飞机管道疲劳性能仿真分析与试验验证

为解决实际工况中飞机管道疲劳性能问题，研究飞机管道安装应力环境下的疲劳寿命分析方法，首先，建立飞机管道有限元模型；然后，利用有限元软件ANSYS Workbench对不同轴向装配偏差情况下的管道进行模态分析以及谐响应分析；进而，提取出管道危险点应力幅值，利用材料的S-N曲线进行疲劳寿命预测。最后，设计不同安装应力情况下的管道共振疲劳试验，并对仿真结果进行验证。仿真和试验的对比结果表明：根据仿真和试验得到的管道发生断裂的位置一致，两者管道疲劳寿命循环次数契合，随着轴向装配偏差增大，管道疲劳寿命逐渐下降。     

孔底直线电机冲击器的冲击应力及疲劳仿真研究

孔底直线电机冲击器具有效率高、易于井下控制的优点,可广泛应用各种地质条件。这种新型冲击器钻进中直线电机定子和动子之间是往复直线运动的,在长期碰撞作用后,应力波会造成直线电机冲击器和部分关键部位(如减震槽末端)的疲劳破坏。采用Pro/E软件对直线冲击电机进行三维建模,然后基于疲劳寿命预测的相关理论,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,进行冲击应力和虚拟疲劳仿真分析,在较短的时间内获得电机冲击器的预测疲劳寿命、寿命安全系数及危险部位等信息。并根据仿真中问题,研究了采用特殊滑动轴承结构、增加薄壁壁厚和末端增加减震环的改进方法,有效地解决了冲击器疲劳强度和寿命问题。     

不同载荷灵敏度的股骨在全髋置换后的模态变化研究

基于股骨自适应再造理论，对具有不同载荷灵敏度的股骨在全髋置换后的自适应状况进行研究，利用有限元软件ANSYS8．1对不同载荷灵敏度的股骨在全髋置换后自适应再造进行了数值仿真。仿真结果表明，不同载荷灵敏度的股骨在置换后，在相同的载荷变化下和在相同的时间内，股骨的再造程度不同。在这一条件下，自适应再造过程中股骨的刚度、质量都有变化，且变化程度不同。在自适应仿真的基础上，以各时间段的具有不同刚度、质量的仿真模型，对其进行了模态分析，分析结果表明，不同载荷灵敏度的股骨在相同时间内模态变化程度不一样，分析结果表明，在全髋置换后的不同时期内应给予不同步态、步速的运动训练，对不同的患者在手术后的相同时期内也应该给予不同的运动训练。     

汽车悬架稳定杆连杆支架的疲劳仿真分析及结构优化

针对某型车辆常规耐久性试验过程中稳定杆连杆支架出现断裂的问题,对稳定杆连杆支架进行疲劳寿命分析和结构优化.首先运用ANSYS软件建立稳定杆连杆支架的有限元模型;然后基于静态有限元疲劳分析方法对连杆支架进行强度分析计算,并依据强度分析结果对稳定杆连杆支架进行疲劳寿命预测分析;其次根据等强梁理论对稳定杆连杆支架进行结构优化,支架截面由原来的等截面改为变截面,并对优化后的结构进行疲劳寿命预测;最后通过疲劳台架试验和裂纹断口分析,验证仿真分析结果.通过台架试验和仿真结果的对比可以得出,稳定杆连杆支架优化前后其疲劳寿命预测准确,优化后结构疲劳寿命符合预期.     

起升载荷下门式起重机主梁损伤与疲劳寿命预测研究

为研究起升载荷下门式起重机主梁的损伤和疲劳寿命,通过有限元软件ANSYS Workbench建立门式起重机主梁力学模型,采用nsoft疲劳分析软件对主梁的动静态力学特性和疲劳损伤进行了分析,采用nCode GlypWorks中的Rainflow模块对各载荷作用的应力时间历程进行雨流计数、载荷外推和叠加,采用nCode GlypWorks中的Stress Life模块计算主梁的疲劳寿命以及敏感性分析,得到不同工况下门式起重机箱型主梁应力和应变云图以及叠加后雨流直方图、主梁损伤直方图、裂纹—寿命关系曲线.研究结果表明:主梁的最大等效应力位置在跨中或端部以及主梁与支腿连接部位,易产生疲劳损伤;40t以上起重量是造成主梁损伤主要载荷;过载、残余应力和表面粗糙度均对主梁的使用寿命具有明显影响.冲击损伤仿真结果与计算结果较为接近,说明冲击损伤计算结果具有较高的可信度.     

基于瞬态动力学分析的波纹管结构优化

目的 优化波纹管结构尺寸,最大程度地减小波纹管的应力集中,提高波纹管的疲劳寿命。方法 利用ANSYS Workbench对真空灭弧室用波纹管进行参数化建模,对其耦合速度压力复杂工况进行瞬态动力学分析,借助DOE(Design of Experiment)技术对波纹管关键几何参数进行单目标优化设计,对优化结果进行强度校核和疲劳寿命计算。结果 优化结果符合设计要求,波纹管在耦合速度压力复杂工况下满足强度的同时,最大等效应力减小了28.8%,疲劳寿命由3 064次提高到32 260次。结论 优化后的结构有效减小了波纹管危险部位的应力集中,疲劳寿命得到提高。     

履带车辆传动轴疲劳寿命预测与结构改进

传动轴是履带式车辆传动系统的重要传动构件,由于测试方法和试验条件的限制,在设计传动轴的时候采用静强度设计理论,无法准确反映其在实际复杂任务工况条件下的动态响应性能,给动载荷作用下的机械构件寿命预测带来了很大困难,导致构件的实际寿命和设计寿命有很大的差距.基于ADAMS.ATV建立履带车辆行驶仿真平台,获得了传动轴在各种不同工况条件下的动态载荷.基于MSC.Fatigue疲劳寿命分析软件建立传动轴的疲劳分析模型,获得了传动轴的疲劳寿命,进而仿真分析不同结构对传动轴疲劳寿命的影响规律,对传动轴的结构进行改进.仿真预测实例验证了对复杂工况条件下传动轴进行疲劳寿命预测的可行性.对履带车辆构件结构优化问题进行了探索,研究方法和成果可以推广到相关机械工程领域,具有一定的指导意义.     

基于ansys的冷镦机曲轴疲劳寿命分析

本文主要是通过有限元软件对冷镦机曲轴进行疲劳寿命分析。首先对冷镦机滑台的运动情况进行仿真;再对冷镦机曲轴边界条件的分析,利用有限元软件ANSYS对冷镦机曲轴的进行应力应变分析,找出最危险的节点。通过对曲轴最危险节点进行疲劳寿命分析,进而对冷镦机曲轴的疲劳寿命进行评估,同时研究轴颈半径对曲轴寿命的影响,为冷镦机曲轴疲劳寿命研究提供了重要的参考。     

基于应力分析的车载低温绝热LNG气瓶的结构优化和疲劳寿命研究北大核心CSCD

为了使车载低温绝热LNG气瓶在服役周期内安全运行,对车载低温绝热LNG气瓶整体结构开展了各典型工况下的强度分析、结构优化和疲劳寿命预测,完成了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在5 g冲击下的全流程安全性评价。仿真分析了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在6种典型工况下的应力并对结构不连续处进行应力评定,基于整体结构的应力分析对后支撑结构进行了优化,并对最关键主承压结构内胆开展了疲劳寿命预测和评定。通过全流程的应力和疲劳分析、评定研究,结果表明:车载低温绝热LNG气瓶整体结构满足强度要求;通过后支撑的优化,应力最高降低了53%,在最恶劣工况下,应力变化幅值由优化前的78.2 MPa下降为优化后的1.3 MPa,后支撑的疲劳寿命大幅提高;整体结构的疲劳寿命远高于各工况的许用寿命。     

基于动力学仿真的高速曲柄压力机曲轴疲劳寿命分析

为了研究反向配置副滑块的高速曲柄压力机曲轴的疲劳寿命,对压力机的曲柄滑块机构进行了受力分析,根据达朗贝尔原理建立了机构的动力学方程,并对机构的位移闭环矢量方程进行一阶和二阶求导,分别得到了各构件的运动学方程和加速度方程。利用联立约束法联立运动学方程与动力学方程,并将所有方程组装成一个稀疏矩阵。通过MATLAB中的Simulink模块建立了机构的动态仿真模型,将求得的稀疏矩阵作为Function模块嵌入仿真模型中进行迭代求解。在考虑冲压力的情况下,快速、准确地求得了压力机曲轴的压力曲柄颈、支承颈和平衡曲柄颈处载荷随时间的变化规律。根据MATLAB/Simulink仿真得到的曲轴周期性载荷谱,利用Workbench软件对高速压力机曲轴施加载荷,并进行疲劳寿命分析。分析结果表明:曲轴的寿命满足设计要求,经历107次应力循环后没有出现明显损伤,最小疲劳安全系数为1.09。曲轴轴颈(即压力曲柄颈、支承颈和平衡曲柄颈)载荷根据运动学参数求得,可以真实地反映出速度、加速度和惯性载荷之间的关系,为压力机曲轴、曲轴支撑结构和动平衡结构设计及压力机下死点精度的研究提供重要的理论依据。疲劳寿命分析中的载荷变化规律根据数学模型迭代求解得出,分析结果更加接近实际,为压力机曲轴的实际应用提供参考。     

钢丝绳拉伸疲劳寿命仿真分析与试验研究

为研究钢丝绳在拉伸载荷下的疲劳寿命预测问题,以6×36 WS结构钢丝绳为研究对象,建立了钢丝绳的有限元模型,仿真分析了其在轴向拉伸载荷下的应力分布。对仿真结果中应力最大的钢丝进行拉伸疲劳试验,得到钢丝试件的载荷寿命曲线。在此基础上进行了钢丝绳疲劳寿命的仿真分析,并通过钢丝绳的疲劳试验进行了验证。钢丝绳疲劳仿真结果表明,在轴向拉伸载荷作用下,最大应力位于相邻两个绳股接触区域,对应的此处区域疲劳寿命最短。钢丝绳疲劳寿命仿真与试验结果具有较好的吻合度,由仿真数据拟合的载荷寿命曲线为钢丝绳疲劳寿命的预测提供了依据。     

液体黏性软启动装置输出轴的有限元分析

针对液体黏性软启动装置的工作特点,要求输出轴传动力矩和输出转速变化范围较大,轴变形应该保持在较小范围内,输出轴的性能对液体黏性软启动装置正常工作有重要影响,需要对输出轴的结构作进一步分析.通过建立液体黏性软启动装置输出轴的Pro/E三维模型,采用有限元软件ANSYS Workbench对启动装置的输出轴进行有限元分析,确定输出轴的变形和应力状况,计算输出轴的模态和疲劳损伤.仿真结果表明：输出轴损伤最大部位位于较粗轴端键槽一侧.提出了一些改进措施,为液体黏性软启动装置输出轴的结构设计和疲劳寿命估算提供参考依据.     

髋关节置换用股骨假体材料的研究与应用

半髋和全髋股骨假体置换式在临床应用研究过程中，出现一系列亟待解决的诸如关节形状，固定方式，假体的松动，断裂等问题，这些问题的产生不但与假体的设计有关，而且与假体所用材料有着密切的关系，对髋关节置换用股骨假体材料的应用研究现状，存在的问题及发展趋势进行了分析和讨论。     

蓝宝石在人工髋关节置换中的应用

介绍了人工碗关节置换材料的要求及研究进展,例举了目前主要使用的髋关节置换材料种类、配合方式及各自的优势与不足。分析了蓝宝石作为髋关节置换材料在性能方面的优势,介绍了目前对蓝宝石髋关节假体的研究现状,并展望了蓝宝石在髋关节置换方面的应用前景。     

考虑结构裂纹扩展的振动疲劳寿命计算方法

工程实践中任何结构都存在不同程度的裂纹损伤,振动激励下动响应与疲劳裂纹扩展之间互相耦合,直接影响结构振动疲劳寿命.为了考虑结构振动疲劳耦合效应对疲劳寿命的影响,提出了一种考虑结构裂纹扩展的振动疲劳寿命计算方法.分析时,通过建立若干个含不同长度裂纹的结构有限元模型模拟结构裂纹扩展,采用Paris方程分段计算结构振动疲劳裂纹扩展寿命,通过试验确定的固有频率降变化规律反推结构裂纹萌生寿命,最后累计得到结构疲劳总寿命.结论表明,仿真计算结果与试验结果比较吻合.     

基于神经网络的材料非稳态疲劳损伤可靠性研究

疲劳累积损伤是一个非稳态能耗过程，可以用遗传算法优化后的3层2—7-1BP神经网络来描述疲劳损伤的非线关系，经仿真验证表明，该神经网络具有较高的精度和泛化能力。通过对材料疲劳损伤临界值和栽荷的分散性的分析研究，建立了疲劳失效动态准则，并运用蒙特卡罗随机抽样法对材料疲劳寿命的可靠性进行了仿真验证；对调质45号钢在随机栽荷和2级栽荷作用下，进行了疲劳寿命可靠性仿真计算，仿真结果与实验结果和理论分析比较吻合。     

复杂运输工况下堆码包装的疲劳寿命分析方法

目的 研究堆码产品的缓冲包装在连续复杂运输工况下的受到振动冲击后的疲劳损伤。方法 采用Miner准则、Dirlik法和Steinberg三区间法,并结合Workbench和ncode疲劳分析模块建立2层堆码模型进行有限元仿真,通过不同工况的振动激励来模拟缓冲包装在复杂连续工况下的振动疲劳损伤并得出对应的疲劳结果云图和疲劳寿命云图。结果 复杂工况下瓦楞外包装的疲劳寿命为9.26×10⁹,最大节点处的损伤值为1.08×10^-10,EVA内缓冲衬垫的疲劳寿命为1.882×10¹⁴,最大节点处的损伤值为5.313×10^-15。堆码包装模型的易损点主要集中于内外缓冲包装的边角和楞边区域。通过Dirlik和Steinberg方法证明了缓冲件在经历16 h的复杂运输工况下的剩余寿命为2.6×10⁴ h和9.198×10⁵ h,利用Miner准则证明了缓冲包装结构对内部产品可以起到良好的保护作用。结论 通过该种方法可以对堆码包装在复杂工况下进行可靠的疲劳寿命分析,并对堆码...     

在咬边焊接缺陷下相贯无缝钢管的疲劳特性研究

本文以相贯无缝钢管构成的管节点子模型为研究对象,利用ANSYS软件计算了在咬边缺陷下结构的应力和位移分布,以理想无焊接缺陷的管节点结构作为比较基础,对比分析了咬边缺陷对相贯无缝钢管的应力敏感度;在此基础上,利用疲劳分析软件对结构在咬边焊接缺陷下的疲劳特性进行分析,计算了该缺陷下结构疲劳寿命以及裂纹发生的初始位置,分析了在咬边缺陷对结构疲劳寿命的影响度。     

有机玻璃边缘连接结构疲劳寿命可靠性分析

针对有机玻璃边缘连接结构弯曲疲劳实验结果,提出了结构低周疲劳寿命模型,对有机玻璃边缘连接结构可靠性进行分析.考虑材料属性、疲劳幅值载荷的随机性,分别采用Monte-Carlo法和四阶矩法,借助有限元分析软件Marc对结构进行了可靠性分析,得到低周疲劳载荷作用下结构疲劳寿命的可靠度,比较两种计算结果,发现四阶矩法计算结果与Monte-Carlo法计算偏差很小,适用于有机玻璃边缘连接结构疲劳可靠性分析;同时分析了基本变量均值与标准差影响结构可靠性的灵敏度,得到载荷为影响结构疲劳寿命可靠性的主要因素.     

冷镦机滑台疲劳强度分析与优化设计

本文对冷镦机的滑台进行疲劳仿真分析,得出了滑台的疲劳寿命。疲劳寿命分析结果表明其局部寿命强度比较低,该零件具有优化空间。然后对其进行优化设计。最后,通过刚柔耦合动力学仿真分析和疲劳寿命分析验证了优化设计的合理性。