高温多轴变幅疲劳损伤累积

为进行高温多轴变幅疲劳寿命预测,以应力幅作为损伤变量,采用经典的Chaboche模型进行多轴疲劳损伤计算.多轴加载下等效应力的确定是根据单轴加载下的本构关系,利用多轴等效应变求出等效应力.修正Chaboche疲劳累积损伤模型中应力指数表达式的形式,根据Chaboche损伤累积模型,求解变幅加载下的疲劳损伤.推导出多级加载的Chaboche疲劳损伤累积公式,将其用于变幅加载块的疲劳损伤估算.寿命预测结果与试验结果接近,误差基本在2倍因子之内,说明了寿命估算方法的可行性.     

基于损伤累积理论的多轴疲劳寿命预测方法

为估算工程构件的疲劳寿命,建立一种基于损伤累积理论的多轴疲劳寿命预测方法.利用有限元法和疲劳损伤累积理论对6种损伤参量进行修正,计算得到在单轴、双轴比例、双轴非比例、三轴比例和三轴非比例循环载荷作用下疲劳损伤累积规律,建立一种幂指数形式的损伤演化方程,估算疲劳寿命,并与试验结果进行比较.计算结果表明:单轴疲劳载荷作用时,损伤累积规律是线性的;多轴疲劳载荷作用时,损伤累积规律是非线性的;由这种方法预测的双轴比例、非比例加载的疲劳寿命与试验值吻合得很好.得到一种可解决三轴非比例加载疲劳问题的寿命预测方法,这种方法所需由试验确定的常数少.     

缺口件疲劳损伤累积规律的研究

为解决传统疲劳方法对于缺口件疲劳寿命估算不准确的问题,引入疲劳损伤累积的概念.利用有限元分析方法,计算了中心圆孔试件在4种疲劳载荷作用下缺口处的应力-应变响应.采用坐标变换的方法得到缺口处在4种疲劳载荷作用下任意材料平面上的应力、应变分量.选取6种损伤参量进行研究,计算得到6种损伤参量随截面位置的变化情况,进而可以确定最大疲劳损伤.为了获得6种损伤模型的累积规律,计算在不同循环内的最大累积损伤,进而获得最大疲劳累积损伤与循环次数的关系.结果表明:中心圆孔缺口件在4种疲劳载荷作用下6种损伤模型的累积规律都为线性.以该结论为基础可估算缺口件的疲劳寿命.     

基于有限元的波纹钢腹板组合箱梁疲劳损伤分析

针对波纹钢腹板组合箱梁（以下简称箱梁）的抗弯性能进行有限元分析,分析箱梁的静力位移、应力和应变结果,建立箱梁破坏损伤机理并得到应力薄弱点。同时,根据有限元分析结果,进行箱梁局部应力应变分析,得到箱梁不同水平下的疲劳寿命。最后,结合疲劳损伤和疲劳断裂理论进行箱梁的疲劳裂纹扩展行为及破坏过程和寿命预测研究,分析了正弦波疲劳荷载作用下箱梁中的钢腹板、PBL剪力连接件以及钢板翼缘等部件的疲劳裂纹萌生及寿命预测结果与试验结果吻合较好。研究表明：根据美国规范AASHTO2004中C类标准进行工程设计和疲劳寿命估算与试验符合较好,同时采用Palmgren-Miner线性累积损伤疲劳准则能有效地计算变幅疲劳载荷下箱梁的疲劳损伤及断裂破坏过程,为实际工程中箱梁疲劳性能设计提供参考。     

雨流计数法与概率分布拟合在疲劳寿命估算中的应用

采用雨流计数法对一桁架节点的疲劳应力谱进行统计处理,得到各应力幅与相应的应力循环数,并对该计数结果进行Weibull概率分布拟合.基于Miner线性疲劳累积损伤理论,使用雨流计数结果和概率分布拟合结果对桁架节点的疲劳寿命进行估算.结果表明,雨流计数法与概率分布拟合法的联用对结构的疲劳寿命估算较为真实可靠.     

高速列车座椅疲劳可靠性分析

以高速列车座椅为研究对象,使用有限元软件ANSYS Workbench,结合IEC61373-1999标准中的功率谱密度函数对座椅进行随机振动数值仿真分析,选择座椅材料的P-S-N曲线及相关参数数据,针对不同设计尺寸下的座椅结构,采用Miner线性累积损伤理论分别进行累积损伤疲劳寿命计算。在电动振动试验台上对座椅进行模拟长寿命试验,仿真计算结果和试验结果具有良好的一致性,验证了疲劳寿命仿真分析的有效性。     

基于改进雨流法的复合材料薄壁结构随机声疲劳寿命估算

复合材料薄壁结构在强噪声载荷下发生大幅值非线性响应,结构内部产生的复杂应力严重降低了结构的疲劳寿命。用有限元方法预测复合材料薄壁板在噪声载荷下的非线性随机响应,通过层合板理论和冯卡门大挠度方程建立运动方程。在结构热声激振非线性响应分析基础上,采用改进的雨流循环计数法对应力响应时间历程进行疲劳循环计数,结合线性损伤累积理论和S-N曲线估算板的声疲劳寿命。以石墨环氧材料为例,计算得到了有限带宽高斯白噪声作用下的非线性响应和疲劳寿命。结果表明,固支板的寿命比简支板的寿命短。     

疲劳极限小样本评估方法

为了能够以少量的疲劳实验数据推定均值S-N曲线同时更好地评估材料疲劳极限,提出了使用小样本数据评估疲劳极限的方法.基于JSME建议的小样本疲劳实验方法获得14个应力-寿命数据;假设在不同的寿命下疲劳强度的分布与寿命无关且近似相同.基于线性累积损伤原理,将S-N曲线中折断点的应力数据等效换算为一组应力,根据换算后的应力值确定均值S-N曲线的最佳转折点寿命Nc后获得了均值S-N曲线和疲劳极限的分布.疲劳极限的评估结果表明,所提方法的评估结果与JSME建议的方法相比具有更高的置信度,因此该方法能更好地对小样本数据下的疲劳极限进行评估.     

随机恒幅载荷下结构疲劳累积损伤的概率模型

概率疲劳累积损伤理论是产品可靠性评估与疲劳寿命预测的核心问题,其焦点是瞬时累积损伤及临界损伤的概率分布特性。从应力与疲劳寿命的基本关系(即S-N曲线方程)出发,根据应力的概率密度函数推导出疲劳寿命的概率密度函数;基于Miner理论建立了一种适用于疲劳可靠性分析的概率疲劳累积损伤模型;通过具体实例对所建模型的有效性进行验证和分析。结果表明:该模型能够很好的反映外因(载荷特性)及内因(材料疲劳性能参数)对产品累积损伤分布规律的影响,为产品的可靠性设计及疲劳寿命预测提供了理论依据。     

平板电磁成形中匀压力线圈失效分析

电磁成形过程中,成形线圈受应力场、温度场及电磁场综合作用。采用有限元分析软件ANASYS进行磁场-温度场,磁场-应力场耦合分析,综合考虑应力、载荷条件与疲劳强度系数等疲劳影响因素,基于线性累积损伤理论和随机Miner准则,使用Fatigue Tool疲劳分析工具对线圈进行疲劳寿命估算,并根据分析结果对线圈结构参数进行了改进,对比原始均匀压力线圈,改进后线圈寿命有所提高。     

深海热液采样阀耐高压塑料阀芯研究

为了维持深海采集的热液样品压力,提出了一种耐高压热液采样阀设计方案.针对阀芯在高压差下易发生塑性变形甚至断裂的问题,基于有限元模型仿真分析了不同结构的塑料阀芯应力分布,探讨了不同截面的应力变化情况.分析结果表明,O型圈沟槽尺寸和R2是影响阀芯应力分布的主要因素.实验研究了阀芯顶端的静态变形,阀芯变形的仿真结果与实验结果基本吻合,间接验证了应力分析的结果,表明使用优化结构阀芯的采样阀能够满足深海高压使用要求.     

Flow and cavitation characteristics of water hydraulic poppet valves

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷａｔｅｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｈａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆｒｉｅｎｄｌｉｎｅｓｓ ,ｓａｆｅｔｙ ,ｅｔｃ .ａｎｄａｔｔｒａｃｔｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｎｏｗａｄａｙｓ[1] .Ｐｏｐｐｅｔｖａｌｖｅｓ ,ｊｕｓｔａｓｉｎｏｉｌｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍ ,ａｒｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｗａｔｅｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｂｅｃａｕｓｅｏｆｌｏｗｖｉｓｃｏｓｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｖ…     

新型气动比例压力阀的建模研究与特性分析

为满足电-气比例/伺服系统的应用需要,设计一种由比例电磁铁、活塞式阀芯及两位三通的阀体构成的直动式气动比例压力阀,并建立该比例阀的非线性数学模型.对于比例电磁铁,采用集总参数模型来描述电磁特性,模型参数由FEM分析得到.结合机械及气路的物理特性,分别对上、下阀芯的运动特性、阀体内的气体流动及热力学过程进行建模分析,保证了上、下阀芯的运动独立性.通过仿真对下阀芯的黏性摩擦系数、反馈通道的直径以及气源压力等影响比例压力阀的压力响应特性的因素进行分析,并设计一种比例压力阀的性能测试系统以验证模型的正确性.仿真与实验结果呈现良好的一致性,模型能够预测不同阶跃输入信号下该比例阀的压力响应过程.     

一种基于结构预定寿命的可靠性设计方法

针对水轮机转轮结构,研究了产品在设计阶段进行结构预定寿命可靠性设计问题。根据P-S-N曲线指定寿命下的疲劳强度概率分布和由试验得到的水轮机不同工作水头下载荷应力幅值概率分布函数,按照应力强度干涉理论,给出了预定寿命下水轮机许用水头的一种计算方法和转轮结构在指定寿命下的合理设计方法。     

基于MonteCarlo法管道连接法兰泄漏概率计算

运用有限元软件Ansys对螺栓法兰接头进行模拟,得到了在预紧和操作工况下垫片的应力分布,计 算出不同内压工况下垫片的应力。采用MonteCarlo法在管道工作压力不断波动时进行可靠性分析,创建极限方程 并根据极限方程应用大型软件Matlab以变量的分布类型对变量进行反复随机抽样,计算出不同工作压力下螺栓法 兰泄漏的概率。分析结果表明,工作压力的波动产生的附加载荷对螺栓法兰泄漏会产生很大的影响,必须加以足够 的重视。     

柱塞泵密封圈有限元分析

用有限单元法对柱塞泵密封圈进行了分析,获得了橡胶密封圈与柱塞间接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明:橡胶密封圈在工作介质压力的作用下,有"偏离效应"的存在,即在密封圈的接触宽度上,唇部受拉伸,根部受压缩,主密封在靠近唇部位置;同时,主密封带的位置不随工作介质压力的变化而变化,且最大接触应力与工作介质压力之比为1 23。为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据。     

关于锥阀流体力补偿的研究——突缘结构对流体力补偿效果

为了解决锥形阀的流体力的补偿问题,一些带有各种补偿结构的锥形阀广泛地应用在液压装置中、本文通过改变所设计的锥形阀的顶角、补偿结构的突缘外径、突缘与阀座间的距离、下流阀室内的开扩角等有关参数的大小的实验中、清楚地探明了在外向流及内向流情况下,上述有关参数对锥形阀的流量特性、锥形阀的轴向特性、气穴产生的界限及其噪声等方面的影响程度。从而为开发高性能的锥阀提供了大量的实验数据和可取的锥形阀的形状,并且在理论上也进行了充分而深刻的分析。     

基于CFD的液压锥阀内部流场的数值模拟分析

液压锥阀是流体传动与控制技术中重要的基础元件,锥阀内的流场特性直接影响阀的性能.按照实际使用中的插装型锥阀的参数,建立了锥阀的三维几何模型,利用CFD软件对流体在锥阀内的流动状态进行了仿真计算和可视化分析.在对锥阀内部流场的仿真过程中,使用了自适应网格技术,有助于提高解的精度.所得结果为阀的设计和性能优化提供一定的理论依据.     

模压工艺对CF+G/PEEK复合材料力学性能的影响

采用模压法制备了碳短纤维和石墨混合填充聚醚醚酮复合材料,以拉伸强度和冲击韧性作为力学性能评价指标,探讨和分析了制备工艺对CF+G/PEEK复合材料力学性能的影响,优化出了较佳的模压制备工艺参数。实验结果表明,较佳的模压制备工艺参数为:为加热温度390℃、保温时间20min、保压温度320℃、保压压力43MPa、保压时间15min。     

Effects of spinneret structure on poly-ether-ether-ketone fibers by screw extrusion

According to the characters of poly-ether-ether-ketone (PEEK) plastic, the spinnerets with three kinds of different structure were designed. The effects of spinneret structure on the melt spinning conditions, melt flow instability of the screw extrusion, and the performance of PEEK fibers were studied. The results show that the appropriate screw extrusion temperature is 370-385℃. The PEEK fibers extruded using the spinnerets with L/D=6,8 holes and 0.5 mm in diameter have better performances. The performances of PEEK fibers are related to the diameter of the spinneret hole. Increasing the L/D value of the spinnerets can not always improve the surface quality and the performances of PEEK fibers. The extrusion pressure is about 50% of that of the spinneret with 12 holes and 0.3mm in diameter.