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不同裂纹参数下的转子系统振动特性试验
1
作者 韩冰 刘占生 +1 位作者 何鹏 颜培刚 《振动工程学报》 北大核心 2025年第3期461-468,共8页
以具有相同结构尺寸的四根多盘转子作为研究对象,利用精密线切割的加工方式分别在四根转子的不同位置预制不同深度的横向裂纹。对裂纹参数发生改变的转子系统展开振动特性测试,并分析裂纹转子的动力学响应特征与裂纹位置和裂纹深度之间... 以具有相同结构尺寸的四根多盘转子作为研究对象,利用精密线切割的加工方式分别在四根转子的不同位置预制不同深度的横向裂纹。对裂纹参数发生改变的转子系统展开振动特性测试,并分析裂纹转子的动力学响应特征与裂纹位置和裂纹深度之间的关系。试验结果表明:1/2临界转速区的2×共振现象以及1/3临界转速区的3×共振现象是转轴裂纹故障的典型特征,其中2×共振峰值会在裂纹深度达到一个临界点后迅速增加;而区别于已有研究结果,3×共振峰值会在裂纹深度达到临界点后突降;同时,引发2×和3×共振峰值发生突变的临界深度与裂纹位置是否处于轮盘根部存在关联。 展开更多
关键词 转子动力学 振动特性试验 裂纹深度 裂纹位置 多盘转子系统
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粉末高温合金FGH4099疲劳小裂纹扩展试验
2
作者 郭秩维 赵作鹏 胡绪腾 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期118-123,共6页
为了解轮盘特征部位小裂纹萌生及演化扩展过程与应力特征、载荷环境条件、表面缺陷特征等因素的相关规律,基于FGH4099合金涡轮盘轮缘结构特征设计特征模拟件,结合其典型的使用温度和载荷,开展了在高温条件下自然萌生疲劳小裂纹扩展试验... 为了解轮盘特征部位小裂纹萌生及演化扩展过程与应力特征、载荷环境条件、表面缺陷特征等因素的相关规律,基于FGH4099合金涡轮盘轮缘结构特征设计特征模拟件,结合其典型的使用温度和载荷,开展了在高温条件下自然萌生疲劳小裂纹扩展试验。通过疲劳中断试验和表面复型技术在不同温度和应力比条件下对结构模拟件的裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了观测和分析。结果表明:试验温度升高能显著降低特征模拟件疲劳裂纹萌生寿命占比,对裂纹扩展至工程可检裂纹尺寸时的寿命占比影响较小;缺口部位最大主应力位置和表面夹杂物位置是决定特征模拟件疲劳裂纹萌生位置的主要因素;当裂纹萌生机制或裂纹萌生处缺口半径尺寸不同时,疲劳小裂纹扩展速率表现为不同变化趋势。 展开更多
关键词 粉末合金 FGH4099高温合金 疲劳小裂纹 裂纹萌生 裂纹扩展 航空发动机
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航空发动机轮盘简化裂纹体建模
3
作者 李昀睿 唐雪鹤 +2 位作者 郭秩维 冯建文 胡绪腾 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期103-110,共8页
为了满足航空发动机轮盘损伤容限设计评估方法发展的需求,开展了轮盘简化裂纹体建模方法研究。对轮盘盘心、辐板、螺栓孔等关键部位可能存在的表面裂纹、内部裂纹等典型裂纹类型,根据轮盘的几何特征和载荷条件,利用商业软件对轮盘及简... 为了满足航空发动机轮盘损伤容限设计评估方法发展的需求,开展了轮盘简化裂纹体建模方法研究。对轮盘盘心、辐板、螺栓孔等关键部位可能存在的表面裂纹、内部裂纹等典型裂纹类型,根据轮盘的几何特征和载荷条件,利用商业软件对轮盘及简化裂纹体模型进行裂纹扩展计算和对比分析,提出了基于轮盘不同部位特征和对应临界裂纹尺寸的简化裂纹体模型建立及选取原则。结果表明:采用规则的简化裂纹体模型代替轮盘构件进行裂纹扩展分析,所计算的应力强度因子和裂纹尺寸随循环数的变化曲线与实际轮盘计算结果均非常接近,临界裂纹尺寸计算差别在±10%以内,裂纹扩展寿命的计算差别在±5%以内。简化裂纹体模型相较于实际轮盘的裂纹扩展寿命计算结果略偏保守。 展开更多
关键词 轮盘 损伤容限设计 简化裂纹体模型 临界裂纹尺寸 裂纹扩展寿命 航空发动机
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基于工程临界评定(ECA)的海洋油气导管架平台结构裂纹评定
4
作者 杜鹏 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第1期161-166,共6页
针对已发现结构裂纹的海洋油气导管架平台,基于工程临界评定(ECA)技术,形成适用的结构完整性评价及维修周期策略制定方法,并对某导管架平台进行了案例分析。使用莫里森方程(Morison equation)对目标平台进行了水动力学分析,估算了平台... 针对已发现结构裂纹的海洋油气导管架平台,基于工程临界评定(ECA)技术,形成适用的结构完整性评价及维修周期策略制定方法,并对某导管架平台进行了案例分析。使用莫里森方程(Morison equation)对目标平台进行了水动力学分析,估算了平台关键节点的极限载荷。通过有限元分析方法及热点应力线性外推法对关键节点进行了热点应力评估。通过帕里斯公式(Paris'law)对关键节点处裂纹扩展行为进行了相关模拟,求解目标裂纹尖端应力强度因子。通过失效评定图(FAD)对相关裂纹进行了ECA评估,给出了临界裂纹范围。结合临界裂纹深度和裂纹扩展关系,给出参考维修周期。结果表明:管架水平杆与立管相连节点为易于受疲劳损伤杆件。通过失效评定,该结构裂纹深度方向失效以塌陷失效为主,裂纹长度方向存在塌陷失效和裂纹失效可能。针对案例分析中平台,建议考虑临界裂纹深度5.3 mm,临界裂纹半宽长度9.8 mm。如发现0.5~2.0 mm的裂纹,建议在13.2~5.2 h内完成维修。该方法可推广应用于周边海域相似海洋油气平台已发现裂纹评定。 展开更多
关键词 导管架平台 热点应力 裂纹扩展 工程临界评定(ECA) 临界裂纹
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钢桥面横隔板多疲劳裂纹耦合扩展数值模拟
5
作者 刘扬 罗怡成 +2 位作者 鲁乃唯 王梓桐 王鸿浩 《交通科学与工程》 2025年第1期88-97,共10页
【目的】在长期运营下,正交异性钢桥面的横隔板弧形开孔处易萌生多条疲劳裂纹,这对桥梁的安全构成了较大威胁,研究这些裂纹的耦合扩展特性能更好地保障桥梁安全。【方法】联合线弹性断裂力学理论和ABAQUSFRANC3D交互建模技术,建立横隔... 【目的】在长期运营下,正交异性钢桥面的横隔板弧形开孔处易萌生多条疲劳裂纹,这对桥梁的安全构成了较大威胁,研究这些裂纹的耦合扩展特性能更好地保障桥梁安全。【方法】联合线弹性断裂力学理论和ABAQUSFRANC3D交互建模技术,建立横隔板弧形开孔部位双疲劳裂纹扩展的数值分析模型,通过对比分析单裂纹和双裂纹的扩展特性,揭示了初始裂纹形态比对耦合扩展效应的影响。【结果】横隔板弧形开孔部位的疲劳裂纹是以I型为主导的复合型裂纹。相较于单疲劳裂纹扩展,双疲劳裂纹在耦合扩展时,其应力强度因子会降低,且扩展区域周边的应力存在相互卸载作用。当初始形态相同的双疲劳裂纹经过一定的荷载循环后,其中一条裂纹的应力强度因子会先增大,然后降低到裂纹扩展阈值以下,此后裂纹扩展形式由多裂纹扩展转变为单裂纹扩展。同时,当改变两条裂纹的初始形态时,其扩展规律及结果保持一致。受双裂纹耦合扩展时应力相互卸载作用的影响,主裂纹的扩展速度大幅减缓。在相同的循环次数下,单裂纹的扩展长度可达双裂纹的2.19倍。【结论】采用ABAQUS-FRANC3D交互建模技术揭示了横隔板弧形开孔部位多疲劳裂纹的耦合扩展规律,其计算效率与精度高,研究成果可为该类疲劳问题的分析提供参考。 展开更多
关键词 钢桥面板 横隔板弧形开孔 多裂纹 应力强度因子 裂纹扩展
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可控震源含裂纹平板应力强度因子分析与疲劳寿命预测研究
6
作者 王乔木 陈振 +4 位作者 黄志强 敬爽 陈亚轩 帅军 郝磊 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期292-301,共10页
为详细考察含裂纹平板在不同初始裂纹参数下的应力强度因子变化规律以及平板在激振工况下的疲劳裂纹扩展寿命,利用子模型技术建立含不同初始裂纹的平板有限元模型,采用M-积分计算前缘面的应力强度因子,基于Paris公式计算平板在不同应力... 为详细考察含裂纹平板在不同初始裂纹参数下的应力强度因子变化规律以及平板在激振工况下的疲劳裂纹扩展寿命,利用子模型技术建立含不同初始裂纹的平板有限元模型,采用M-积分计算前缘面的应力强度因子,基于Paris公式计算平板在不同应力比下的疲劳寿命。结果表明:平板在工况下的破坏以I型裂纹为主,改变初始裂纹形状、尺寸与预埋深度不会影响裂纹类型;初始裂纹形状变化会影响初始前缘面应力强度因子的分布规律与均衡性,半椭圆形裂纹应力强度因子分布不均衡性更显著,而半圆形裂纹则较均衡,K_1值分布规律呈V字形和1/4弧形;初始裂纹预埋越深,起始前缘应力强度因子越大,裂纹扩展驱动力越高;初始裂纹倾斜角度改变,裂纹类型会发生变化;以裂纹穿透工字梁危险处板厚为疲劳失效判断时,裂纹扩展至15.151 4 mm;三种应力比工况下的平均疲劳寿命与现场统计结果的误差为13.17%。上述分析为可控震源平板的裂纹失效问题与疲劳优化设计提供了参考,具有一定的工程意义。 展开更多
关键词 可控震源平板 初始裂纹参数 应力强度因子 疲劳裂纹 寿命预测
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分数阶黏弹性地基上非贯穿裂纹板的自由振动
7
作者 王刚 魏培君 +1 位作者 周小利 张骏 《力学季刊》 北大核心 2025年第1期151-161,共11页
本文研究了分数阶黏弹性地基上非贯穿裂纹板的自由振动问题.首先,引入分数阶导数,建立分数阶黏弹性地基模型.接着针对四边简支板研究含贯穿裂纹情形的自由振动问题,在此基础上将贯穿裂纹推广到非贯穿裂纹.基于能量释放率和应力强度因子... 本文研究了分数阶黏弹性地基上非贯穿裂纹板的自由振动问题.首先,引入分数阶导数,建立分数阶黏弹性地基模型.接着针对四边简支板研究含贯穿裂纹情形的自由振动问题,在此基础上将贯穿裂纹推广到非贯穿裂纹.基于能量释放率和应力强度因子的关系得到两种情况下裂纹引起的附加转角,并进一步导出两种情况下裂纹等效扭转弹簧的柔度系数.最终,根据边界条件得到复固有频率.通过具体算例,讨论了黏弹性地基的分数阶系数、黏性系数以及裂纹位置和裂纹深度等参数对复固有频率和振型的影响规律. 展开更多
关键词 分数阶 黏弹性地基 裂纹板 非贯穿裂纹 自由振动
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基于频响应函数曲率微分相关性分析的钢轨轨底裂纹检测方法
8
作者 龙建兵 徐鸿 张斌 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第3期98-102,共5页
[目的]目前基于振动特征的检测方法广泛应用于城市轨道交通结构系统损伤监测,但在实际应用中,结构的模态振型很难获取,需探究更有效的钢轨轨底裂纹检测方法。[方法]提出了一种基于频响应函数变化的轨底裂纹检测新方法。首先,利用SDOF(... [目的]目前基于振动特征的检测方法广泛应用于城市轨道交通结构系统损伤监测,但在实际应用中,结构的模态振型很难获取,需探究更有效的钢轨轨底裂纹检测方法。[方法]提出了一种基于频响应函数变化的轨底裂纹检测新方法。首先,利用SDOF(单自由度)系统来说明裂纹引起的动力特性的变化,采用皮尔逊相关系数(Pearson Correlation Coefficient)来分析未损坏和损坏系统之间的FRF(频响应函数)、FRFC(频率响应函数曲率)和FRFCD(频率响应函数曲率微分)值的相关关系。以存在裂纹的钢轨为研究对象,通过有限元仿真与频响试验相结合的方法,研究了裂纹尺寸与FRF、FRFC、FRFCD值的相关系数之间的关系。[结果及结论]当钢轨结构完好时,FRF、FRFC和FRFCD值的相关系数接近1。当钢轨裂纹发生时,随着裂纹深度的增加,无裂纹与有裂纹钢轨的FRF、FRFC、FRFCD值相关系数的绝对值从1趋近于0,且FRFCD值相关系数对裂纹的敏感性远高于FRF和FRFC值相关系数。基于FRFCD相关系数的裂纹识别方法不会将非裂纹结构误判为裂纹结构。 展开更多
关键词 城市轨道交通 钢轨裂纹 裂纹检测方法 相关性分析 频率响应
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深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律研究
9
作者 陈立伟 王东杰 边乐 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期18-28,共11页
目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对... 目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对水力压裂裂纹扩展规律的影响,并根据现场情况设计水力压裂试验方案,实施水力压裂增透技术,分析现场施工效果。结果结果表明:预制裂纹沿着与原裂纹呈一定角度开裂并向外延伸,其扩展方向最终与最小主应力方向垂直;随着D增大,裂纹与原裂纹的夹角越来越小,当D较大时,裂纹呈现自相似的扩展状态;不同应力场下,裂纹扩展轨迹主要取决于主应力方向,最终与最小主应力方向垂直,水力裂缝为垂直缝,且在裂纹尖端有应力集中现象;现场监测发现,裂纹扩展符合最大周向拉应变准则,裂纹尖端沿着环向拉应变最大的地方扩展,环向拉应变达到最大时裂纹开始扩展,压裂过程中出现了较大环向裂隙,裂纹沿垂直于最小主应力方向延伸,与S5207回风巷的最大水平主应力方向大致相同,与数值模拟结果接近。结论研究结果可为深部强矿压工作面水力压裂提供参考和依据。 展开更多
关键词 水力压裂 裂纹扩展 强矿压 深部岩体 数值模拟 回风巷
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裂纹-夹杂问题分析的本征计算模型及其数值模拟
10
作者 郭钊 任晓丹 和东宏 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第3期371-381,共11页
针对固体材料含有“裂纹-夹杂”的数值模拟问题,将Eshelby本征应变和等效夹杂替换理论引入边界积分方程中,建立了本征裂纹张开位移(crack opening displacement,COD)和本征应变边界积分方程的计算模型及数值实现,以解决“裂纹-夹杂”的... 针对固体材料含有“裂纹-夹杂”的数值模拟问题,将Eshelby本征应变和等效夹杂替换理论引入边界积分方程中,建立了本征裂纹张开位移(crack opening displacement,COD)和本征应变边界积分方程的计算模型及数值实现,以解决“裂纹-夹杂”的相互作用机制.在一定条件下,异性夹杂可以作为一般的夹杂问题处理,物理上可令夹杂的弹性模量为零,则该夹杂就“退化”为孔洞;同时,在几何上可令其最小尺寸方向上的尺寸为零,即可进一步“退化”为裂纹,因而裂纹可被认为是弹性模量为零的一种特殊夹杂.采用边界积分方程的离散形式对裂纹和夹杂问题进行了数值验证,其中裂纹和夹杂的边界分别采用Gauss配点法和边界点法进行离散,进行了应力分析,研究了裂纹与夹杂的相互作用.数值算例验证了本征计算模型处理“裂纹-夹杂”问题的正确性和方法的可行性,也表现出较高的计算精度,为该计算模型的大规模数值分析奠定了理论基础. 展开更多
关键词 “裂纹-夹杂”问题 本征裂纹张开位移 本征应变 边界积分方程 数值模拟
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铆钉裂纹对自冲铆接力学性能影响的仿真与试验研究
11
作者 成艾国 王超 +1 位作者 于万元 何智成 《中国机械工程》 北大核心 2025年第2期197-208,共12页
通过有限元模型模拟了自冲铆接在连接高强度钢时产生的铆钉裂纹,并系统研究了铆钉的裂纹深度、位置和数量对钢铝自冲铆接接头力学性能的影响。首先使用LS-DYNA软件建立了2D轴对称仿真模型来模拟自冲铆接工艺过程,并通过对比试验和仿真... 通过有限元模型模拟了自冲铆接在连接高强度钢时产生的铆钉裂纹,并系统研究了铆钉的裂纹深度、位置和数量对钢铝自冲铆接接头力学性能的影响。首先使用LS-DYNA软件建立了2D轴对称仿真模型来模拟自冲铆接工艺过程,并通过对比试验和仿真的接头剖面验证了仿真模型的准确性。然后采用一种2D-3D有限元模型生成方法建立了模拟接头力学特性的3D仿真接头模型,并使用LS-OPT软件对铆钉断裂参数进行了标定。所建立的接头模型能够准确地模拟自冲铆接接头的力学特性。参数研究的结果表明:接头的力学性能随着裂纹深度的增大而下降,且随着外部裂纹位置的向下移动而逐渐增强,但内部裂纹的影响不大;当铆钉存在多个裂纹时,接头力学性能取决于最弱的裂纹,与裂纹数量无关。 展开更多
关键词 自冲铆接 裂纹 仿真模型 力学性能
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压力管道非全周向裂纹涡流检测研究
12
作者 王海波 蔡佳宝 侯哲生 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期236-239,共4页
压力管道是工业生产过程中广泛使用的结构,裂纹是其常见缺陷,如何简单、快速检测出裂纹参数非常重要,涡流检测是一种清洁、环保和快速的检测方法。结合压力管道的特点,分析了其裂纹检测数学模型,采用有限元仿真的方法,对非全周向裂纹模... 压力管道是工业生产过程中广泛使用的结构,裂纹是其常见缺陷,如何简单、快速检测出裂纹参数非常重要,涡流检测是一种清洁、环保和快速的检测方法。结合压力管道的特点,分析了其裂纹检测数学模型,采用有限元仿真的方法,对非全周向裂纹模型进行了分析,得出了压力管道周向不同裂纹长度和不同裂纹深度条件下的远场涡流检测信号特点,与实验结果对比,在误差范围内,仿真结果与实验结果一致,验证了有限元仿真方法的合理性,为涡流检测压力管道非全周向裂纹的研究打下了一定的基础。 展开更多
关键词 压力管道 非全周向 裂纹 涡流
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稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法
13
作者 李茂月 雷金超 +1 位作者 张成龙 刘泽隆 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期157-169,共13页
航发涡轮叶片裂纹的长度测量是裂纹危险等级评判的基础和修复的前提。针对涡轮叶片表面裂纹形状不规则、目标小、数据集样本稀少和裂纹成像角度失真等问题,提出一种稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法。首先,为提升Unet模型在... 航发涡轮叶片裂纹的长度测量是裂纹危险等级评判的基础和修复的前提。针对涡轮叶片表面裂纹形状不规则、目标小、数据集样本稀少和裂纹成像角度失真等问题,提出一种稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法。首先,为提升Unet模型在处理稀疏数据时的精度,采用GeLu函数与Vgg16网络结合的方法提取裂纹特征,将输出作为Unet网络解码部分的输入,保证模型匹配的前提下,在随机初始化权重中引入预训练权重,并在跳跃连接层中引入高效金字塔压缩注意力模块,增强模型在复杂背景下对裂纹特征的聚焦能力。然后,为了得到裂纹的单位像素特征曲线,在精分割后提出使用八邻域骨架化保留裂纹的主干特征结构。最后,深入分析了相机成像原理,讨论了叶片弦线角和相机自身参数对裂纹长度的测量影响,采用张正友标定法求解相机内部参数,建立了像素尺寸与实际尺寸转换模型。实验结果表明,与X光测量相比,该方法在测量距离为100~300 mm时,得到的裂纹长度最大误差为6.8%,证明该方法在测量涡轮叶片表面裂纹长度中对X光检测技术具有可替代性;与原算法相比,改进的算法在针对稀疏数据检测时精度显著提高,平均交并比提升了7.14%。所提出的涡轮叶片裂纹长度提取方法,为叶片质量评估及后续修复提供了理论基础和数据支持。 展开更多
关键词 稀疏数据 深度学习 裂纹 涡轮叶片 相机标定
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混凝土单轴压缩表面裂纹分布的一致分形特征
14
作者 吴剑锋 黄雨悦 +2 位作者 李赫赫 马德源 王彩华 《材料导报》 北大核心 2025年第4期94-100,共7页
通过分形理论对表征混凝土单轴压缩表面裂纹分布一致分形特征的单一分形维数进行了定量计算。探讨了混凝土峰值应力、峰值应变、试样尺寸、粗骨料粒径、应力水平、单位体积吸收能、脆性指标等因素与其表面裂纹分布的单一分形维数的关系... 通过分形理论对表征混凝土单轴压缩表面裂纹分布一致分形特征的单一分形维数进行了定量计算。探讨了混凝土峰值应力、峰值应变、试样尺寸、粗骨料粒径、应力水平、单位体积吸收能、脆性指标等因素与其表面裂纹分布的单一分形维数的关系。建立了基于表面裂纹分布单一分形维数的混凝土单轴压缩弹性分形损伤本构方程。结果表明,混凝土在单轴压缩条件下的表面裂纹分布具有一致分形特征,满足自相似性;单一分形维数介于1.60~1.80,且单一分形维数越大,表面裂纹分布越复杂;单一分形维数随峰值应力、峰值应变、单位体积吸收能、应力水平的增大而增大,随粗骨料粒径、试样尺寸、脆性指标的增加呈降低趋势;基于单一分形维数的混凝土弹性分形损伤本构方程,理论曲线与应力-应变试验曲线吻合良好。研究结果可为分析混凝土裂纹演化规律提供参考。 展开更多
关键词 混凝土 单轴压缩 表面裂纹 一致分形 单一分形维数 本构方程
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高速激光熔覆Fe基非晶涂层裂纹及组织分析
15
作者 俞伟元 景瑞 +3 位作者 董鹏飞 吴保磊 李扬 强潇 《材料导报》 北大核心 2025年第7期134-139,共6页
为了减小激光喷涂熔覆层中的裂纹率,采用高速激光熔覆技术,在增大激光功率的条件下大幅增大激光扫描速度,制备了Fe基非晶熔覆层。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜以及配置能谱仪(EDS)的电子显微镜等研究了熔覆层的形貌和不同区域物相;... 为了减小激光喷涂熔覆层中的裂纹率,采用高速激光熔覆技术,在增大激光功率的条件下大幅增大激光扫描速度,制备了Fe基非晶熔覆层。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜以及配置能谱仪(EDS)的电子显微镜等研究了熔覆层的形貌和不同区域物相;用Jade软件计算了熔覆层的相对非晶含量;用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics模拟了熔覆层的温度场和热应力。研究发现,高速激光熔覆得到的Fe基熔覆层晶粒尺寸、非晶相含量和裂纹率分别随激光扫描速度的增大而减小、升高和减小。与常规扫描速度得到的熔覆层相比,不同扫描速度下的高速激光熔覆层非晶相含量均较低。模拟结果证明,通过增大激光扫描速度可以减小熔覆层中的热输入,从而减小其热应力,降低熔覆层的开裂倾向。 展开更多
关键词 Fe基非晶涂层 激光熔覆 裂纹率 非晶相含量
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不同裂隙倾角岩石强度及裂纹扩展分析
16
作者 刘涛影 樊江苏 彭亮亮 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第1期1-6,19,共7页
研究目的:为探究含有不同倾角预制裂隙岩石受压状态下,其物理力学性质变化以及内部裂纹的扩展发育情况,本文利用颗粒流软件构建二维单轴压缩试验模型,模拟含不同倾角裂隙岩石的单轴压缩试验,通过不同倾角裂隙岩石模拟结果的对比,分析裂... 研究目的:为探究含有不同倾角预制裂隙岩石受压状态下,其物理力学性质变化以及内部裂纹的扩展发育情况,本文利用颗粒流软件构建二维单轴压缩试验模型,模拟含不同倾角裂隙岩石的单轴压缩试验,通过不同倾角裂隙岩石模拟结果的对比,分析裂隙倾角对岩石抗压强度及裂纹扩展特征的影响。研究结论:(1)完整岩石试样的峰值强度和累积微裂纹数目最大,随着裂隙倾角增加试样的单轴峰值强度和累积微裂纹数目先下降而后增加,在裂隙倾角为30°时试样的单轴峰值强度和累积微裂纹数目均最小;(2)裂隙倾角不同时试样最终破坏模式基本上都是以剪切破坏为主,并伴随着局部拉伸破坏,但是裂隙必然会造成试样破坏时裂纹扩展形态发生改变,且以裂隙倾角60°为界线;(3)不同裂隙倾角的试样裂纹扩展过程均可以划分为三个阶段:无裂纹阶段、裂纹缓慢扩展阶段、裂纹快速扩展阶段,且30°裂隙倾角试样在单轴压缩模拟时最早出现微裂纹;(4)裂纹扩展特征有助于工程人员分析岩体工程的破坏机理,并据此制定相应的支护维稳措施,本研究结果对维护工程安全具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 单轴压缩 预制裂隙 抗压强度 裂纹扩展 颗粒流
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钢轨不平顺焊接区的磨耗及裂纹萌生预测
17
作者 林凤涛 王子旭 +3 位作者 谭荣凯 张子豪 杜瑞廷 史志勤 《机械强度》 北大核心 2025年第1期146-154,共9页
为探究钢轨焊接区的磨耗及裂纹萌生与轴重及摩擦因数的关系,通过对大量不平顺焊接区的实地测量,拟合了两种典型焊接区的不平顺数据,建立了上凸和下凹两类典型焊接区不平顺轮轨接触的有限元模型。结合摩擦功模型和Archard磨耗理论,对焊... 为探究钢轨焊接区的磨耗及裂纹萌生与轴重及摩擦因数的关系,通过对大量不平顺焊接区的实地测量,拟合了两种典型焊接区的不平顺数据,建立了上凸和下凹两类典型焊接区不平顺轮轨接触的有限元模型。结合摩擦功模型和Archard磨耗理论,对焊接区最大磨耗截面进行预测,基于Jiang-Sehitoglu模型对焊接区裂纹萌生寿命进行预测。发现随着轴重的增加,上凸及下凹焊接区的磨耗速率均增大;且轴重达到16 t时上凸型焊接区磨耗速率显著增大,而下凹型焊接区在轴重达到18 t时磨耗速率显著增大;摩擦因数从0.2增加到0.35,上凸和下凹两类焊接区最大磨耗量分别为1.93 mm、1.08 mm;且上凸型焊接区磨耗速率在摩擦因数为0.3时显著增大,而下凹型焊接区磨耗速率在摩擦因数为0.35时显著增大。轴重从12 t增加到18 t,上凸型焊接区服役寿命的衰减幅度较小,而下凹型焊接区服役寿命衰减幅度较大。此外,当摩擦因数从0.2增加至0.35时,其对上凸型焊接区服役寿命的影响明显小于轴重(12~18 t)的影响。然而,当摩擦因数从0.2增加至0.35时,其对下凹型焊接区服役寿命的影响与轴重(12~18 t)的影响相当。结果表明,随着轴重和摩擦因数的增加,对钢轨焊接区下凹型不平顺的寿命影响更加显著;在工务维护过程中,应着重关注下凹型焊接区的出现并及时标记和修复。 展开更多
关键词 铁道工程 轮轨关系 磨耗预测 裂纹萌生预测
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含多裂纹缺陷的高压容器疲劳特性分阶段研究
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作者 高耀东 王鑫鑫 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期5-9,14,共6页
共面多裂纹是高压容器中常见的缺陷,由于多裂纹之间的相互作用,裂纹在不同生长阶段会对容器使用寿命和安全性产生不同的影响。因此联合ABAQUS和FRANC3D有限元分析软件开展了高压容器在不同间距条件下共线三裂纹应力强度因子和疲劳寿命... 共面多裂纹是高压容器中常见的缺陷,由于多裂纹之间的相互作用,裂纹在不同生长阶段会对容器使用寿命和安全性产生不同的影响。因此联合ABAQUS和FRANC3D有限元分析软件开展了高压容器在不同间距条件下共线三裂纹应力强度因子和疲劳寿命变化规律,以及裂纹扩展样貌的分阶段研究。结果表明,在不同间距条件下,共线多裂纹在不同生长阶段其应力强度因子和疲劳寿命以及裂纹扩展样貌具有明显的变化规律,研究确定了多裂纹相互作用距离阈值和融合后正常扩展距离阈值,由此解析了高压容器疲劳性能与多裂纹缺陷不同生长阶段之间的内在关联。该研究成果为高压容器共线多裂纹缺陷分阶段安全评估提供重要理论依据和方法。 展开更多
关键词 压力容器 裂纹扩展 应力强度因子 寿命预测 有限元分析
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融合大卷积核的风电锚栓裂纹检测
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作者 孙前来 荆佳鹏 +2 位作者 张帅 胡啸 刘瑞珍 《制造业自动化》 2025年第3期142-148,共7页
风电锚栓在加工过程中通常会产生表面裂纹等缺陷,针对锚栓表面细长裂纹检测效率低、精度差的问题,提出了一种融合大卷积核的YOLOv5s网络。首先,在特征提取网络中融合大卷积核,来获得更大的有效感受野、提取更多的空间信息。其次,引入单... 风电锚栓在加工过程中通常会产生表面裂纹等缺陷,针对锚栓表面细长裂纹检测效率低、精度差的问题,提出了一种融合大卷积核的YOLOv5s网络。首先,在特征提取网络中融合大卷积核,来获得更大的有效感受野、提取更多的空间信息。其次,引入单卷积核的全维动态卷积,采用并行策略,同时学习四个不同维度的特征,不仅减少了计算量,而且提高了特征提取能力。最后添加协调注意力机制,增强对位置信息的提取能力。实验结果表明,该算法较原YOLOv5s模型在风电锚栓裂纹数据集上mAP提高了3%,FLOPs减少了21.5%,FPS达到了85帧/秒。可以满足工业生产的实时性、准确性要求。 展开更多
关键词 Yolov5s 锚栓裂纹检测 全维动态卷积 大卷积核
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应用卷积近场动力学快速模拟随机裂纹扩展
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作者 周建 廖星川 +2 位作者 刘福深 尚肖楠 沈君逸 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期625-639,共15页
传统近场动力学方法采用积分方程替代连续介质力学中的偏微分方程,获得了对未知函数无光滑限制且更具一般性的方程,使得该方法特别适合模拟裂纹自发萌生和扩展等非连续问题,但高昂的计算成本往往限制了其在实际工程中的应用。采用一种... 传统近场动力学方法采用积分方程替代连续介质力学中的偏微分方程,获得了对未知函数无光滑限制且更具一般性的方程,使得该方法特别适合模拟裂纹自发萌生和扩展等非连续问题,但高昂的计算成本往往限制了其在实际工程中的应用。采用一种基于快速卷积的近场动力学方法,以提高近场动力学方法的计算效率。该算法采用快速傅里叶变换来完成卷积计算,实现近场动力学方程中积分项的计算,可显著降低近场动力学的计算成本。基于快速卷积近场动力学的计算流程及其数值实现特性,提出了一套适用于该算法的前处理方法,并通过两个含预制裂纹的受拉方板算例验证了该前处理方法的可行性。在此基础上,进一步提出了随机裂纹扩展预测的建模方法,为岩土体随机裂纹扩展的预测研究提供了一个新的可行的思路。 展开更多
关键词 近场动力学 快速卷积 建模方法 随机裂纹扩展预测
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