桥式起重机主梁端部优化方法研究

在桥式起重机金属结构的定期检查中,经常在主梁端部过渡圆弧区域的焊缝位置发现裂纹,故在主梁的轻量化设计中需要考虑这一部位的疲劳特性。提出了一种基于热点应力评定主梁端部过渡圆弧区域疲劳特性的优化设计方法,通过有限元仿真计算获得了相应的热点应力集中系数表达式。以结构质量最小为设计目标,在静强度、静刚度、稳定性等常规约束基础上,加入了主梁端部圆弧区段疲劳强度的约束,建立了箱形主梁结构的优化模型。基于Matlab的比较实验证明,在轻量化优化设计中综合考虑端部疲劳特性,其结果具有更高的可靠性。     

轻型桥式起重机主梁焊缝疲劳寿命影响因素分析

轻型桥式起重机采用先进的优化设计理念,在保证主梁金属结构满足强度、刚度、稳定性的前提下实现减重以降低成本。主梁的损坏大部分是由于承载焊缝的疲劳失效引起,文中以等效结构应力法焊趾疲劳理论为基础,采取数值模拟方法对轻量化主梁焊缝进行疲劳寿命分析,对影响其寿命的因素进行了规律性研究,并推荐主梁承载焊缝的最优形式,研究结果对于箱形梁承载焊缝的可靠性设计具有一定的参考价值。     

基于Verity方法的起重机箱型主梁疲劳寿命分析

以某型号桥式起重机主梁为研究对象,对其进行应力分析并建立关键位置处包含焊缝细节的子结构。以T型焊接接头为例,通过有限元分析与试验对比的方式验证了Verity方法的网格不敏感性。采用Verity方法计算了主梁主要焊缝的等效结构应力,进而对主梁的疲劳寿命进行了分析。结果表明该起重机主梁结构的静强度和刚度都符合设计要求,主要焊缝具有很好的抗疲劳性能,符合设计要求,但比较而言下翼缘板与腹板连接处焊缝较易产生疲劳破坏。     

桥式起重机箱形主梁焊缝疲劳寿命研究

以某桥式起重机箱型主梁为研究对象,利用ANSYS软件对其进行静态分析,结果表明该起重机静强度以及静刚度均满足设计要求。依据英国标准BS7608,采用FE-SAFE疲劳软件,对主梁翼缘焊缝疲劳寿命进行分析,得出该起重机主梁下翼缘板与主腹板连接处的翼缘焊缝处疲劳寿命最低。并对该处采用不等边角焊缝模型进行对比分析,结果显示适当增加角焊缝一边的长度,且长边位于翼缘板上时,同一焊缝上两条焊趾处的疲劳寿命均有所提高,有助于改善焊接结构件的抗疲劳性能。     

基于MSC.Fatigue的安全带固定支架焊缝的疲劳强度分析及优化

以某型号座椅为例,基于材料力学、断裂力学和局部应力应变法给出了汽车座椅安全带固定支架焊缝的静强度和疲劳强度的计算模型。通过MSC.patran建立其有限元模型,并进行了静力学分析,分析结果揭示了焊缝的应力集中部位。在静力学分析的基础上通过MSC.Fatigue进行了疲劳强度分析,结果表明应力集中部位的疲劳寿命最低,构件的疲劳寿命主要受薄弱环节的疲劳状况影响。根据有限元仿真分析结果,提出了"安全区域"的概念,基于"安全区域"对焊缝进行了优化设计,结果表明断续段焊缝相对于连续全焊缝更加符合工程实际要求。     

补焊对5A06铝合金焊接接头力学性能的影响

以5A06铝合金焊接模拟件的一次焊接接头和二次焊接(补焊)接头为研究对象,通过拉伸试验、疲劳试验,以及对疲劳断口形貌观察,研究了补焊对该焊接接头力学性能的影响。结果表明:补焊会造成焊接接头力学性能的下降,其中静强度和中值疲劳强度下降明显;焊缝是接头拉伸强度与疲劳性能的薄弱部位,补焊会造成焊缝附近金属晶粒粗大。     

一种地铁ATC天线支架结构改进设计

分析了地铁ATC天线安装支架焊缝出现开裂和动应力较大现象的主要影响因素。采取改进设计ATC天线安装支架结构的方式,降低焊缝区域应力,提高ATC天线安装支架疲劳寿命。运用ANSYS进行了静强度和疲劳强度计算,根据静强度应力云图和疲劳强度Goodman曲线进行对比分析。分析结果表明:在同样加载条件下,改进后的ATC天线安装支架焊缝出现开裂和动应力较大处的最大应力大为改善。     

机车车辆转向架构架焊接疲劳强度评定的工程方法应用

参照了UIC 615-4规范(动力单元-转向架和走行机构-转向架构架结构强度试验)中的强度计算方法,对某B0转向架构架进行了模拟运营工况下的焊接疲劳强度的计算与分析.通过提取距离焊缝焊趾外侧2mm处的节点应力,分别对转向架构架的主体焊缝与驱动装置吊挂座、一系垂向减震器座、制动器座、牵引座的焊缝疲劳强度进行了校核,并绘制出Moore-Kommer-Japer疲劳曲线图.计算结果表明,该转向架构架在17个载荷工况下的静强度低于材料屈服极限,且构架的主体与各设备安装座的焊缝疲劳强度符合疲劳强度要求,具有较高安全裕量.     

MW级风机塔筒门框焊缝的强度分析

运用有限元分析软件ANSYS建立某MW级风力发电机塔筒门框的有限元模型,分析了其在极限载荷下的静强度; 同时采用热点应力法对门框焊缝进行疲劳分析,基于临界面理论计算热点应力,并利用雨流计数法和Palmgren-Miner线性累积损伤理论计算了门框焊缝的疲劳损伤,结果表明,门框焊缝的极限强度和疲劳强度均满足使用要求。     

激光焊接对TC4钛合金静强度与疲劳性能的影响

采用静拉伸与等幅疲劳试验,对TC4钛合金母材试样和激光焊接(聚焦焊后进行散焦焊接)试样的静强度和疲劳寿命进行了对比研究,得到了两种试样的静强度、中值疲劳寿命S-N曲线和95%可靠度下的安全寿命P-S-N曲线,并获得了两种试样在指定疲劳寿命106次循环下所对应的中值疲劳强度和安全疲劳强度。结果表明:与母材试样相比,激光焊接试样的静强度虽然有所提高,但疲劳寿命或疲劳强度却大幅降低。     

风电机组主轴疲劳强度优化

利用有限元模型分析,并根据轮毂中心处的极限载荷和疲劳时序载荷计算2. 5 MW风力发电机组主轴静强度和疲劳损伤强度,结果显示主轴的疲劳强度需要提高,基于结构刚度协调性开展优化设计研究,在保证主轴满足强度要求的同时,实现了轻量化设计。     

风力发电机组重要零/部件强度分析系统

为提高传统理论计算的效率和验证有限元分析的结果,根据强度计算理论,应用VC++软件开发了风力发电机组重要零/部件理论强度分析系统,应用该系统对连接螺栓、主轴、法兰以及焊缝的静强度和疲劳强度的计算,得到零/部件的相关理论参数,并将结果以数据形式输出.最后以螺栓疲劳应力模块为例,验证该系统的可行性.     

45t轻量化门式起重机的优化及局部屈曲研究

针对传统计算方法具有局限性,采用Ansys有限元软件对轻量化门式起重机进行不同工况下静力学分析,得到门式起重机在不同工况下的应力和挠度,从而判断门式起重机是否满足静强度与静刚度的要求。为了得到轻量化目的,将门式起重机主梁腹板和翼缘板变薄,有可能会造成主梁发生局部失稳。通过使用有限元方法对主梁进行线性屈曲和非线性屈曲分析,得到主梁局部失稳的临界载荷和临界应力,为判断主梁是否失稳提供依据,也为解决计算局部稳定性这一难题提供参考和可借鉴的方法。     

基于ANSYS的桥式起重机桥架结构设计及优化

针对桥式起重机桥架的轻量化设计问题,以跨度19. 3m、载荷10t的双梁桥式起重机箱型桥架在满载状态下的静强度和自振频率为分析对象。利用Creo软件建立桥架的三维实体模型,并无缝导入ANSYS Workbench中进行静态分析,通过对主梁中部危险截面和主梁与端梁连接处截面进行满载静应力分析,得到桥架的应力云图、应变云图。同时,以减少桥架的空间体积为目标进行结构优化,对优化后的桥架进行静应力分析和模态分析,验证桥架结构轻量化设计的合理性。     

MW级风电机组变桨柜的强度分析研究

针对兆瓦级风电机组变桨柜焊缝开裂问题,将多体动力学分析与有限元分析技术应用于变桨柜体强度分析中,对变桨柜进行了结构优化和强度评估。首先采用动力学分析软件Simpack对变桨柜总体结构进行了动力学建模和仿真分析,确定了变桨柜应力幅变化最大的危险位置,作为有限元分析的计算工况;接着采用有限元分析软件ANSYS对不同计算工况下的变桨柜及其支架进行了有限元建模与静强度分析;然后依据GL规范与国际焊接协会IIW规范,利用焊缝热点应力法,得到了变桨柜焊缝热点的外推应力,进而对变桨柜焊缝进行了极限强度评估;最后利用疲劳分析软件Fesafe并结合变桨柜疲劳载荷谱及焊缝的S/N曲线,对其进行了疲劳强度评估。研究结果表明:优化后的变桨柜焊缝的极限与疲劳强度安全系数均大于1,满足GL规范强度设计要求。     

汽车座椅骨架焊缝的疲劳寿命预估方法研究

针对座椅骨架的疲劳强度进行分析,尤其是骨架中焊缝的疲劳方法进行研究分析;首先建立座椅骨架及焊缝的有限元模型,分别基于Hypermesh软件,使用Block Lanczos法进行了计算模态分析,基于LMS Test.lab软件,使用锤击法进行了试验模态分析,对有限元模型进行校验,并确定了焊缝的材料属性;对校验后的有限元模型进行静力分析得出结构强度薄弱的位置,尤其是危险焊缝的位置;进而基于Ncode软件采用Miner损伤法则,在针对特定焊缝类型进行应力修正,计算出其疲劳寿命;根据企业的疲劳试验结果,对该方法进行验证分析,结果表明此疲劳计算方法对座椅骨架焊缝的寿命预估准确有效,为分析和改善该类座椅骨架的焊接寿命奠定了基础,为此类结构的设计与优化提供了参考.     

某铁路平板车车体强度的多标准联合仿真分析

车体强度对于车体的使用寿命及安全可靠性具有重要意义,国内外对焊接结构的疲劳分析理论与方法也较为完善,但是在同种载荷工况作用下,依据不同的标准技术方法及理论所得的疲劳强度分析也会有所偏差,准确分析车体的疲劳强度显得尤为重要。首先,采用UG、HyperMesh、ANSYS Workbench及HyperView软件的联合仿真平台,构建平板车车体的有限元模型;其次,参照EN 12663-1:2010标准技术要求,依据平板车的静载荷工况完成静强度分析;最后,为准确分析车体的疲劳强度,分别依据BS 7608:1993标准技术方法、AAR标准疲劳分析方法对其进行疲劳强度分析,研究对比不同标准技术方法下的累积损伤值大小,评估标准技术方法的最优选择。计算结果表明:车体的静强度与疲劳强度均满足设计要求,车体静强度下的最小安全系数为1.152;BS 7608:1993标准技术方法下车体疲劳强度的疲劳累积损伤最大值为0.165 7,AAR标准疲劳分析方法下的车体疲劳累积损伤最大值为0.064 9,将两者的疲劳累积损伤值对比后发现,BS 7608:1993标准技术方法下的疲劳累积损伤值较大,结合理论评估方法对比,综合分析表明,采用BS 7608:1993标准技术方法下的疲劳分析相对更全面,结果也相对更保守。     

铁路货车枕梁结构疲劳寿命对比研究

为优化铁路通用货车枕梁结构,以某型罐车为基础,利用有限元及疲劳计算方法,分析了目前通用的两种结构关键焊缝及部位的强度、疲劳寿命,通过计算结果对比分析及与试验结果的比较,说明用位移耦合的方法处理层合板焊缝是合理的,应力结果更趋近于真实值;证明了刚度协调是提高疲劳强度的重要措施,并依此提出了结构的优化方案.     

装载机工作装置结构强度分析与试验研究

为获得装载机工作装置载荷谱测点位置,全面评估工作装置的结构强度与疲劳强度。建立铲斗受力模型,利用六面体单元和接触单元对工作装置整体结构进行有限元建模,采用典型工况法对工作装置结构强度进行仿真和试验研究,结果表明仿真值与实测值基本吻合,两者误差在1.6%~7.3%之间,从而有效地确定了载荷测点位置区域。采用Goodman疲劳极限线图法对工作装置结构测点位置的疲劳强度进行评估,试验测点的应力仿真值和试验值都在Goodman曲线范围以内,表明结构满足疲劳强度要求。将静强度校核与疲劳强度评估相互结合,获得了一种较为完整的结构强度分析方法。结构强度分析与试验结果为装载机工作装置载荷谱测试与疲劳寿命分析提供依据。     

单轨列车电容柜模态分析及强度分析

建立了单轨高架列车顶部的电容柜有限元模型,进行模态计算并分析其动态特性.依据标准EN12663-1,分别设置了校验工况和疲劳工况.根据校验工况计算结果,对电容柜静强度进行校验.分别绘制柜体母材及焊缝位置的Smith形式修正的Goodman疲劳极限图,将节点的平均应力及应力幅计算结果以散点图形式绘制在图中,对疲劳强度进行校验.结果表明,该电容柜各阶振型变形量最大位置主要为顶部柜门、顶部纵梁及底座板;电容柜各节点最大应力均小于许用应力,设备静强度满足设计要求;计算散点均位于合理限制区域内,疲劳强度满足使用要求.