复杂交变载荷下疲劳损伤表征与寿命预测理论及方法

成果基本信息
关键词：	疲劳损伤;表征;寿命预测;交变载荷;复杂;杂交
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	360-17-13030836	资源采集日期：	2018-03-05

研究情况
单位名称：	北京工业大学	技术水平：
评价证书号：		评价单位：
评价日期：		评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	玉女士	联系人（平台）电话：	0771-5885053
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成果简介
项目属于机械强度研究领域。　　复杂交变载荷下疲劳破坏一直是重大机械装备安全服役研究中的关键问题。本项目国家自然科学基金重大国际合作项目、北京市自然科学基金重点项目等支持下对复杂交变载荷下复合型疲劳损伤表征，疲劳损伤的应力场-强度表征、变幅加载下的连续疲劳损伤累积、力学性能不均匀区域的疲劳损伤表征，以及寿命预测理论等问题进行了多年深入系统研究，取得了突破性进展，主要发现和创新如下：　　1. 建立了能够表征任意复合交变载荷的低周疲劳损伤模型。针对任意复合载荷模式下疲劳损伤无法统一表征的问题，揭示了临界损伤面上剪切应变与法向应变在不同载荷模式下的变化规律，创立了能够描述任意复合动载下的低周疲劳损伤模型，解决了任意复合交变载荷下疲劳损伤表征参量无法自由转换的难题；　　2. 提出了高低周疲劳损伤的应力场-强度表征理论。国内外首次提出复杂应力状态下能够反映应力与应变场分布特性的高低周疲劳损伤的表征的学术思想，形成了疲劳寿命预测的新理论和新方法，解决了传统方法存在误差较大的问题，使结构疲劳强度理论得到了发展；　　3. 建立了能够描述连续疲劳特性的非线性损伤累积模型。针对传统线性疲劳损伤累积理论无法体现疲劳损伤连续性的特点，建立了能够反映连续疲劳行为，变幅载荷下的加载顺序效应、平均应力效应、欠载效应、以及复合多轴加载的非线性损伤累积模型，提高了复杂载荷下疲劳损伤量的累积精度；　　4．提出了基于硬度分布的低周疲劳寿命预测方法。发现了力学性能不均匀区域的硬度分布与其材料循环性能存在对应关系，由此间接确定了力学性能不均匀区域的疲劳性能参数，从而提出了相应的疲劳寿命预测方法，解决了使用传统理论方法导致性能不均匀区域寿命预测偏差过大的难题。　　所发表的论文被美、英、德、法、意、俄等45个国家众多学者的大量引用。项目成员在国内外重要学术会议上作大会邀请报告20余次。相关成果还获得了美国SAE Arch T. Colwelll 奖，被美国SAE评价为“论文对推动汽车技术方面作出了杰出的贡献” 。　　项目所创建了疲劳寿命预测新理论与新方法，为我国重要装备结构的疲劳寿命预测提供了新的理论依据，有力地推动了机械疲劳理论方法的发展。

成果名称：	复杂交变载荷下疲劳损伤表征与寿命预测理论及方法	关键词：	疲劳损伤;表征;寿命预测;交变载荷;复杂;杂交
成果类别：		一级分类名称：	机械制造
二级分类名称：	机械学	三级分类名称：
研究起止时间：	1994.01 至2016.12	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	北京工业大学	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	51010006;50710105077
经费实际投入额（万元）：	320.00	评价单位：
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：		转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	北京工业大学
推广形式：	无	成果登记号：	360-17-13030836
成果简介：	项目属于机械强度研究领域。　　复杂交变载荷下疲劳破坏一直是重大机械装备安全服役研究中的关键问题。本项目国家自然科学基金重大国际合作项目、北京市自然科学基金重点项目等支持下对复杂交变载荷下复合型疲劳损伤表征，疲劳损伤的应力场-强度表征、变幅加载下的连续疲劳损伤累积、力学性能不均匀区域的疲劳损伤表征，以及寿命预测理论等问题进行了多年深入系统研究，取得了突破性进展，主要发现和创新如下：　　1. 建立了能够表征任意复合交变载荷的低周疲劳损伤模型。针对任意复合载荷模式下疲劳损伤无法统一表征的问题，揭示了临界损伤面上剪切应变与法向应变在不同载荷模式下的变化规律，创立了能够描述任意复合动载下的低周疲劳损伤模型，解决了任意复合交变载荷下疲劳损伤表征参量无法自由转换的难题；　　2. 提出了高低周疲劳损伤的应力场-强度表征理论。国内外首次提出复杂应力状态下能够反映应力与应变场分布特性的高低周疲劳损伤的表征的学术思想，形成了疲劳寿命预测的新理论和新方法，解决了传统方法存在误差较大的问题，使结构疲劳强度理论得到了发展；　　3. 建立了能够描述连续疲劳特性的非线性损伤累积模型。针对传统线性疲劳损伤累积理论无法体现疲劳损伤连续性的特点，建立了能够反映连续疲劳行为，变幅载荷下的加载顺序效应、平均应力效应、欠载效应、以及复合多轴加载的非线性损伤累积模型，提高了复杂载荷下疲劳损伤量的累积精度；　　4．提出了基于硬度分布的低周疲劳寿命预测方法。发现了力学性能不均匀区域的硬度分布与其材料循环性能存在对应关系，由此间接确定了力学性能不均匀区域的疲劳性能参数，从而提出了相应的疲劳寿命预测方法，解决了使用传统理论方法导致性能不均匀区域寿命预测偏差过大的难题。　　所发表的论文被美、英、德、法、意、俄等45个国家众多学者的大量引用。项目成员在国内外重要学术会议上作大会邀请报告20余次。相关成果还获得了美国SAE Arch T. Colwelll 奖，被美国SAE评价为“论文对推动汽车技术方面作出了杰出的贡献” 。　　项目所创建了疲劳寿命预测新理论与新方法，为我国重要装备结构的疲劳寿命预测提供了新的理论依据，有力地推动了机械疲劳理论方法的发展。
联系人：	韩晓明	成果登记日期：	2017-04-15
联系人email：		单位代码：	91100037
邮政编码222：	100022	联系人电话：	010-67392364
单位传真：	010-67392799	单位通讯地址：	北京市朝阳区平乐园100号
单位所在省市：		单位电话：	010-67393456;67392080
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：	南京航空航天大学;东北大学	已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2017	知识产权形式：
成果完成人：	尚德广;姚卫星;王英玉;孙国芹;顾怡;王瑞杰;王德俊	资源采集日期：	2018-03-05

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