大型冶金铸造起重机金属结构程序疲劳试验研究

本文通过实测并经统计分析得到一台铸造起重机随机疲劳载荷谱，编制了程序加载谱和强化加载谱。对所设计的一组模型主梁作了程序疲劳试验和不同强化倍数的强化疲劳试验，预测了该产品的工作寿命，证实了程序疲劳试验应用于编轨箱形主梁的工程应用价值。     

大型铸造起重机金属结构程序疲劳试验研究

本文通过实例并经统计分析得到一台铸造起重机随机疲劳载荷谱，编制了程序加载谱和强化加载谱，对所设计的一组模型主梁作了程序疲劳试验和不同强化倍数的强化疲劳试验，预测了该产品的工作寿命，证实了程度疲劳试验应用了偏机箱形主梁的工程应用价值。     

基于非线性连续损伤的机床轴结构疲劳研究

运用MINER线性累积损伤理论对机床轴结构进行疲劳研究时,由于不能连续描述损伤与载荷之间的关系,在高周疲劳寿命预测过程中其计算结果不能令人满意。为此,基于CHABOCHE提出的单轴非线性连续累积损伤理论,通过对45钢进行疲劳试验获得了轴结构材料的S-N曲线,在对机床载荷谱简化处理的基础上,建立了适于机床轴结构寿命预测的多轴非线性连续损伤累积模型。实例计算证明,该模型能准确描述机床轴结构损伤累积过程,计算结果更符合工程实际。     

汽车前轴的疲劳试验及其疲劳寿命的预测

采用成组试验法,对某汽车前轴进行了疲劳寿命试验,对疲劳数据进行了相应的处理后,得到了该汽车前轴P-S-N曲线的数学表达式.通过雨流计数法,得到该汽车前轴各路面载荷谱的均、幅值计数结果,根据Goodman经验疲劳公式,对雨流计数结果进行了零均值应力转换,从而利用Miner线性疲劳累积损伤理论估计随机载荷下该汽车前轴的使用寿命.     

航空金属材料仿真加速腐蚀试验环境谱编制方法研究

航空装备服役过程中受服役环境影响产生腐蚀,为考核其结构材料/涂层体系服役环境适应性,需依据服役环境数据和等腐蚀损伤当量折算原理,编制仿真加速腐蚀试验环境谱。以某型机机翼铝合金材料为例,选取某军用机场环境数据,系统地阐述该材料机场停放环境谱、仿真加速腐蚀试验环境谱的编制过程与方法,着重对仿真加速腐蚀试验环境谱的设计原则、环境因素构成、环境因素当量折算及其作用强度、作用规律等进行研究,得到实验室可用于开展该型机机翼铝合金材料加速腐蚀试验的仿真加速腐蚀试验环境谱。     

基于固有频率变化和载荷特性的点焊疲劳寿命预测

基于疲劳试验和动态响应试验,对单点拉剪点焊试件在恒幅、变幅和随机疲劳过程中的固有频率变化特性进行了研究.通过恒幅、变幅疲劳损伤过程中的频率响应函数曲线和各阶模态固有频率的比较,提出以载荷和频率变化率作为描述点焊疲劳损伤的特征参量,并利用剩余寿命比,建立了频率变化率与参量的线性关系,并以此关系描述随机载荷的疲劳过程.根据加载载荷、频率变化率和当前循环数来预测寿命,适用于载荷谱已知,固有频率可测情况下的疲劳寿命预测,预测值与试验值吻合较好.     

LY12CZ铝合金腐蚀疲劳研究进展

综述了LY12CZ铝合金腐蚀疲劳机制及影响疲劳裂纹扩展的因素,探讨了采用加速腐蚀当量折算谱模拟日历腐蚀环境对飞机结构主体材料LY12CZ先做加速腐蚀再进行疲劳试验的方法;并介绍了该方法在计算飞机日历寿命上的最新研究进展和未来的发展方向.      

基于雨流计数法的齿轮程序载荷谱研究

载荷谱是齿轮剩余疲劳寿命预测的关键,为了加速疲劳试验以提高剩余疲劳寿命的预测效率,提出一种基于雨流计数的齿轮程序载荷谱编制方法。通过分析一个啮合周期齿轮轮齿受载情况,抽取相应动载荷谱,基于雨流计数递归算法实现该载荷谱的雨流计数。通过假设检验确定计数结果的数学模型,应用最大似然估计确定概率密度函数,在此基础上确定极大值载荷,建立了程序载荷谱。根据所得程序载荷谱应用Miner疲劳累计假说以及局部应力应变法预测齿轮寿命,并与疲劳试验结果进行比对,结果基本一致,证明了该程序载荷谱的有效性。     

QT400-18U铸造风力机轮毂疲劳分析

基于兆瓦级风力机轮毂有限元分析模型,对球墨铸铁QT400-18U铸造件风力机轮毂进行了疲劳损伤研究.利用风力机大型设计软件BLADE计算得到轮毂疲劳单位载荷及疲劳载荷谱;采用MSC.Marc/Mentat软件分析了风力发电机轮毂的疲劳应力;提出将修正的雨流计数法处理载荷谱与Palmgren-Miner线性累积损伤理论相结合的轮毂疲劳损伤计算的新方法,并依据德国劳埃德船级社规范,对轮毂S-N曲线进行了修正.结果表明,提出的方法可靠实用,基于有限元法疲劳分析可找到轮毂累积疲劳损伤最大点且为兆瓦级风机轮毂的合理设计与性能强化提供了科学依据,为轮毂的优化设计提供参考.     

汽车B柱疲劳寿命研究

通过仿真分析与台架试验相结合，采用载荷谱重构手段得到汽车B柱的道路载荷谱。设计了台架疲劳试验，对试验后的汽车B柱进行了探伤分析，确定了汽车B柱的服役寿命。对比了不同循环周次下汽车B柱的疲劳寿命和材料疲劳极限，分析研究了材料疲劳极限和汽车B柱疲劳寿命的相关性。结果表明，汽车在经过300000 km的行驶后B柱未出现疲劳断裂现象，其寿命与材料疲劳极限呈正相关，且相关性最大值均出现在材料10⁶循环周次处，为汽车B柱的选材提供参考。     

车体振动模态对疲劳强度的影响分析

铁路运输车辆不断朝着高速以及轻量化方向发展,车体承受着复杂的交变载荷,极大地增加了车体结构疲劳断裂的风险。为探究车体结构振动对车辆结构安全性的影响,利用ANSYS Workbench进行车体模态仿真计算。结合服役环境下动车组车体运行模态测试数据,提取出车体1阶菱形(8~9 Hz)、1阶垂弯(12~13 Hz)、1阶横弯(15~16 Hz)及1阶扭转(17~18 Hz)模态频率,对车体有限元模型进行对比修正。利用雨流计数法对部分实测载荷谱数据谱进行处理,得到载荷谱雨流计数矩阵。在模态分析的基础上进行谐响应分析,得到上述不同模态频段范围内的频率响应函数,结合nCode疲劳仿真软件对车体疲劳强度进行仿真计算,得到不同频段范围内车体的疲劳损伤;采用Miner线性累积疲劳损伤理论对仿真计算结果进行疲劳损伤评估,结果表明:车体1阶菱形模态(8~9 Hz)附近频段对车体造成的损伤最大,其损伤位置在车钩与枕梁交接处附近。     

高速列车TC4钛合金焊接构架强度及寿命评估

对TC4钛合金进行TIG电弧焊接试验,获取了TC4钛合金母材和焊接接头的硬度分布、基本力学和高周疲劳性能;建立含有假轴的钛合金焊接构架有限元仿真模型,分别校核了新型TC4钛合金和现役S355耐候钢构架的静强度和疲劳强度;基于实测疲劳载荷谱和线性Miner疲劳累积损伤理论,分别评估了TC4钛合金和S355耐候钢构架的疲劳...     

Q345R疲劳损伤过程声发射信号特征分析

制冷系统压力容器应用非常广泛，对于该类在役压力容器还没有可靠的实时动态监测方法。提出采用声发射检测技术对制冷系统压力容器进行实时监测，通过对容器制造材料Q345R钢的疲劳载荷试验，采集材料损伤全过程的声发射信号进行特征参数分析、波形和频谱分析，发现材料从裂纹萌生到断裂失效过程的转折点，并对不同损伤阶段声发射信号波形和频谱的特性进行对比研究，找出各个阶段声发射信号的特征，为实现Q345R声发射动态监测和评价提供可靠依据。     

基于断裂力学的转向架构架制动吊座剩余寿命评价

转向架构架焊接时形成熔合不良、气孔等缺陷是疲劳裂纹萌生和扩展的本质来源之一。以客车非动力转向架构架的铸造部件疲劳寿命为考察对象,对制动夹钳吊座用G20Mn5铸钢材料进行高周疲劳试验及断裂力学试验。依据构架焊接质量探伤结果进行缺陷的规则化处理,在制动夹钳吊座与横梁焊缝热影响区等应力热点区域置入不同深度的裂纹,考虑实测8级载荷谱作为制动工况输入,利用经典Paris疲劳裂纹扩展模型,在损伤容限框架内估算含焊接缺陷的制动夹钳吊座的剩余寿命。结果表明:当制动夹钳吊座与横梁焊缝处的原始铸造缺陷小于0.5 mm时,属于安全尺寸;而初始裂纹深度为1 mm的裂纹扩展到1 mm时的剩余寿命约为7098万km,超过现役焊接构架设计寿命。可见,疲劳寿命能满足设计寿命指标,并具有一定的安全裕度。     

AMT执行机构多轴向多激励道路模拟试验方法研究

AMT执行机构的振动疲劳可靠性是AMT最重要的性能之一,为对AMT执行机构的振动疲劳可靠性进行准确高效的分析和评价,提出了基于时频域误差加权远程参数方阵控制（RPC）的AMT执行机构多轴向多激励道路模拟试验方法。针对轿车AMT建立了其道路载荷谱采集方法,在东风汽车试验场采集了AMT及其执行机构实际道路行驶振动载荷谱,并对载荷谱进行了预处理和重复性检验,获取了AMT执行机构室内道路模拟试验期望响应信号。针对AMT执行机构实际道路行驶时的振动受载特征,设计开发了AMT执行机构多轴道路模拟试验台,结合采集的实际道路行驶载荷谱和开发的AMT执行机构多轴道路模拟试验台,采用时域和频域误差加权系数均为0．5的远程参数方阵控制（RPC）载荷谱模拟迭代方法在室内准确高效地再现了AMT执行机构实际行驶载荷谱,从而建立了AMT执行机构多轴向多激励道路模拟试验方法,为室内准确高效考核轿车AMT执行机构振动疲劳可靠性提供了一种行之有效的手段和方法。     

基于Corten-Dolan法则的低压训练舱疲劳寿命预测

训练舱舱体作为低压模拟设备的结构支撑，其主要破坏形式是由于舱体壁承受的压差载荷，加剧了应力集中部位的疲劳损伤，从而导致结构部分失效。针对负压大型舱体结构的疲劳损伤问题，以企业某型低压舱为原型，创建包括内加强筋、过渡舱在内的几何模型，进行了静力学和动力学分析，确保结构设计的合理性；同时，采用三点雨流法统计并获取对应的循环载荷谱；选择Goodman方程进行平均应力的修正，提高预测的准确性；最后，利用舱体材料的 S-N 曲线和Corten-Dolan法则，对其结构进行疲劳寿命预测分析，获取了危险单元部位在对应循环载荷作用下的循环次数、疲劳损伤和雨流矩形图。仿真结果表明：疲劳损伤严重部位的损伤值为1.018×10-5，局部可循环次数为9.822×104次，预计可使用寿命达15年左右；由雨流矩形图可知，平均应力主要集中在202.1~281.7 MPa之间，最大应力幅为211.8 MPa，平均应力以拉应力为主。     

某无人机螺旋桨联接螺栓断裂失效的多学科分析与改进

某型无人机在试飞试验中螺旋桨的4根30Cr Mn Si A联接螺栓发生早期断裂失效故障。综合材料失效分析、表面完整性分析、断裂强度分析、结构动力学分析、载荷-时间历史分析、螺纹联接设计分析和螺纹加工工艺分析的多学科分析方法,确定了造成接螺栓早期断裂失效的多重因素。结果表明,除4号螺栓外,其余3根螺栓均属于疲劳断裂失效。造成疲劳断裂的主要原因如下:该无人机海运中联接螺栓未进行腐蚀防护,导致螺栓遭受了海洋大气环境腐蚀,加上较大的螺栓预紧力,螺纹根部产生了腐蚀剥落和应力腐蚀损伤,大幅降低了螺栓的抗疲劳性能;试飞时发动机工作转速与螺旋桨的1节径3阶模态固有频率吻合,致使螺旋桨产生了共振,从而使联接螺栓遭受了共振疲劳载荷作用。在此基础上提出抗疲劳建议:在储运和使用中对螺栓进行腐蚀防护;避免发动机长时间工作在共振转速附近;应采用滚压加工螺纹以提高螺栓的疲劳强度;调整螺旋桨盘螺栓孔的位置,降低螺栓工作载荷;将螺钉联接设计改为螺栓联接设计,以避免铝合金内螺纹变形;适当减小螺栓预紧扭矩,以降低疲劳载荷的平均应力水平。