基于非线性超声技术的船用钢微观裂纹表征方法研究

1

作者 竺一峰 张凡 宋培龙 《中国水运》 2024年第7期134-136,共3页

疲劳破坏是船舶结构的一种典型失效模式,疲劳破坏的初始阶段表现为微观裂纹的萌生与扩展,对结构的早期疲劳损伤进行监测并对损伤程度进行评价具有重要的工程意义。本文基于非线性超声技术,在结构热点区域生成疲劳微裂纹,并在裂纹表面设... 疲劳破坏是船舶结构的一种典型失效模式,疲劳破坏的初始阶段表现为微观裂纹的萌生与扩展,对结构的早期疲劳损伤进行监测并对损伤程度进行评价具有重要的工程意义。本文基于非线性超声技术,在结构热点区域生成疲劳微裂纹,并在裂纹表面设置非线性接触行为,研究声波与微裂纹间的相互作用关系。在此基础上分析了疲劳裂纹密度、长度以及宽度对非线性超声系数的影响。研究结果表明,在裂纹萌生和扩展阶段,疲劳微裂纹的密度增加和裂纹长度的变长,其导致非线性超声系数的增加,而裂纹宽度的增加导致非线性超声系数呈现降低的趋势,采用非线性超声技术可以有效表征结构内微裂纹的分布和扩展情况,为早期疲劳裂纹的检测提供技术手段。 展开更多

关键词 非线性超声 微观裂纹 疲劳失效 船用钢

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基于可靠性的疲劳试验数据处理方法

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作者 张凡 王丹 竺一峰 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第12期8-12,共5页

本文基于疲劳可靠性的基本原理,在疲劳寿命对数正态分布的假设下,根据t分布理论,结合船舶及海洋工程一般构件具有95%置信度和97.72%可靠度下的P-S-N曲线的基本要求,推算出了具有95%置信度和误差限度5%内的疲劳试件个数与允许的最大变异... 本文基于疲劳可靠性的基本原理,在疲劳寿命对数正态分布的假设下,根据t分布理论,结合船舶及海洋工程一般构件具有95%置信度和97.72%可靠度下的P-S-N曲线的基本要求,推算出了具有95%置信度和误差限度5%内的疲劳试件个数与允许的最大变异系数数值对应关系,以此作为成组法疲劳试验的最少试件个数的判据开展典型节点的疲劳试验,得到具有95%置信度的百位估计值Np;并通过线性相关系数r判断对数疲劳应力Y=log S与X=log Np之间线性相关的程度,采用最小二乘法对对数疲劳寿命lg Np和对数疲劳应力lg S线性拟合,得到具有95%置信度的P-S-N曲线,并与IIW规范中相应的曲线进行对比分析,验证了本文试验方法的可行性和可靠性。 展开更多

关键词 试件个数 P-S-N曲线 变异系数 可靠度 置信度

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成组法疲劳试件个数选取方法研究

3

作者 张凡 王艺陶 +1 位作者 王丹 竺一峰 《装备环境工程》 CAS 2024年第1期74-80,共7页

目的 在成组法疲劳试验过程中,确定最少疲劳试件个数判据,获取有效可靠的疲劳试验结果。方法基于疲劳可靠性的基本原理,在疲劳寿命对数正态分布的假设下,根据t分布理论,结合船舶及海洋工程一般构件具有95%置信度和可靠度p=97.72%下的P-... 目的 在成组法疲劳试验过程中,确定最少疲劳试件个数判据,获取有效可靠的疲劳试验结果。方法基于疲劳可靠性的基本原理,在疲劳寿命对数正态分布的假设下,根据t分布理论,结合船舶及海洋工程一般构件具有95%置信度和可靠度p=97.72%下的P-S-N曲线的基本要求,推算出相应置信度和可靠度下5%误差限度内的疲劳试件个数与允许的最大变异系数数值的对应关系,以此作为成组法疲劳试验最少试件个数的判据,开展典型节点的疲劳试验。结果 得到了具有95%置信度的百位估计值Np,并通过线性相关系数r,判断对数疲劳应力Y=lg S与X=lg Np之间线性相关的程度,采用最小二乘法对对数疲劳寿命lg Np和对数疲劳应力lg S进行线性拟合,得到了具有95%置信度的P-S-N曲线,与IIW规范中相应的曲线一致。结论 文中给出的成组法疲劳试验个数确定方法是合理、可靠的,为船舶与海洋工程结构物典型焊接接头成组法疲劳试验个数的确定提供了依据。 展开更多

关键词 试件个数 P-S-N曲线 变异系数 疲劳可靠性 成组法 疲劳试验 船舶结构

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铝合金典型节点疲劳性能模型试验研究

4

作者 王艺陶 张凡 +1 位作者 竺一峰 朱云龙 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第18期29-34,共6页

为了合理地评估铝合金船体结构的疲劳强度,开展5083铝合金船体结构典型节点设计,并完成类标准试样和实尺度试样2种结构形式的疲劳试验。基于类标准试样试验结果得到纵向焊缝典型节点P-S-N曲线,并与IIW规范进行比较,试验所得曲线与规范... 为了合理地评估铝合金船体结构的疲劳强度,开展5083铝合金船体结构典型节点设计,并完成类标准试样和实尺度试样2种结构形式的疲劳试验。基于类标准试样试验结果得到纵向焊缝典型节点P-S-N曲线,并与IIW规范进行比较,试验所得曲线与规范曲线疲劳寿命预测结果相差4.32%;基于实尺度试样试验结果对规范曲线选取的合理性进行验证,为铝合金材料船体结构疲劳强度评估提供参考。 展开更多

关键词 铝合金船体结构 疲劳性能 模型试验 S-N曲线

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船体结构典型节点疲劳模型试验 被引量：8

5

作者 竺一峰 胡嘉骏 +2 位作者 张凡 丁军 祁恩荣 《舰船科学技术》 北大核心 2013年第9期24-30,共7页

船体结构建造过程中存在一定程度的不确定性,同时在实际应用中可选择的S-N曲线是有限的,假设都采用规范推荐的S-N曲线计算疲劳寿命,其计算值必将与真实值产生一定程度的差异,因此有必要对船体结构典型节点进行疲劳模型试验。本文采用模... 船体结构建造过程中存在一定程度的不确定性,同时在实际应用中可选择的S-N曲线是有限的,假设都采用规范推荐的S-N曲线计算疲劳寿命,其计算值必将与真实值产生一定程度的差异,因此有必要对船体结构典型节点进行疲劳模型试验。本文采用模型试验的方法对船体结构2种典型节点形式的疲劳特性,以及试验模型的设计、试验数据的处理方式及试验结果进行研究,得出的方法和结论对船体结构典型节点的疲劳模型试验具有参考意义。 展开更多

关键词 船体结构 典型节点 疲劳模型试验研究

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基于热点应力法的船体结构疲劳寿命预测方法研究

6

作者 竺一峰 胡嘉骏 +2 位作者 张凡 虞昊 祁恩荣 《中国水运（下半月）》 2013年第11期151-153,共3页

采用热点应力法计算船体结构疲劳寿命时,由于其不用考虑焊接所引起的应力集中,同时理论上只需一条S-N曲线就可以计算不同焊接形式的疲劳寿命,因此受到了广泛的应用。文中对采用有限元计算热点应力的方法、单元的选取、网格尺寸的设置进... 采用热点应力法计算船体结构疲劳寿命时,由于其不用考虑焊接所引起的应力集中,同时理论上只需一条S-N曲线就可以计算不同焊接形式的疲劳寿命,因此受到了广泛的应用。文中对采用有限元计算热点应力的方法、单元的选取、网格尺寸的设置进行了介绍,分别使用名义应力法和热点应力法计算了十字型接头全焊透试件的疲劳寿命,并对该试件进行了疲劳试验,将试验值和计算值进行比较,发现采用规范推荐的S-N曲线计算所得的疲劳寿命始终小于试验值。最后,文中对船体结构中两种典型节点进行了疲劳寿命的预测。 展开更多

关键词 船体结构 疲劳寿命 热点应力法

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基于APDL语言的自动加载方法研究

7

作者 竺一峰 崔晓兵 《中国水运（下半月）》 2014年第8期104-106,共3页

船舶、海洋平台等海上结构物在正常作业过程中会受到风载荷的作用,当建筑物较高或者受风面积较大时,其影响尤为明显。《建筑结构载荷》中的风载荷为随高度变化而变化的复杂载荷,将风载荷快速而准确的施加到有限元模型上存在一定难度。... 船舶、海洋平台等海上结构物在正常作业过程中会受到风载荷的作用,当建筑物较高或者受风面积较大时,其影响尤为明显。《建筑结构载荷》中的风载荷为随高度变化而变化的复杂载荷,将风载荷快速而准确的施加到有限元模型上存在一定难度。文中采用APDL语言编制了自动加载程序,并以单面受压的钢板为例,验证了程序的正确性。本文采用该自动加载程序对某活动房进行强度计算。该程序对已知压力分布的复杂载荷的加载同样有效。 展开更多

关键词 自动加载 APDL语言 复杂载荷

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基于多尺度模糊熵和主成分分析的轴承故障特征提取 被引量：12

8

作者 李生鹏 韦朋余 +3 位作者 丁峰 竺一峰 姜朝文 周舒豪 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期1277-1285,共9页

针对滚动轴承故障特征难以提取的问题,文章提出了基于多尺度模糊熵(MFE)和主成分分析(PCA)相结合的滚动轴承故障特征提取方法。首先利用经验模态分解(EMD)将原始振动信号分解成若干个本征模态函数(IMF),并根据相关系数和峭度值准则剔除... 针对滚动轴承故障特征难以提取的问题,文章提出了基于多尺度模糊熵(MFE)和主成分分析(PCA)相结合的滚动轴承故障特征提取方法。首先利用经验模态分解(EMD)将原始振动信号分解成若干个本征模态函数(IMF),并根据相关系数和峭度值准则剔除虚假IMF分量;然后在不同尺度下求取真实IMF分量的模糊熵值,利用PCA对其进行降维处理,形成能表征不同轴承故障的特征向量,最后借用支持向量机对其进行诊断验证。实验表明,该方法可以有效地提取轴承故障信息,对4种轴承状态的识别率为95%,实现了对轴承故障的精确诊断。 展开更多

关键词 故障诊断 经验模态分解 多尺度模糊熵 主成分分析

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超大型浮体柔性连接器疲劳强度模型试验 被引量：2

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作者 祁恩荣 宋恒 +3 位作者 李志伟 张浩 夏劲松 竺一峰 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期1374-1382,共9页

为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用... 为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用三维有限元方法计算了连接器结构应力,分别基于S-N曲线和裂纹扩展,给出了柔性连接器疲劳寿命评估方法。比较分析表明,计算得到的连接器结构应力和疲劳寿命与模型试验结果吻合。 展开更多

关键词 超大型浮体 柔性连接器 模型试验 疲劳寿命

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船体结构S-N曲线选取方法 被引量：7

10

作者 陈崧 竺一峰 +1 位作者 胡嘉骏 祁恩荣 《舰船科学技术》 北大核心 2014年第1期22-26,共5页

疲劳失效是船体结构破坏的主要模式之一。可采用S-N曲线法计算船体结构的疲劳寿命,S-N曲线的选取是该方法的关键内容之一。由于实际应用中可供选择的S-N曲线有限,无法全面涵盖所有类型的节点,规范中S-N曲线对于新型节点形式的适用性有... 疲劳失效是船体结构破坏的主要模式之一。可采用S-N曲线法计算船体结构的疲劳寿命,S-N曲线的选取是该方法的关键内容之一。由于实际应用中可供选择的S-N曲线有限,无法全面涵盖所有类型的节点,规范中S-N曲线对于新型节点形式的适用性有待进一步研究。本文对S-N曲线的类型因子进行研究,提出采用热点应力集中系数选取S-N曲线的一般原则。并计算2种典型节点的应力集中系数,将其与规范值进行比较,发现计算值普遍小于规范值,按规范计算所得的疲劳寿命将趋于保守。 展开更多

关键词 船体结构 S-N曲线 选取方法

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大型水面舰船结构设计载荷研究 被引量：3

11

作者 楼伟锋 蒋彩霞 +1 位作者 胡嘉骏 竺一峰 《舰船科学技术》 北大核心 2014年第9期41-45,共5页

分析大型水面舰船船体强度规范的研究现状,并对其中的环境载荷、失速影响、设计载荷进行研究。结果表明:大型水面舰船的设计载荷中应计及失速的影响,且该类型舰中砰击弯矩分量十分显著。基于设计波的规范体系准确有效。

关键词 设计载荷 砰击 规范

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第七代钻井平台典型撑杆结构极限强度研究

12

作者 赵南 竺一峰 李政杰 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第10期94-97,共4页

基于压缩载荷作用下极限强度模型试验相似原理,以第七代钻井平台撑杆结构为研究对象,开展撑杆结构极限强度试验模型设计,并完成模型试验。通过开展线性状态结构模型试验,释放结构焊接残余应力,进而开展极限状态模型试验,获得撑杆结构应... 基于压缩载荷作用下极限强度模型试验相似原理,以第七代钻井平台撑杆结构为研究对象,开展撑杆结构极限强度试验模型设计,并完成模型试验。通过开展线性状态结构模型试验,释放结构焊接残余应力,进而开展极限状态模型试验,获得撑杆结构应力分布、失效模式以及极限载荷等。通过本文的研究,为第七代钻井平台撑杆结构优化设计提供支撑。 展开更多

关键词 第七代钻井平台 撑杆 极限强度 模型试验 数值仿真

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形状记忆合金小型双关节驱动器研究

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作者 耿彦超 胡嘉骏 +1 位作者 竺一峰 虞昊 《中国水运（下半月）》 2013年第11期170-173,169,共5页

形状记忆合金作为一种新型的智能材料,具有独特的形状记忆效应,在机器人关节驱动中受到极大的关注。文中在前人研究的基础上,运用有限元与试验的方法初步探讨了形状记忆合金小型双关节驱动器。主要研究内容有以下两个方面:首先,设计了... 形状记忆合金作为一种新型的智能材料,具有独特的形状记忆效应,在机器人关节驱动中受到极大的关注。文中在前人研究的基础上,运用有限元与试验的方法初步探讨了形状记忆合金小型双关节驱动器。主要研究内容有以下两个方面:首先,设计了一种新型的形状记忆合金单关节驱动器和一种形状记忆合金小型双关节驱动器作为仿生水下驱动器的关节模型。主要探讨了形状记忆合金小型双关节驱动器模型,从静力学和动力学两个角度论证所设计的形状记忆合金小型双关节驱动器模型的可行性。其次,对双关节的形状记忆合金小型驱动器在空气环境中进行试验研究,测试在不同加热电流幅值和不同冷却方式下的形状记忆合金小型双关节驱动器的摆动周期和偏转角度。 展开更多

关键词 形状记忆合金弹簧 小型双关节驱动器 动态特性 摆动周期

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