D-Markov模型在疲劳裂纹扩展模式识别中的应用
疲劳裂纹扩展.

第五章疲劳裂纹扩展§5.1 概述前面介绍的内容为静载荷作用下的断裂准则。
构件在交变应力作用下产生的破坏为疲劳破坏,疲劳破坏的应力远比静载应力低。
一、疲劳破坏的过程1)裂纹成核阶段交变应力→滑移→金属的挤出和挤入→形成微裂纹的核(一般出现于零件表面)。
2)微观裂纹扩展阶段微裂纹沿滑移面扩展,这个面是与正应力轴成45°的剪应力作用面,是许沿滑移带的裂纹,此阶段裂纹的扩展速率是缓慢的,一般为10-5mm每循环,裂纹尺寸<0.05mm。
3)宏观裂纹扩展阶段裂纹扩展方向与拉应力垂直,为单一裂纹扩展,裂纹尺寸从0.05mm扩展至临a,扩展速率为10-3mm每循环。
界尺寸c4)断裂阶段a时,产生失稳而很快断裂。
当裂纹扩展至临界尺寸c工程上一般规定:①0.1mm~0.2mm裂纹为宏观裂纹;②0.2mm~0.5mm,深0.15mm表面裂纹为宏观裂纹。
N)宏观裂纹扩展阶段对应的循环因数——裂纹扩展寿命。
(pN)以前阶段对应的循环因数——裂纹形成寿命。
(i二、高周疲劳和低周疲劳高周疲劳:当构件所受的应力较低,疲劳裂纹在弹性区内扩展,裂纹的疲劳寿命较长。
(应力疲劳)低周疲劳:当构件所受的局部应力已超过屈服极限,形成较大的塑性区,裂纹在塑性区中扩展,裂纹的疲劳寿命较小。
(应变疲劳)工程中一般规定N≤105为低周疲劳。
f三、构件的疲劳设计1、总寿命法测定S-N曲线(S为交变应力,N为应力循环周次)。
经典的疲劳设计方法是循环应力范围(S-N)曲线法或塑性总应变法来描述导致疲劳破坏的总寿命。
在这些方法中通过控制应力幅或应变幅来获得初始无裂纹的实验室试样产生疲劳破坏所需的应力循环数和应变循环数。
N=Ni +Np(Ni萌生寿命,Np扩展寿命)2、损伤容限法(疲劳设计的断裂力学方法)容许构件在使用期内出现裂纹,但必须具有足够的裂纹亚临界扩展寿命,以保证在使用期内裂纹不会失稳扩展而导致构件破坏。
疲劳寿命定义为从某一裂纹尺寸扩展至临界尺寸的裂纹循环数。
一套完整的疲劳分析设计试验管理系统nSoft

中国机械工程 CHINA MECHANICAL ENGINEERING 1998年11月 第9卷 第11期 科技期刊一套完整的疲劳分析设计试验管理系统nSoft林晓斌摘要 介绍了nCode 国际有限公司发展的一套完整的疲劳分析系统nSoft 。
该系统专门为解决工程系统的疲劳问题而设计,主要由数据分析、数据显示、疲劳分析软件以及其它一些专门软件组成。
可用在数据采集、疲劳设计分析以及实验室疲劳模拟等部门。
关键词 疲劳分析 动态数据处理 工程设计实验室模拟中国图书资料分类法分类号 TP202nSoft 是一个“由工程师为工程师设计”的工程疲劳分析系统,它的功能覆盖了工程抗疲劳设计分析3个主要领域,即数据采集、疲劳分析以及实验室模拟,并将它们紧密地结合在一起,见图1。
nSoft 集现代疲劳理论、数据信号分析处理和最新的计算机技术于一体,为工程界提供了全套功能强大的抗疲劳设计工具。
图1 工程抗疲劳设计分析中的几个主要步骤1 nSoft 系统简介nSoft 是由许多独立模块组成的一个开放系统。
每一模块可在计算机操作环境下独立启动,模块之间的传递主要通过数据文件实现。
可处理的数据文件长度没有限制。
nSoft 也有一个独特的管理界面,它可以帮助用户设置操作环境,记录所执行的命令,启动各个模块,查阅在线操作手册,阅读疲劳背景知识电子文件等,nSoft 配有功能强大的、nCode 自己发展的命令语言nCL ,使用nCL 可以使得繁琐重复的工作自动化,并允许用户进行二次开发,发展出自己所需要的模块。
nSoft 配置的报告编辑工具,可让用户获得满意的报告格式,并且也能很方便地将nSoft 产生的图形及结果记录文件复制到一般的图文编辑软件里去。
nSoft 当前能在多种操作平台上工作,如DOS 、微软视窗95/NT 、UNIX(SGI 、SPARC 、HP 、IBM)、X 和MOTIF 。
另外,为了帮助用户进行疲劳分析,nSoft 还配有丰富的材料性能、应力强度因子和应力集中因子数据库。
关于疲劳裂纹扩展与寿命计算清单

关于疲劳裂纹扩展与寿命计算清单展开全文承受结构或元件,由于交变载荷的作用,或者由于载荷和环境侵蚀的联合作用,会产生微小的裂纹,裂纹将随着交变载荷周次的增加或环境侵蚀时间的延长而逐渐扩展。
随着裂纹尺寸增大,结构或元件的剩余强度逐步减小,最后导致断裂。
疲劳裂纹的萌生从宏观而言,总是起源于应力集中区、高应变区、强度最弱的基体、结构拐角、加工切削裂焊缝、腐蚀坑等区域。
从微观而言可分为滑移带开裂、晶界开裂、非金属夹杂(或第二相)与基体界面开裂三种机制。
1、疲劳裂纹研究的目的:定寿:精确地估算机械结构的零构件的疲劳寿命,保证在服役期内零构件不会发生疲劳失效。
延寿:采用经济而有效的技术和管理措施延长疲劳寿命。
2、疲劳失效过程:疲劳裂纹的萌生→疲劳裂纹的亚稳扩展→失稳扩展断裂3、影响疲劳裂纹扩展的因素:应力强度因子变程最重要、最基本:应力比、平均应力、高载峰值、加载频率、温度、环境介质4、飞机结构的使用寿命:1)疲劳裂纹形成寿命:由微观缺陷发展到宏观可检裂纹所对应的寿命、由疲劳理论的方法给以确定2)疲劳裂纹扩展寿命:宏观可检裂纹扩展到临界裂纹而发生破坏这段区间的寿命、用断裂力学方法确定、3)计算结构裂纹扩展寿命的意义:即使循环应力水平远低于材料的疲劳极限,裂纹也可能扩展,并最终导致灾难性的破坏5、交变载荷的作用造成结构的疲劳破坏有以下基本特征:(1)交变载荷的峰值在远低于材料的强度极限情况下,就可能发生破坏,表现为低应力脆性断裂的特征。
(2)破坏具有局部性。
无论是脆性材料还是塑性材料,疲劳破坏在宏观上均无明显的塑性变形区域。
(3)破坏之前要经历一个疲劳损伤累积的过程。
研究表明,该过程由裂纹起始(或成核)、裂纹(稳态)扩展和裂纹失稳扩展三阶段组成。
(4)疲劳寿命能够具有极大的分散性。
对载荷及环境,材料及结构,加工工艺等方面多种因素相当敏感。
(5)疲劳断口在宏观上和微观上都具有显著的特征。
断口上的信息,对记录疲劳过程、研究疲劳机理以及判断事故原因,都具有重要意义。
隐马尔科夫模型在游戏开发中的应用实例(Ⅱ)

隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)是一种统计模型,被广泛应用于语音识别、自然语言处理、生物信息学等领域。
然而,隐马尔科夫模型在游戏开发中也有着重要的应用。
本文将通过具体的案例来探讨隐马尔科夫模型在游戏开发中的应用实例。
首先,让我们来看一个简单的游戏场景。
假设我们有一个角色,可以在一个三维空间中移动。
角色的移动轨迹受到多种因素的影响,比如玩家的操作、地形的起伏等。
我们希望设计一个模型来预测角色的下一步行动,以提高游戏的交互性和趣味性。
在这个场景中,隐马尔科夫模型可以派上用场。
我们可以将角色的移动轨迹看作是一个隐藏的马尔科夫链,而玩家的操作和地形的起伏则是观测状态。
通过收集大量的游戏数据,我们可以利用隐马尔科夫模型来学习角色移动的概率分布,从而预测角色的下一步行动。
这样一来,游戏角色的行为会更加智能和自然,增强了游戏的可玩性。
除了角色移动的预测,隐马尔科夫模型还可以应用于游戏中的故事情节生成。
在许多角色扮演游戏中,玩家的选择会影响游戏的剧情走向。
我们可以将不同的剧情走向看作是隐藏的状态,而玩家的选择则是观测状态。
通过构建隐马尔科夫模型,我们可以根据玩家的选择来生成不同的剧情情节,使得游戏的故事更加丰富和多样化。
另外,隐马尔科夫模型还可以应用于游戏中的敌人行为模式识别。
在很多游戏中,敌人的行为模式是非常重要的。
比如,在射击游戏中,敌人可能会采取不同的策略来躲避玩家的攻击。
我们可以利用隐马尔科夫模型来学习敌人不同行为模式的概率分布,从而使得游戏的敌人更加智能和具有挑战性。
此外,隐马尔科夫模型还可以应用于游戏中的音频识别。
在一些音乐游戏中,玩家需要根据音乐的节奏来进行操作。
我们可以利用隐马尔科夫模型来识别音乐的节奏和节拍,从而实现音乐与游戏操作的紧密结合,提高游戏的娱乐性和互动性。
总之,隐马尔科夫模型在游戏开发中有着广泛的应用前景。
通过合理地利用隐马尔科夫模型,我们可以提高游戏的智能化、交互性和趣味性,为玩家带来更加丰富多彩的游戏体验。
二维材料范德华间隙的利用

物 理 化 学 学 报Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37 (11), 2010051 (1 of 16)Received: October 23, 2020; Revised: November 21, 2020; Accepted: November 23, 2020; Published online: December 1, 2020.*Corresponding author. Email: yongjigong@; Tel.: +86-185********.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (51872012) and the Key Technologies Research and Development Program of China (2018YFA0306900).国家自然科学基金(51872012)和国家重点研发计划(2018YFA0306900)资助项目 © Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica[Review] doi: 10.3866/PKU.WHXB202010051 Utilization of the van der Waals Gap of 2D MaterialsHaifeng Que, Huaning Jiang, Xingguo Wang, Pengbo Zhai, Lingjia Meng, Peng Zhang, Yongji Gong * School of Materials Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China.Abstract: Since their discovery, two-dimensional (2D) materials haveattracted significant research attention owing to their excellent andcontrollable physical and chemical properties. These materials haveemerged rapidly as important material system owing to their uniqueproperties such as electricity, optics, quantum properties, and catalyticproperties. 2D materials are mostly bonded by strong ionic or covalentbonds within the layers, and the layers are stacked together by van derWaals forces, thereby making it possible to peel off 2D materials with fewor single layers. The weak interaction between the layers of 2D materialsalso enables the use of van der Waals gaps for regulating the electronicstructure of the system and further optimizing the material properties. Theintroduction of guest atoms can significantly change the interlayer spacing of the original material and coupling strength between the layers. Also, interaction between the guest and host atom also has the potential to change the electronic structure of the original material, thereby affecting the material properties. For example, the electron structure of a host can be modified by interlayer guest atoms, and characteristics such as carrier concentration, optical transmittance, conductivity, and band gap can be tuned. Organic cations intercalated between the layers of 2D materials can produce stable superlattices, which have great potential for developing new electronic and optoelectronic devices. This method enables the modulation of the electrical, magnetic, and optical properties of the original materials, thereby establishing a family of 2D materials with widely adjustable electrical and optical properties. It is also possible to introduce some new properties to the 2D materials, such as magnetic properties and catalytic properties, by the intercalation of guest atoms. Interlayer storage, represented by lithium-ion batteries, is also an important application of 2D van der Waals gap utilization in energy storage, which has also attracted significant research attention. Herein, we review the studies conducted in recent years from the following aspects: (1) changing the layer spacing to change the interlayer coupling; (2) introducing the interaction between guest and host atoms to change the physico-chemical properties of raw materials; (3) introducing the guest substances to obtain new properties; and (4) interlayer energy storage. We systematically describe various interlayer optimization methods of 2D van der Waals gaps and their effects on the physical and chemical properties of synthetic materials, and suggest the direction of further development and utilization of 2D van der Waals gaps.Key Words: Two-dimensional materials; van der Waals gap; Intercalation technology; Interlayer interaction;Performance optimization; Energy storage. All Rights Reserved.二维材料范德华间隙的利用阙海峰,江华宁,王兴国,翟朋博,孟令佳,张鹏,宫勇吉*北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京 100191摘要:二维材料因为其优异且可调的各种物理化学性质自被发现以来就引起了科研工作者的极大关注。
扩展有限元方法及应用综述_郭历伦

[ 3~4]
N
。 对于任意函数 V( , 可得 x)
I=1
。 x) V( x) =V( x) ∑ (
I
设函数 VI( 为函数 u( 在子域 ΩI 内的局部近似函数 , 则函数 u( 在求解域的全局近似可取为 x) x) x)
1 单位分解函数
由于扩展有限元近似函数的基础是单位分解法 , 本节将简要介绍 单 位 分 解 法 。 单 位 分 解 法 使 用 一 些 , 。 在每个子域 ΩI 上定义一个仅在该子 域 以节点 x I 为中心的子域 Ω I 来覆盖整个求解区域 即 Ω ∪Ω I
I=1 N N () , () } 内非零的函数 并且要求它们满足单位分解条件 : x) =1。 则函数集 { I=1 称为属 于开 I x I x ∑ I( I=1 N N 覆盖 { ΩI} I=1 的单位分解函数
( , , ) I n s t i t u t e o f S s t e m s E n i n e e r i n C A E P, P. O. B o x 9 1 9 4 1 1, M i a n a n S i c h u a n 6 2 1 9 0 0, C h i n a - y g g g y g
应变梯度理论的新进展_一_偶应力理论和SG理论

第21卷第2期机 械 强 度V o l.21N o.2 1999年6月JOU RNAL O F M ECHAN I CAL STR EN GTH June1999应变梯度理论的新进展(一)Ξ——偶应力理论和SG理论RECENT AD VANCES IN STRA IN GRAD IENT PLAST I C IT Y-——Couple stress theory and SG theory黄克智ΞΞ 邱信明 姜汉卿(清华大学工程力学系,北京100084)Hw a ng Ke hchih Q iu X inm ing J ia ng Ha nq ing(D ep a rt m en t of E ng ineering M echan ics,T sing hua U n iversity,B eij ing100084,Ch ina) 摘要 介绍两种应变梯度塑性本构模型:CS应变梯度塑性理论——偶应力理论、SG应变梯度塑性理论。
并对它们在断裂力学中的应用进行了评述。
给出一种考虑可压缩性的方法,并根据这种模型用薄梁弯曲的例子给出了可压缩性的影响。
本文的讨论虽限制在形变理论范围内,但按照相应的方法也可以得到流动理论的形式。
关键词 应变梯度 塑性 偶应力 高阶应力 断裂中图分类号 O344Abstract In the paper tw o k inds of fram ew o rk of strain gradien t p lasticity recen tly developed and their app licati on s are review ed:strain gradien t p lasticity fo r CS so lid——the coup le stress2theo ry,strain gradien t p lasticity fo r SG so lid.T he app licati on s are m ain ly focu ssed on the fractu re p rob lem s.O ne w ay of accoun ting fo r m aterial comp ressib ility is suggested.T he review is confined to the defo rm ati on theo ry versi on,though the flow theo ry versi on can be parallelly con structed.Key words stra i n grad ien t,pla stic ity,couple stress,h igher-order stress,fracture1 引言新近的试验表明,当非均匀塑性变形特征长度在微米量级时,材料具有很强的尺度效应。
混凝土断裂能测试方法研究

第24卷 第4期2009年8月实 验 力 学J OU RNAL OF EXPERIM EN TAL M ECHANICSVol.24 No.4Aug.2009文章编号:100124888(2009)0420327207混凝土断裂能测试方法研究3杨松森,徐菁,赵铁军(青岛理工大学土木工程学院,山东266033)摘要:基于局部断裂能分布的双直线模型,推导出混凝土真实断裂能和受尺寸影响的断裂能的计算公式;并进一步通过分析四组不同尺寸试件的楔形劈裂试验数据,得出了不受尺寸影响的混凝土真实断裂能。
本文为确定混凝土的断裂能提供了一种实践可行的测试方法。
通过实验数据拟合,给出了断裂能非均匀分布的外部区域长度与试件尺寸的关系表达式。
这对于在规范中规定测试断裂能的标准尺寸试件是有意义的。
关键词:断裂能;测试方法;断裂韧带;尺寸效应;楔形劈裂试验中图分类号:TU313.2 文献标识码:A0 引言自从1961年Kaplan[1]将断裂力学的概念应用于混凝土并进行材料的断裂韧度试验以来,已经有四十多年的历史。
人们很快发现,将线弹性断裂力学应用于混凝土并不成功。
许多学者致力于这方面的改进,发展了多种非线性断裂力学理论。
在这些理论中,Hillerborg教授在1976年提出的虚拟裂缝模型(Fictitious Crack Model,简称FCM)受到广泛重视。
虚拟裂缝模型比线弹性断裂力学更好地揭示了混凝土裂缝萌生和扩展规律,同时可以利用它计算出断裂区长度及裂缝失稳前的亚临界扩展长度。
1985年,RIL EM(国际结构与材料研究所联合会)采纳Hillerborg教授所提出的用三点弯曲试验测试混凝土断裂能的实验方法为标准方法[2]。
在使用虚拟裂缝模型进行结构的有限元分析时,混凝土的断裂能是所采用的本构关系中必不可少的物理量。
实际上,现在几乎每一非线性断裂模型的提出都依赖于这一参数。
另外,在普通混凝土构件的设计中,如缺少抗剪钢筋的梁和板的剪切破坏、素混凝土管道的拉裂破坏等,断裂能亦是重要的力学性能指标,其重要性就如同常规的混凝土强度指标一样。
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万方数据
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浙江大学学报(工学版)第41卷
对未来的行为特性进行预测,则可为预防破坏性疲劳失效事故的发生和科学合理地制定维修计划提供参考依据.这一思路体现了“无维修使用期”框架下的可靠性保障方法的基本特点.
根据振动信号来识别或预测机械系统的某些缓变参数,经典时序方法已取得许多成功的应用实例口].然而对曲轴的疲劳裂纹扩展问题,相应的模式向量的计算和预测更加复杂,由于在计算耗时上的冗长,经典时序方法可能不足以解决问题.
如何用较小的计算代价来更多地发现、更有效地表达复杂系统在临界变化时内部特征的演变情况,是时序分析方法研究中所致力解决的一个问题.2004年,美国宾夕法尼亚大学的Ray等人[4{]发展了一种用于复杂系统隐含模式识别的快速时间序列方法——D—Markov模型,并将其应用于沙漏形薄板铝试样的低频低周拉伸疲劳断裂试验的损伤预测,取得了很好的效果.
本文将把这一方法应用于曲轴的高周弯曲疲劳试验研究,结合实测裂纹扩展规律,观察D—Markov模型对曲轴疲劳裂纹跨区扩展的异常模式的识别和预测能力.
1D—Markov模型
1.1定义
给定一个离散时间、离散取值的随机过程,如果下一个状态的出现只与前D个状态有关,则称这个过程为D阶马尔可夫(D—Markov)模型.
D-Markov模型是一种基于符号动力学的缓变系统模型.为了有选取性地抓取系统的缓变参数特征和简化计算,一般先把原始的信号序列离散化为符号序列,Chinc钉给出了几种符号化的方法.实际运算时,肛Markov模型用两种不同长度字符串之间的转移概率矩阵的特征向量来表示系统当前的状态.
设对于字符集A中的符号序列:
…S一2S一1SoSlS2…
统计其中长度为D+1和D的字符串数目,分别表示为
N(sfl5f2…SiDSi(D+1)),N(5,1s12…5。
).
计算某一状态的转移概率为户。
一P(qi㈦≈絮删.(1)式中:
ql2Szl¥i2…¥iD,qJ2只lsl2…SiDSj’
在D-Markov模型中由状态转移概率构成随机矩阵Ⅱ一[丸j,
随机矩阵Ⅱ最大为IAD+1维非零矩阵.IAI为字符集A的模数.计算Ⅱ的左特征向量P,P即为动态系统的极限状态向量.
1.2异常度的计算
在系统隐含模式识别中,可用Euclid距离作为异常度的度量
M(pl,P2)一DE= ̄/(pl—P2)(pl—P2)1.
把整个符号序列划分为相等长度的子序列,对每个子序列建立D-Markov模型,并计算各个子序列的极限状态向量P,,则可以根据Euclid距离来计算各时刻系统状态的异常测度,进而构建整个过程的异常度曲线来反映动态系统的参数变化。
即
M(po,Pi).
式中:P。
为系统初始状态时的极限状态向量.
2曲轴疲劳裂纹扩展试验
曲轴是一种结构、工艺较复杂的零部件,其裂纹一般为三维椭圆形表面裂纹,出现的位置和形态均有一定的复杂性和多变性,故应用通常的裂纹扩展试验方法,如光学法、电位法、涡流法、试验模态分析法(模态锤击法)等,往往难以实施或者无法获得较高的精度.
2.1扫频法基本原理
本文采用了一种扫频试验方法进行疲劳裂纹扩展的测试[5].如图1,它应用谐振式曲轴弯曲疲劳试验台进行疲劳加载.该方法利用了在疲劳试验中因试件裂纹的扩展而使试验系统的振动特性发生变化这一现象.同模态锤击法类似,是一种通过测量试验系统振动响应并估算系统共振频率来测量试件裂纹扩展动态变化规律的试验方法.
扫频法和模态锤击法同属于裂纹扩展测试的力学刚度方法.锤击式模态实验分析法一般是将试件吊起以避免接触物的干扰,而曲轴的疲劳试验则需
图1谐振式曲轴疲劳试验系统的原理简图Fig.1Schematicofresonantcrankshaftfatiguetestma—
chine
万方数据
万方数据
万方数据
D-Markov模型在疲劳裂纹扩展模式识别中的应用
作者:周迅, 向馗, 俞小莉, ZHOU Xun, XIANG Kui, YU Xiao-li
作者单位:周迅,俞小莉,ZHOU Xun,YU Xiao-li(浙江大学,机械与能源工程学院,浙江,杭州,310027),向馗,XIANG Kui(浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027)
刊名:
浙江大学学报(工学版)
英文刊名:JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY(ENGINEERING SCIENCE)
年,卷(期):2008,42(3)
1.GB/T 6398-2000.金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法 2000
2.RAY A Symbolic dynamic analysis of complex systems for anomaly detection[外文期刊] 2004(7)
3.CHIN S Real time anomaly detection in complex dynamic systems 2004
4.杨叔子;吴雅时间序列分析的工程应用(上、下册) 1991
5.SURESH S;王中光材料的疲劳 1998
6.高镇同;阎楚良结构全寿命主动可靠性设计与失效智能在线预示[期刊论文]-中国机械工程 2000(02)
本文链接:/Periodical_zjdxxb-gx200803037.aspx。