增压器涡轮箱疲劳分析与寿命预测

作为增压器核心零部件,涡轮箱的疲劳失效主要由热载荷引起。结合汽车发动机可靠性试验方法规范,通过CFD、FEA仿真和FEMFAT疲劳,计算分析增压器在不同工况下的温度及累积塑性应变分布情况和涡轮箱危险部位的疲劳损伤,对涡轮箱的疲劳寿命进行预测分析,经过计算分析该涡轮箱疲劳寿命约为1490 h,能够满足实际使用要求。     

基于神经网络的涡轮盘榫接触部位疲劳寿命可靠性仿真

在同时考虑材料性能、几何参数和载荷随机性基础上,以遗传算法优化后的三层BP神经网络模拟非线性接触部位应变幅分布。而后建立应变-寿命分布模型,用蒙特卡洛法模拟随机化的Manson-Conffin公式,得出相应可靠性下的疲劳寿命。对航空发动机低压一级涡轮盘榫接触部位进行了疲劳寿命可靠性仿真,结果与实际吻合较好。     

运用系统仿真技术进行结构疲劳可靠性分析研究

本项研究拟运用计算机智能仿真技术，进行结构疲劳可靠性寿命评价。运用神经网络模拟材料性能变化。通过ＢＰ网络。建立载荷级、损伤参量及材料性能对应关系。采用随机离散仿真方法，建立材料疲劳失效可靠性分析仿真系统。依据塑变幅累积临界值分布抽样及随机加载，通过仿真试验统计分析求出寿命分布。     

材料非稳态疲劳损伤智能模型可靠性分析仿真方法

材料的疲劳损伤是一非稳态过程,难以用传统的数学函数准确表达。摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设,采用神经网络技术准确描述其与材料性能、载荷应力间复杂的非线性映射关系,真实描述了材料疲荧损伤过程;建立了疲劳失效动态准则,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性,能够正确反映两者的个体性能及相互关系,并运用离散事件仿真原理,构造了材料疲劳可靠性分析的智能仿真系统,用于准确地进行疲劳寿命可靠性分析。经正火35钢随机载荷疲劳实验验证,其可靠性分析精度较高。     

随机载荷下材料疲劳寿命可靠性分析的智能仿真系统

将疲劳累积损伤看作是非稳态过程,摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设,采用神经网络技术准确描述其与材料性能、载荷应力间复杂的非线性映射关系,真实描述了材料疲劳损伤过程;建立了疲劳失效动态准则,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性,能够正确反映两者的个体性能及相互关系。并运用离散事件仿真原因,构造了材料疲劳可靠性分析的智能仿真系统,用以准确地进行疲劳可靠性分析。经正火35钢随机载荷疲劳试验验证,其可靠性分析精度较高。     

基于多失效模式的轴承滚动体可靠性模型

基于轴承滚动体接触疲劳寿命概率分布服从Weibull分布和Miner累积损伤理论的失效依据，提出滚动体接触疲劳累积损伤的可靠性预测模型；同时以滚动体心部应力为失效依据，导出滚动体可靠性模型，综合考虑滚动体多失效情况，提出一种新的基于多失效模式的轴承滚动体可靠性模型。最后用实例说明了应用该模型预测轴承滚动体可靠度的方法。     

基于材料非稳态疲劳损伤过程的可靠性分析智能化仿真方法

材料的疲劳损伤受诸多因素的影响 ,是一个非稳态过程 ,其瞬态损伤与材料性能、载荷应力间表现为复杂的非线性映射关系 ,难以用确定性的数学函数准确表达。为此摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设 ,采用神经网络技术进行描述 ,准确反映了材料疲劳损伤真实演变过程 ;建立了疲劳失效动态准则 ,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性 ,能够正确反映两者的个体性能及相互关系 ,并运用离散事件仿真原理 ,构造了材料疲劳可靠性分析和智能化仿真系统 ,用以准确地进行随机载荷的疲劳寿命可靠性分析。经正火 35钢随机载荷疲劳试验验证 ,其可靠性分析精度较高。     

A型地铁车体结构疲劳寿命分析

在轨道循环交变应力作用下地铁车体易产生疲劳损伤。获得车体的载荷-时间历程，进行了强度校核；利用雨流计数法获得了循环载荷谱，根据累积损伤理论对A型地铁车体疲劳寿命进行分析，研究了列车速度、二系弹簧垂向刚度与二系弹簧垂向阻尼系数等对车体关键部位疲劳寿命的影响，分别采用逐步回归法和BP神经网络模型对车体关键部位—枕梁疲劳寿命进行拟合与分析。结果表明，BP神经网络模型具有更高的拟合精度。为A型地铁车体结构疲劳寿命的预测提供理论依据。     

梁框三维实体单元与板壳单元的组合建模研究

在Patran全机有限元模型中将梁框的分析部位离散为三维实体单元,其余部分离散为板壳单元,这两种单元采用几种不同的方式连接。在全机有限元模型中施加109种疲劳载荷工况分析计算,提取出梁框分析部位的计算结果组成疲劳应力谱,并将疲劳应力谱转化为R=-1的等效应力谱,采用Miner累积损伤理论估计出分析部位的疲劳寿命,比较不同连接方式对疲劳寿命的影响。结果表明梁框三维实体单元与板壳单元的连接方式不同对各工况的疲劳应力值影响较小,对分析部位的疲劳寿命影响较大。     

硬涂层阻尼结构的随机振动疲劳寿命分析

为了研究硬涂层阻尼结构的疲劳寿命合理的分析方法和对结构寿命影响的基本规律，利用有限元模拟技术进行带硬涂层阻尼的悬臂薄壁梁结构的随机振动疲劳寿命计算。以一个悬臂薄壁梁为对象，首先，对该结构涂敷硬涂层前后的模态和谐响应进行计算，获得模态频率和危险部位应力响应函数；其次，采用随机振动疲劳寿命频域分析法对涂层前后悬臂梁进行有限元仿真计算，获得相应的寿命和损伤云图；最后，在电磁振动台上进行随机振动基础激励的编谱加载，获得涂层前后悬臂梁的振动疲劳寿命和损伤行为。结果表明，硬涂层能够延长悬臂梁振动疲劳寿命，可以减缓疲劳裂纹扩展速率。通过对比模拟和试验结果的误差分析，证明振动疲劳寿命模拟方法的合理性。     

基于刚粘塑性有限元模拟的汽轮机叶轮模锻的预成形优化

针对汽轮机叶轮模锻的预成形设计,本文建立了以打击能耗最低和模具作用载荷最小为目标函数,以完全填充为约束条件,以坯料初始高径比为优化变量的预成形坯料优化方案。利用刚粘塑性有限元方法模拟汽轮机叶轮等温模锻成形过程,具体分析了不同坯料初始高径比对成形载荷、塑性应变能以及分流面的影响。数值模拟结果表明获得的预成形H/D最佳尺寸可明显减少模锻锤击次数和模具磨损。所提出的有限元模拟预成形优化方法十分有效,克服了以往凭经验设计的弊端。     

An optimization method for radial forging process using ANN and Taguchi method

In this study, the artificial neural network (ANN) and the Taguchi method are employed to optimize the radial force and strain inhomogeneity in radial forging process. The finite element analysis of the process verified by the microhardness test (to confirm the predicted strain distribution) and the experimental forging load published by the previous researcher are used to predict the strain distribution in the final product and the radial force. At first, a combination of process parameters are selected by orthogonal array for numerical experimenting by Taguchi method and then simulated by FEM. Then the optimum conditions are predicted via the Taguchi method. After that, by using the FEM results, an ANN model was trained and the optimum conditions are predicted by means of ANN (using genetic algorithm as global optimization procedure) and compared with those achieved by the Taguchi method. The optimum conditions are verified by FEM, and good agreement is found between the two sets of results.     

基于线性疲劳累积损伤理论的直齿圆锥齿轮传动可靠度计算

线性疲劳累积损伤可靠性理论认为零部件的可靠度取决于抗疲劳损伤强度大于疲劳损伤量的概率,本文将此理论应用于直齿圆锥齿轮传动的可靠性设计,建立单级载荷谱工况下可靠度计算模型,通过分析和计算直齿圆锥齿轮设计算例,结果验证了基于线性疲劳累积损伤理论的可靠度计算模型在直齿圆锥齿轮传动可靠度计算中的可行性与合理性,为机械零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

一种基于参数影响的数据驱动下的疲劳寿命预测方法

金属构件的主要失效方式是在循环载荷作用下的疲劳破坏,因此金属构件的疲劳寿命预测对于保证结构安全性和可靠性十分必要。能量法是一种既能用于低周疲劳寿命预测,也能用于高周疲劳寿命预测的方法,其以寻找有效的显式能量损伤参量为手段,结合适当的损伤积累方式进行寿命评估。针对材料疲劳寿命预测问题,提出一个基于能量法和人工神经网络算法的疲劳寿命预测方法。为了达到反映不同加载路径影响的目的,从转动惯量的角度引入两个路径相关参量。使用基于应变控制的九种材料的疲劳试验数据对提出的神经网络模型进行训练、测试。结果显示模型对训练数据和测试数据均有良好的预测精度,并可对单轴加载、多轴加载、高周疲劳和低周疲劳寿命进行有效预测,表明本模型在多轴疲劳寿命预测方面具有较广泛的适用性。     

A new definition of complexity factor of cold forging process

This paper aims at a new definition of complexity factor based on strain, peak load and die fill state using finite element method (FEM). Since complexity factor indicates the forging difficulty of cold forging parts, larger complexity factor means greater strain, higher peak load and tends to cause incomplete die fill. Various geometric profiles of parts have been discussed and the relationships of complexity factor and maximum effective strain, peak load and die fill were investigated by FEM. In comparison with the existing definition of complexity factor, the newly proposed complexity factor can reflect the forging difficulty more reasonably.     

疲劳损伤在线预报的研究

对机械系统主要零部件实施疲劳过程在线预报，保证系统的安全性和可靠性，有重要的实际工程意义。以神经网络和局部应力应变法为基础，建立了一个疲劳损伤在线预报方法。该方法使得局部应力应变法不仅应用在设计阶段，而且可以根据实际载荷进行疲劳损伤的在线计算，从而进行疲劳破坏的预报。     

Aero-engine blade fatigue analysis based on nonlinear continuum damage model using neural networks

Fatigue life and reliability of aero-engine blade are always of important significance to flight safety.The establishment of damage model is one of the key factors in blade fatigue research.Conventiona...     

随机恒幅循环载荷疲劳可靠度异量纲干涉模型

用于与时间无关的失效模式(例如静强度失效)的失效概率或可靠度计算的"应力-强度干涉模型"已很成熟,但要将干涉分析的概念与方法应用于与时间相关的失效模式(例如疲劳、磨损和腐蚀等)还存在许多困难,即使对于存在不确定性的恒幅循环载荷下的疲劳可靠性问题,目前也还没有像静强度应力-强度干涉模型那样简单、直接、有效的方法及数学模型.在概率统计平均的意义上重新解释传统的两个随机变量干涉分析的基本概念及模型,将干涉模型解释为载荷加权平均模型.具体地讲,就是将应力-强度干涉模型解释、拓展为强度超越(载荷)概率的(载荷)统计加权平均模型,或给定应力下的条件失效概率的随机载荷加权平均模型.这样,传统上只能应用于相同量纲随机变量(例如应力与强度)的干涉模型就可以拓展应用于具有不同量纲随机变量(例如应力与寿命)的情形,例如随机载荷下的疲劳失效概率(寿命小于指定值的概率)或可靠度(寿命大于指定值的概率)计算.应用这样的模型,可以很方便地根据几个确定性恒幅循环载荷下的疲劳寿命分布,预测随机恒幅循环载荷作用下的疲劳失效概率或可靠度.     

An integrated computer-aided decision support system for die stresses and dimensional accuracy of precision forging dies

Precision forging is a field in which decision support systems can be effectively and widely applied and depends on knowledge and rules derived from the past experience of forging die design engineers. Precise components are becoming quite important in attempts to reduce cost and improve reliability. There are thus many application areas in which the rules themselves become inherent to the parts or the processes. In forging die design, dimensional accuracy is one of the main goals. The load carrying capacity and life of any forged product is greatly affected by its dimensional accuracy. To predict the precise dimension of the part and determine the die dimension for precision forging, it is necessary to analyze the factors which affect dimensional accuracy. Dimensional evolution of die and product should be analyzed at each stage of forging. In this study, both radial and tangential stresses are encountered in the determination of die stresses since cylindrical workpieces were used. In order to sustain dimensional accuracy of the forging die, differences between the forging product and the die insert such as elastic die expansion and product contraction are presented.