基于损伤检测的腐蚀疲劳寿命预测概率模型

建立了飞机结构腐蚀疲劳寿命预测的4阶段概率模型,结合腐蚀疲劳损伤检测结果,通过检测的灵敏度和准确度2个随机变量来描述检测技术的可靠性;建立了检测后的修正腐蚀疲劳寿命预测概率模型,通过对比分析修正前后的腐蚀疲劳寿命分布,得出腐蚀损伤尺寸的检测结果。对腐蚀疲劳寿命的评估影响很大,并且检测技术越可靠,寿命评估越准确。     

基于腐蚀损伤表征因子的疲劳寿命衰减影响研究

应用MIT（Mean Impact Value）方法对LY12CZ铝合金试件疲劳寿命产生影响的腐蚀损伤表征因子进行筛选,得到了对疲劳寿命衰减影响较大的5个腐蚀损伤表征因子。定义了腐蚀疲劳寿命累积衰减函数与疲劳寿命衰减速率函数,建立了寿命累积衰减模型,验证了该模型的准确性,并以腐蚀损伤表征因子和腐蚀累积衰减函数为数据样本,用BP神经网络、自适应滤波的LMS算法分别预测了不同年限下的疲劳寿命。与实验测得的疲劳寿命数据对比后得出,BP神经网络、LMS方法计算产生的误差在工程上可以接受。     

基于临界面的多轴振动疲劳寿命预测

目的提出一种新的基于临界面正应力的高周多轴疲劳寿命预测方法。方法通过对主应力进行投影,得到各时刻下临界平面内的应力大小,利用雨流法计算不同临界面下的疲劳损伤,并通过权函数,得到主应力的角度期望值,进而预测结构的疲劳寿命。结果通过试验件进行仿真模拟,对底端作用两个方向PSD频率范围为8～200 Hz,大小为0.006、0.003、0.008 g~2/Hz的强制加速度激励得到多轴应力响应,以此计算4种工况下的随机加速度振动疲劳试验预测寿命,对比试验寿命误差基本处于2倍界以内。结论新的基于临界面正应力的疲劳寿命预测方法能有效预测多轴振动疲劳寿命。     

基于数值仿真的全表面轮毂弯曲疲劳试验及疲劳寿命分析

目的 预测钢制全表面轮毂易产生疲劳破坏的危险区域,并分析其弯曲疲劳寿命。方法 针对全表面轮毂的弯曲疲劳试验工况,建立有限元分析模型,综合考虑螺栓拧紧方式、螺栓预紧力以及材料非线性特征的影响,通过在加载轴末端建立局部坐标系,实现载荷的分解,并最终实现弯矩的动态加载。在此基础上,进行轮毂的受力分析,然后构造适用于轮毂的应力寿命曲线,并使用名义应力法进行疲劳寿命预测。结果 动态弯矩的加载方向变化会显著影响轮辐表面的应力分布特点,螺栓预紧力施加后,螺栓孔附近区域的应力显著增大,在计算中应考虑其影响。在获得各节点载荷历程后,以高应力幅和平均应力为标准,筛选出了轮毂的危险节点。结论 基于数值仿真的本型全表面轮毂弯曲疲劳试验,危险节点位置均位于轮辐通风孔的内圆角附近区域,可有针对性地对该区域进行相应的优化设计,以进一步提高轮毂的弯曲疲劳寿命。分析得到当前轮辋弯曲疲劳寿命约7.6万次,符合国家标准的要求。     

基于温度循环失效机理的铝制金属密封圈疲劳寿命仿真

目的 解决真空法兰密封中的金属密封圈寿命难以预测的问题.方法 基于金属密封圈的失效机理,提出一种疲劳仿真方法 ,对金属密封圈的使用寿命进行有效预测.通过有限元仿真方法 对金属密封圈安装过程及其使用过程进行仿真模拟,得到金属密封圈使用过程的应力分布,然后结合Conffin-Manson疲劳模型,对金属密封圈的使用寿命进行...     

加筋板在复杂载荷下的振动疲劳寿命分析

目的研究航空工程结构部件——加筋板在准静态载荷和随机动载荷联合加载下的振动疲劳寿命预估问题。方法针对某铣制铝合金缺口加筋板,建立有限元模型,并采用时域法进行静动联合加载下的疲劳寿命分析。首先将准静态载荷分解为静力与正弦激励,以静力结果作为平均应力修正S-N曲线,再采用随机响应分析计算动载荷单独作用下结构危险点的应力PSD函数,通过逆傅里叶变换法,提取随机加载过程中的时域信号后,应用Von Mises等效准则,将其与正弦激励时域样本进行叠加,得到疲劳分析应力谱,再结合Miner线性累积理论和雨流循环计数法,计算得加筋板结构静动联合加载下的疲劳寿命。结果通过有限元仿真分析计算,得到加筋板在静动载荷共同作用下的疲劳寿命,对比试验寿命,误差基本在两倍界以内。结论由仿真与试验的结果对比说明,该方法可以有效预估试验件在静动载荷联合加载下的疲劳寿命,并能进一步推广到类似载荷下的疲劳寿命预估问题。     

振打机构摆臂疲劳寿命仿真及可靠性分析

目的 针对振打机构关键部件摆臂,开展疲劳寿命及关键参数影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据,校核摆臂设计是否满足使用要求。方法 基于S-N曲线进行振打机构摆臂的寿命仿真,开展动力学仿真与应力仿真,获得不同温度下摆臂最低寿命与管壁壁厚的关系。通过对关键寿命影响参数进行影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据。结果 当摆臂壁厚大于1.77mm时,摆臂的平均寿命大于144万次,满足产品设计要求。疲劳寿命与弹性模量E负相关,与抗拉强度和表面加工系数正相关。可靠度R取0.8时,摆臂的可靠寿命约为29 005次;可靠度R取0.9时,摆臂的可靠寿命约为11 891次。结论 振打机构摆臂壁厚需大于1.77 mm,摆臂表面质量系数大于0.827 3,材质抗拉强度大于907.76 MPa,弹性模量E小于2.041×10^(5)MPa。     

核电站中核一级管道的热瞬态分析

目的 求解管道壁厚方向的温度分布。方法 采用PIPESTRESS程序,对某核电站化学和容积控制系统管道的某一瞬态温度曲线进行瞬态热分析。结果 得到管道7类关键区域的温度场和最不利的温度梯度ΔT1、ΔT2、Ta、Tb,并将该温度梯度数据与参考电站数据进行对比。结论 采用PIPESTRESS程序的结果满足工程需要。该工作不仅为管道疲劳分析提供了重要输入条件,其研究方法也为其他系统管道的热分析提供了重要参考。     

腐蚀损伤对典型铝合金结构疲劳寿命的影响研究

目的研究严酷服役条件下飞机结构的寿命衰减问题。方法以飞机关键结构模拟件为研究对象,基于编制的某机场环境加速试验谱进行当量加速腐蚀试验,采用MTS810材料试验系统进行预腐蚀后的疲劳试验。结果通过对试验结果的分析,确定了关键结构疲劳寿命腐蚀影响系数与腐蚀损伤尺寸之间的对应关系。结论关键结构腐蚀损伤宽度与疲劳寿命腐蚀影响系数相关性最好。     

预腐蚀LY12CZ铝合金的疲劳寿命预测模型

目的研究铝合金预腐蚀疲劳的寿命评估模型。方法利用损伤力学模型,建立预腐蚀构件疲劳寿命预测模型,并利用LY12CZ铝合金进行预腐蚀疲劳的验证性实验。结果利用损伤力学建立的模型所得到的预腐蚀铝合金试件的疲劳寿命与实验结果吻合程度良好。结论基于损伤力学的铝合金预腐蚀疲劳寿命预测模型合理有效。     

核电厂密封段加速寿命试验研究

堆芯中子注量率测量系统是30万千瓦核电厂监测系统的重要组成部分之一。该系统中的密封段要在工作温度不大于100℃、设计压力为17.16 MPa条件下满足长期密封要求。根据Arrhenius定律及《机械密封试验方法》,计算出了保证密封段正常工作5 a不泄漏需在240℃条件下进行加速寿命试验所需的试验时间。同时还制定了密封段加速寿命试验方案并进行了加速寿命试验,对试验测量参数进行了分析。分析结果表明密封段满足正常工作5 a不泄漏的要求。密封段加速寿命试验是密封段型式试验的重要步骤,还可作为其它密封设备加速寿命试验的参考。     

某核电站大气中主要污染物检测与分析

通过对某核电站现场采集的大气污染物样品进行检测与分析,获得该核电站所处环境中主要大气污染物的含量、变化范围及变化规律。通过对检测数据的对比分析,提出了该地区Cr含量的分布范围以及酸雨频繁的原因,为某核电站的防腐设计提供了科学依据。     

核电站大修作业安全影响因素分析与控制

分析了影响核电站大修作业安全的人、机、环境因素及其相互关系,并从人、机、环境三方面提出了相应的控制措施.     

核电厂热疲劳监测系统开发与应用

核电厂实际运行瞬态的参数往往比设计条件更加复杂,设计中未能充分考虑的热分层和热冲击等,已引起了国际上压水堆核电厂一回路管道多起泄漏失效事件.针对设计中无法精确考虑的瞬态,主要通过增加额外的局部测点,实现部件疲劳寿命的精确评估(国内在此方面还处于起步阶段).自主开发了一回路管道热疲劳监测系统(TECMAN系统),并在我国...     

福岛核事故对中国核电站厂址选择影响研究

日本福岛核事故源于两个直接因素--地震和海啸,以及两因素的叠加,并导致放射性泄漏对周围居民产生重大影响。针对这些问题,分析中国大陆核电站厂址的地震发生概率、海啸发生概率和人口分布因素,由此评价我国核电站厂址选择的安全性。结果证明:我国大陆核电站远离地震带;沿海不会发生特大海啸;核电站周围人口分布密度符合安全标准,我国核电站具有较高的固有安全性。同时,此次福岛事故也是对我国核电发展的警示,要求不可忽视小概率的超基准设计事故以及多个超基准设计事故叠加的情况;要重新审查中国抗震和海啸等极限事故的标准;要考虑人口密度;要避免两个核电站建设过密的情况。目前,我国已经采取安全检查等措施确保核电站的安全性。这次福岛事故对我国乃至世界核电的发展都是宝贵的经验教训。     

锌在辽宁红沿河核电站的大气腐蚀研究

通过锌在红沿河核电站的大气暴露试验,研究了锌在红沿河地区SO2,Cl-含量较高以及高湿的环境条件下的腐蚀规律。试验结果表明锌的腐蚀质量损失与暴露时间呈线性关系。利用扫描电子显微镜、Fourier变换红外光谱仪以及X射线衍射仪对锌表面腐蚀产物进行了分析,进一步分析了腐蚀质量损失与暴露时间呈线性关系的原因,并探讨了锌在SO2,Cl-含量较高以及高湿的环境条件下的腐蚀机理。     

我国核电与煤电环境影响的外部成本比较

应用影响路径分析和生命周期分析方法建立了核电能源链与煤电能源链的外部成本计量框架,对二者的环境影响的外部成本进行了比较评价.结果表明:煤电能源链向环境排放的污染物直接导致酸雨、降尘和全球变暖等环境效应,对人体健康、植被、生态系统、材料和清洗等造成明显影响;而核电能源链未发现可察觉的环境影响.从污染物(SO₂,NO_x,PM和CO₂)排放看,煤电能源链比核电能源链高2个数量级;煤电能源链的辐射影响是核电能源链的40倍;煤电能源链总的外部成本是核电能源链的115倍.比较可知:①核电是清洁的能源,其比煤电更有利于环境;②以煤为主的能源结构是环境问题的主要原因之一;③现行的能源价格机制中没有合理地体现环境成本.应通过节约能源、提高能源效率、改善能源结构、发展清洁能源技术、外部成本内部化以完善能源价格机制等途径促进能源的可持续发展.      

差速器壳体疲劳寿命仿真分析方法

目的 研究差速器壳体疲劳寿命分析方法,调查差速器壳体断裂的根本原因.方法 以具体试验工况为输入,以减速器壳体支撑刚度为边界条件,以齿轮啮合力为输入载荷,建立弹性支撑条件下的差速器壳体有限元模型,并进行强度计算.以强度分析结果为输入,在疲劳寿命计算软件FEMFAT中进行疲劳寿命校核.考虑到差速器壳体分析工况较多、载荷复杂,采用Neuber公式,结合材料的循环应力-应变曲线方程和应力-应变迟滞回线方程,进行线弹性应力修正的方法进行校核.同时,为了更好地模拟差速器的运行极限工况,分析载荷采用了三正一负交替变化的载荷.最后,基于线性疲劳累积损伤理论的Miner法则对结果进行判断.结果 基于线性疲劳累积损伤理论的Miner法则,初始设计方案的计算结果表明,疲劳破坏发生在壳体过渡圆角处,其可承受的载荷循环次数为270次,不满足大于350次的设计目标,结果与疲劳台架试验相符,且失效区域对应性较好.通过增大差速器壳体过渡圆角半径及增加壳体厚度的方法对差速器壳体进行优化,优化后的疲劳分析结果显示,疲劳寿命增加至417次,满足350次设计目标,并顺利通过耐久台架试验.结论 通过优化前后台架试验结果与仿真结果的对比证实,该仿真分析方法能准确预测差速器壳体的疲劳水平,且该分析方法在计算精度方面是完全可信的,可以在实际项目开发中应用,可提前识别并规避风险,减少后期台架验证成本.