含表面裂纹的K形管结构应力强度因子分布研究

K形管结构是桁架臂起重机臂架重要的承载结构,随着起重机工作时间的增长,尤其是临近使用寿命极限时,其焊趾线区域会存在萌生裂纹的可能并扩展。因此,研究含裂纹的K形管的力学特性具有重要意义。利用ABAQUS软件建立了起重机桁架臂K形管结构的有限元模型,并考虑了焊缝影响与表面裂纹,对有限元模型进行力学分析,提取了裂纹尖端节点的应力强度因子,得出了K形管焊缝周围表面裂纹应力强度因子随几何参数的分布规律。通过分析可知,K形管在腹杆受单向拉力的条件下,腹杆与弦杆的外径尺寸对K形管表面裂纹应力强度因子影响较大,腹杆壁厚、腹杆与弦杆之间夹角则影响较小,为桁架臂起重机的抗断裂设计提供了数据参考。     

平衡轴力作用下K节点焊缝周围应力分布规律

首先建立了焊接K节点的有限元分析模型,计算了承受平衡轴力作用下的K型管节点在焊缝周围的应力分布情况.然后通过对420个K节点模型进行的参数分析,研究了表征K节点的几个主要几何参数对热点应力分布规律的影响.通过模型分析,发现在平衡轴力作用下K型管节点焊缝周围应力分布情况是要受几何参数影响的.在几何参数不同的情况下,热点应力的位置会在冠点和鞍点之间发生移动.由于热点应力处是疲劳裂纹出现的位置,因此K节点疲劳断裂过程是要受到几何参数影响的.     

基于有限元法的桁架节点搭接接头应力集中分析

应力集中对桁架节点处疲劳寿命影响显著,焊缝处几何形状不规则,易产生应力集中,可能导致结构破坏。为了研究结构的几何尺寸和焊缝的几何形状对焊缝处应力集中系数的影响,将总应力集中系数分解为焊缝几何应力集中系数和热点应力集中系数的乘积形式。用有限元方法分析焊缝长度、焊缝熔深、弦杆厚度和焊脚尺寸对几何应力集中系数和热点应力集中系数的影响,并拟合经验公式。结果表明:弦杆厚度对应力集中影响不大,焊缝截面形状和焊缝长度对应力集中有一定影响。     

轴力作用下TT节点焊缝周围应力分布规律研究

对焊接管节点疲劳寿命的估计,一般是通过计算其焊缝周围的热点应力幅的大小并结合S-N曲线确定.对管节点焊缝周围热点应力大小和这个区域内应力分布规律进行研究,可以预测节点在疲劳失效前所能承受的疲劳载荷循环次数以及疲劳裂纹萌生位置和扩展趋势.文中建立焊接TT管节点的有限元模型,采用ABAQUS软件分析100个不同几何形状的TT管节点在承受轴向拉力作用下其焊缝周围的应力分布规律.通过对模型的分析结果,得到几何参数对热点应力区域内应力分布规律的影响情况.     

白光散斑法用于K型管接头模型应力分析

介绍了白光散斑法用于承受面外弯曲载荷K型管接头模型的应力分析。试验得到了较大尺寸三维模型的全场条纹图,采用逐点法确定它的条纹级数,对四种模型进行了应力分析,确定热点位置和应力集中系数大小,研究焊缝趾部对应力集中系数的影响。试验结果与电测、有限元计算结果进行比较的一致性证实试验结果是可靠的,试验方法是行之有效的;焊缝趾部使主、支管应力集中系数有不同程度的下降。     

焊接接头的应力集中及其对疲劳强度的影响

由统计的方法得到焊接接头的几何尺寸,用理论计算确定不同焊接接头形式在不同余高下焊缝处的应力集中系数,并从应力分析的角度研究应力集中对铝合金轴向疲劳强度的影响。本研究结果可供铝合金焊接结构的强度设计参考。     

压力容器表面凹坑应力集中的试验研究

本文对在役压力容器表面凹坑的实验作了介绍,分析了凹坑处应力集中系数与凹坑几何参数之间的关系,给出了最大应力集中系数和应力分布的经验公式。     

起重机桁架臂疲劳裂纹形成寿命影响因素分析

起重机桁架臂结构复杂、载荷多样,由于焊接质量或应力集中的影响,臂架部分危险区域处于弹塑性变形阶段,采用应变参数进行分析是比较合理的。以起重机桁架臂疲劳裂纹形成阶段为研究区间,应用局部应力应变法,结合修正Neuber法,建立起重机疲劳裂纹形成寿命算法模型,并对影响疲劳裂纹形成寿命的三个主要因素进行了分析对比,并进行了起重机K型节点疲劳寿命试验。当材料一定的情况下,应力集中系数对疲劳裂纹的形成寿命影响最大,其次是平均应力。针对影响因素大小,提出了桁架臂空间结构优化建议和工艺处理改善措施。     

不同横截工况下掘进机驱动处焊接疲劳寿命分析

针对掘进机横截工况下履带架驱动处焊接残余应力对疲劳断裂的影响,建立了掘进机横截时系统的力学模型,采用Matlab汇编语言计算出不同横截角下履带架所受侧向力;应用有限元方法,模拟了履带架驱动处焊接残余应力的分布规律。基于以上分析,并结合等效结构应力法对不同横截角下驱动处疲劳寿命进行了分析比较。结果表明当横截角为5°时,履带架所受侧向载荷最小,驱动处焊缝的疲劳寿命最大。     

轴、弯载荷下完全叠接K型管节点的应力集中系数研究

对大型完全叠接K型管节点试件分别承受轴向荷载和平面内弯曲荷载时的应力集中系数进行了实验测试,通过数值分析,得到了完全叠接K型管节点承受这两种基本荷载作用时焊缝周围的应力集中系数分布情况,分析结果与实验数值相吻合,结果表明在轴向荷载和平面内弯曲荷载作用下,斜管与叠管交接处的应力集中现象比较严重,而主管相对安全,这对指导工程设计是非常有益的。     

桥式起重机主梁焊缝有限元计算子模型

桥式起重机主梁焊缝是易产生应力集中和疲劳裂纹的部位。采用板单元的主梁整体模型中焊缝高度尺寸比板单元尺寸小很多，其计算结果不能反映焊缝的应力分布状况。运用“板到体子模型”法，精确得出主梁跨中焊缝处的应力分布状况，计算结果与实际情况相符，表明子模型法是分析结构局部应力集中的有效手段。     

构架管接头焊缝参数对疲劳缺口应力的影响

为了克服整体法进行焊接结构强度设计时造成的母材强度过剩,焊缝强度不足的问题,采用局部缺口应力法,分析了焊缝各局部参数对疲劳应力的影响程度;目的是在不改变整体结构参数的前提下,通过优化焊缝设计参数,实现焊接结构疲劳强度的提高。文章以某动车焊接构架为研究对象,建立了横梁管焊接接头的多尺度模型。以参数化的1mm虚拟缺口模型分析了各焊缝参数变化以及砂轮打磨半径对于缺口应力集中系数的影响规律,结果表明焊趾角度的影响较焊喉深度更为显著,而砂轮磨削的最佳半径为6mm。以构架整体模型分析了焊接接头在各疲劳工况下的实际受力情况,联合各向缺口应力集中系数并采用形状改变能密度准则计算了管接头焊趾处的多轴等效缺口应力。通过与原焊缝设计参数相比较,减小15°的焊趾角度能够降低10%的疲劳缺口应力,6mm的磨削半径则能够降低超过20%的疲劳缺口应力。     

大吨位汽车起重机车架后段与固定支腿新型连接方法

车架后段与固定支腿连接处是起重机吊重作业时主要受力部位,且此连接处由于截面突变而产生应力集中(应力集中是连接处发生破坏主要原因),在薄弱地方加强这一传统方法不能从根本上避免应力集中;本文介绍一种在空间上避开应力集中的新型连接方法:首先,在车架后段和固定支腿之间通过一整板实现其整体连接,避免把焊缝布置在高应力处;其次,通过结构圆弧过渡和应力集中点处挖孔,避开应力集中点,分散应力集中影响;再次,根据应力梯度分布,对连接处进行梯度加强,使各部分材料得到充分利用;最后,运用薄板厚板缓过渡对接技术和间接开槽释放焊接残余应力方法提高焊接可靠性。     

TZC1350履带起重机塔臂结构系统研究

大型履带起重机是一种重要的起重运输机械,开发研制拥有自主知识产权的起重机设备对提升企业竞争力具有重要意义。文中研究了TZC1350履带起重机塔臂结构,分别对塔臂的载荷、临界力以及稳定性进行了讨论,给出载荷和临界力的计算公式。并通过有限元分析讨论塔臂的应力和位移分布情况,为TZC1350履带起重机的结构设计提供理论支持和设计数据。     

300 t履带起重机臂架应力分析与测试

履带起重机臂架是重要的承载构件,变截面处承受轴向载荷和弯矩引起较大应力,在长期使用过程中易存在开裂的可能。为深入了解工作状态中臂架结构实际受力情况和应力分布规律,对300 t履带起重机的标准型主臂进行实车应力测试,获取典型工况下危险截面测点应力值。根据该起重机的常用载荷工况,采用非线性计算方法对不同工况下的起重臂架进行有限元分析,通过对结果分析,确定顶节、标准节、底节附近的3个危险截面,汇总各工况下3个危险截面上4根弦杆的最大应力,分析应力分布变化趋势。由此确定测点布置,并根据规范,制定臂架应力测试的试验方案,通过获得的静态和动态测试的应力数据,与有限元结果对比,表明了有限元模型的有效性。     

基于等效结构应力法对含错边构件的疲劳性能分析

错边缺陷是焊接构件中最常见的缺陷，不同的参数条件会对其产生不同的影响。本研究在焊接构件焊根位置处进行打磨和未打磨处理，对不同错边高度的焊接构件施加不同大小的载荷，以此作为变量探究错边缺陷构件的疲劳性能。基于等效结构应力法，提取焊缝两侧关键节点的等效结构应力，计算应力集中系数和疲劳寿命。仿真结果表明：拉伸载荷相同时，焊缝错边量越大，应力集中系数对构件疲劳性能的影响越明显；拉伸载荷不同时，焊缝错边量越大，疲劳寿命的变化趋势越平缓。同时将不同错边高度的焊缝代入实际工程结构中进行验证，其结果与仿真结果相似。综合上述结论，在实际焊接过程中，需要控制焊接构件的错边高度在合理范围之内，并减少焊根对构件疲劳性能的影响。     

移动载荷作用的复杂箱型梁端部构形优化

装配式建筑构件综合安装和冶金生产线常用的起重机箱型主梁端部变截面焊缝处存在明显应力集中,在变载荷作用下,会产生疲劳裂纹的构形不合理问题。以起重机箱型主梁为研究对象,建立了合理的有限元主梁参数化模型,并对其进行静力学分析。并通过有限元软件模拟箱型梁在移动载荷作用下的瞬态响应,得到箱型梁跨中的位移响应和端部应力响应。最后根据分析结果,采用热点应力法构建端部最大应力表达式,在保证箱型梁质量增加较小以及其他约束条件下,以端部应力最小为优化目标,建立优化模型,通过优化使箱型梁端部应力满足强度条件。将优化方案与初始方案对比,验证了优化方案的可行性。     

U形切槽梁准脆性材料力学双参数测试法

提出用变化U形切槽根部圆角半径的纯弯曲梁或三点弯曲梁同时测试准脆性材料断裂韧度和抗拉强度的方法.其测试原理为:首先对U形切槽二等分线上的弹性张开应力在断裂过程区长度上积分,再除以该长度,得到平均应力;然后用非局部应力法和平均应力得到含有断裂韧度和抗拉强度的破坏准则;将材料试验机测得的几组U形切槽梁的临界载荷代入平均应力破坏准则,得到有关这两个力学参数的超定方程组,再用恰当的数值方法求解.用此力学双参数测试方法必须知道U形切槽梁相应的应力集中系数,为此分别给出纯弯曲和三点弯曲U形切槽梁在宽范围内的应力集中系数,它们扩充和改进了现有应力集中系数手册中的有关数据.利用相关文献中的U形切槽梁实验数据验证了建议的测试方法是可行的.     

平封头应力释放槽区的应力集中系数

由于平封头与筒体连接部位几何不连续,易产生应力集中,导致疲劳强度降低,工程上往往采用设置应力释放槽或过渡圆角的方法解决。引入影响带应力释放槽的平封头与筒体连接处应力集中系数的无量纲参数,利用ANSYS有限元分析软件和SPSS数据统计分析软件,对平封头与筒体连接部位局部应力的分布规律进行研究,找出平封头厚度、筒体直径、筒体厚度、应力释放槽几何尺寸与应力集中系数之间的定性和定量关系,为工程上确定应力释放槽的几何尺寸提供指导。研究结果表明,应力集中系数与结构几何尺寸之间的定量关系式符合工程应用的精度。     

125t吊具回转起重机吊叉应力分析

应用有限单元法，对吊具回转起重机的关键部件吊叉进行分析，较准确地掌握了吊叉的应力分布规律，求出工作载荷作用时吊叉危险截面上应力集中系数，从而提高了吊叉设计的可靠性。