹萌生寿命随腐蚀时间的增加而降低，在工程常用的时间范嗣内，若假定裂纹萌生寿命服从对数正态分布，指... 对不同预腐蚀时间的裂纹萌生寿命进行统计分析，并选取了4种函数形式对（CT）数据进行拟合对比分析。结果表明，指定裂纹尺寸的裂纹萌生寿命随腐蚀时间的增加而降低，在工程常用的时间范嗣内，若假定裂纹萌生寿命服从对数正态分布，指定裂纹尺寸的对数裂纹萌生寿命标准差与预腐蚀时间基本无关，单参数指数函数形式拟合的不同裂纹尺寸的C-T曲线效果最好。 展开更多
关键词 预腐蚀 裂纹萌生寿命 裂纹尺寸 影响系数 C-T曲线
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