某型自润滑杆端关节轴承仿真分析

为分析某型自润滑杆端关节轴承的结构、制造工艺和疲劳寿命是否满足使用要求,基于Abaqus软件建立该轴承的有限元模型,通过对产品动态加载和轴承-杆端体过盈装配进行仿真分析和试验验证轴承结构的科学性,通过对外圈挤压和车削过程进行工艺优化仿真提高轴承的密合度,通过对轴承铆压固定和轴向推出过程进行仿真确保铆压固定性能满足要求.基于杆端体S-N曲线,计算轴承疲劳寿命,并通过磨损仿真获得轴承25000次摆动的磨损量,结果认为该轴承满足设计要求.仿真结果与试验结果吻合,证明仿真方法和结果可靠.     

大功率柴油机连杆疲劳试验和数值模拟

对某型大功率柴油机连杆进行疲劳强度试验,观察连杆断口的微观形貌,分析连杆断裂的主要影响因素.试验结果表明:连杆杆身的残余压应力通常会使疲劳裂纹萌生在构件次表层,具有高平均应力水平的连杆小头对表层夹杂缺陷更加敏感.运用三维有限元数值计算方法和疲劳寿命预测理论,对连杆疲劳耐久性试验进行数值模拟.连杆疲劳试验与虚拟疲劳寿命预估结果的比较表明,基于材料S-N曲线的疲劳寿命预估方法在一定程度上能对疲劳试验中连杆破坏的薄弱部位和疲劳寿命进行模拟与预测.     

疲劳分析软件MSC Fatigue的工程应用

为实现交叉杆的疲劳寿命预测,应用实测载荷和材料数据,进行有限元的应力分析,采用名义应力法,基于MSC Fatigue进行交叉杆的疲劳寿命预测,与交叉杆的实际使用寿命较为吻合.表明基于虚拟疲劳设计软件的疲劳设计方法合理可行,为交叉杆的结构优化设计和疲劳寿命预测提供参考.     

重型载货汽车前轴疲劳性能计算及试验验证

对比某重型载货汽车前轴台架刚度试验计算值与试验值,发现简化边界导致位移计算值偏大.对前轴台架试验的夹具进行测量并在Abaqus中建立其实体有限元模型,使得位移计算值和试验值误差在2.5%以内,从而保证疲劳计算输入的应力谱的准确性.根据前轴疲劳试验标准QC/T513—1999规定的工况,利用FEMFAT计算某重型载货汽车前轴的疲劳寿命,并与试验得到的破坏位置和寿命进行对比,验证疲劳计算的可靠性.在对前轴应力和疲劳计算结果进行分析的基础上,提出提高前轴疲劳寿命的改进建议.     

基于有限元的方向舵分配机构延寿技术研究

某型方向舵分配机构延寿研究是飞机延寿研究的重要组成部分,方向舵分配机构延寿研究过程重点对壳体进行疲劳寿命估算。针对目前常用延寿方法的不足,提出了一种延寿综合决策方法,在分析产品延寿可行性、确定延寿目标和壳体为薄弱环节后,应用有限元分析及细节疲劳额定值(DFR)对壳体开展疲劳寿命估算。首先,通过有限元仿真,分析到寿方向舵分配机构壳体在额定工况下各主要功能管道的最大应力值,确定壳体是否满足静强度设计要求；其次,应用细节疲劳额定值(DFR)方法,对壳体疲劳寿命进行37.5万次(延寿目标值对应耐久试验循环次数)耐久试验循环校核；最后对壳体开展实验验证。实验结果表明,壳体未出现裂纹和其它机械损伤等现象,满足飞机的延寿使用需求,与仿真计算结果一致,验证了采用的延寿综合决策方法的正确性。     

Stewart六维力传感器寿命特性的诊断与优化

为实现空间站在轨长寿命的应用要求,针对空间机械臂Stewart六维力传感器使用寿命低的问题,开展了传感器寿命特性的诊断与分析优化。基于Stewart六维力传感器测量原理和名义应力疲劳寿命理论,推导出传感器寿命特性与结构参数的关系模型,通过分析力和力矩一阶寿命特性的影响系数矩阵,给出传感器寿命特性的评价指标及判定依据;利用多目标优化方法,建立了传感器寿命特性的目标优化函数,得到寿命最优的传感器结构参数。通过综合指标计算、仿真与试验,结果表明：基于寿命特性提出的一种Stewart六维力传感器结构参数优化方法可实现结构应力均衡化,改善结构应力集中分布问题,降低了疲劳应力损伤的影响,有效提升传感器的使用寿命。     

有限元法计算某钢结构件寿命

钢结构件在低于破坏载荷的反复作用下会发生疲劳断裂现象,周期性交变载荷对结构寿命影响最大。运用有限元方法,计算某结构件在特定载荷反复作用下的疲劳特性,确保试验件可靠性,使其在有限寿命范围内发挥最大功用。     

基于功率谱密度的结构随机疲劳寿命仿真

利用MSC．Patran、MSC．Nastran、MSC．Fatigue软件,通过对某设备的弹簧片结构进行强度和疲劳寿命分析,详细地探讨随机振动疲劳仿真分析技术的流程及实现过程：即首先对结构进行频率响应计算,得到弹簧片的传递函数,再将此传递函数与输入的功率谱相乘．获得弹簧片的应力功率谱密度,再结合材料参数,选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳寿命。通过对真实结构进行的随机疲劳试验证明仿真所得结果与试验结果处于同一量级,仿真的结果真实可靠。     

考虑强度和疲劳寿命影响的层合复合材料结构优化分析

工程应用中对复合材料轻量化的要求在不断提高,为了能够在满足工程应用对材料强度和疲劳寿命要求的同时,达到减轻结构质量的目的,研究了强度和疲劳寿命影响下的复合材料层合结构优化方法,并在此基础上提出了一种基于参数化有限元技术和改进遗传算法的复合材料层合结构优化方法。根据复合材料层合结构铺层参数属于离散型变量的特点,将遗传算法编码改为联合整数编码,并且为了能快速准确求出最优解,提出了精英保留策略、交叉和变异自适应度策略。最后,基于Visual Studio和ANSYS进行联合仿真,对所提出的方法进行验证,仿真结果表明,优化后的复合材料层合结构不仅能够满足强度和疲劳寿命的约束条件,并且其质量减少到初始质量的56.2%,优化效果明显,这表明所提出的基于参数化有限元技术和改进遗传算法的复合材料层合结构优化方法是可行的。     

基于有限元仿真的特种越野车结构疲劳寿命预测

为缩短新车开发周期、节约样车制造费用，给车辆轻量化设计提供参考，在计算机仿真环境下预测了某特种越野车关键部件的疲劳寿命。基于该车结构有限元模型动力学计算的频响结果，对计算模型施加不同车速下等级路面位移谱，得到了不同车速不同级别路面下该车关键部件的应力响应谱，并在此基础上运用随机疲劳理论预测了该车的疲劳寿命。所研究的内容为车辆的疲劳寿命预测提供了较为可靠的流程和方法，所预测寿命结果在合理范围内，并提供了关键部件疲劳寿命的薄弱位置。     

基于类桁架的多工况下平面Prager结构拓扑优化

为开展多工况下曲面结构的拓扑优化,采用两向正交类桁架连续体材料模型和有限元分析方法,以杆件在结点位置的密度和方向为优化设计变量进行结构优化。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化各单一工况下的材料分布。按照多工况与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则,优化多工况下的杆件方向和密度分布。将杆件竖直位置的质心连线作为拓扑优化的平面Prager结构,以3个算例表明该方法的有效性。     

船用柴油机连杆结构有限元分析

对一种新型连杆进行结构有限元及疲劳分析,计算连杆在不同载荷下的变形以及应力分布,进而得到连杆的疲劳安全因数.通过动力学计算求得连杆在上止点时小端的受力,并得出连杆相对于曲柄销中心的加速度和旋转角速度.基于Abaqus对连杆的1/4模型进行静力学计算,得到连杆的轴向变形量、应力以及接触面的接触压力.对所有节点在所有工况下的等效应力进行组合分析,求得每个节点的最大应力幅值,而后得到连杆的疲劳安全因数.连杆的最大压缩量小于1.14 mm,最大伸长量小于0.86 mm,最大主应力、接触压力小于材料的屈服极限,疲劳安全因数大于2.14,因此该连杆满足设计要求.     

基于有限元法液压支架底座的结构优化

为提高液压支架底座的可靠性和稳定性,对ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架底座进行有限元分析;建立底座模型并进行分析,确定其危险工况和其加载的方式;建立有限元模型并对其分析,确定了应力集中和位移变形最大位置以及每种危险工况的加载方式。根据有限元的分析结果,对底座结构进行拓扑优化,并以质量、最大应力和最大变形位移为优化目标,进行尺寸优化。优化后底座最大应力最大减小了79.7%,最大变形位移最大减小了53%,质量减少了3.7%,底座的整体强度得到了提高,同时实现了底座的轻量化,疲劳损伤和变形位移较小,达到了预期的优化目的,安全系数均得到了提高。     

多因素耦合下剥落损伤随机分布特性对轴承疲劳寿命的影响

以控制力矩陀螺的角接触球轴承为研究对象,考虑环境温度、摩擦热、对流换热、轴向力和转速等复杂多应力耦合作用及剥落损伤特征,推导其传热模型、接触应力仿真模型和疲劳寿命仿真模型。对比轴承有疲劳剥落损伤和无疲劳剥落损伤2种情况,分别给出典型工况下的温度、应力和疲劳寿命结果,讨论轴向力和转速对温度和应力的影响,总结疲劳损伤的特征尺寸随机分布对应力和疲劳寿命的影响。结果表明：在同样的条件下,剥落损伤引起的应力集中效应很明显,并且会引起区域温度升高;分别改变转速和轴向力,转速对温度和应力影响更明显;随着轴向力和转速增加,损伤轴承的最高温度和最大应力的大小和增长率均大于无损伤轴承;应力和疲劳寿命对剥落区域的直径更敏感,最大应力随直径增大呈先增大后减小的抛物线形关系,并随着深度增加而减小;虽然当剥落区域取最小直径且最大深度、最小深度且最大直径这2种情况下轴承疲劳寿命大于0,但是在剥落区域直径和深度的大部分取值范围内轴承疲劳寿命均为0。     

基于等效结构应力的铝合金地铁车体疲劳寿命预测

为评估某铝合金地铁车辆的疲劳寿命,采用美国ASME标准中的网格不敏感的主S-N曲线法对该车焊缝进行疲劳寿命预测.用HyperMesh对车体进行有限元建模,并对焊缝处网格细化;用ANSYS计算焊缝处应力;运用自主开发的FE-Weld软件对其进行等效结构应力的计算和疲劳寿命的预测;对疲劳寿命不符合设计要求的结构进行改进和优化,改进后结构的疲劳寿命符合设计要求.网格不敏感的主S-N曲线法具有重要工程应用推广价值.     

基于MSC Nastran的某电机支架强度优化分析

采用有限元法对一款电机支架进行强度仿真和优化,将刚性单元和集中质量单元组合模拟负载质量连接,具有较高的计算精度和计算效率.强度分析结果表明,电机支架的端部支撑部件有应力集中现象,存在强度破坏风险.针对风险位置进行结构优化设计,使电机支架破坏的风险有效降低.     

高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的数值计算

由于在分析高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的过程中传统方法采用静态最大载荷计算不能考虑动态载荷的影响,以多柔体动力学和有限元模态应力分析法为分析手段,通过数值仿真计算得到不同载荷作用下履带车辆扭杆弹簧的应力时间历程曲线．依据Miner线性损伤累积理论,结合车辆行驶环境和行驶工况的分配比例和扭杆弹簧材料特性曲线,采用Goodman法和Gerber法2种等效应力修正方法,对扭杆弹簧的疲劳寿命进行分析和预测,其计算结果表明Goodman法比Gerber法保守,两者之间的预测结果相差约7倍．该研究为设计阶段履带车辆关键零部件疲劳寿命预测提供可行的分析方法．