轴向柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测

轴向柱塞泵工作环境恶劣、工况复杂,柱塞在柱塞腔内做往复直线运动,承受着复杂的交变应力,疲劳损伤是其常见的失效形式之一。为了分析柱塞泵的疲劳损伤、预测其剩余寿命,提高其运行的安全可靠性,提出柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测方法。建立柱塞泵的刚-柔-液耦合模型,进行联合仿真并分析;基于Miner疲劳累计损伤理论,运用ANSYS Workbench软件及nCode模块,得到柱塞的疲劳损伤云图和疲劳寿命云图,对柱塞泵疲劳损伤的薄弱部位以及剩余寿命进行分析,最后探究了主轴转速、工作压力对柱塞泵疲劳损伤及剩余寿命的影响。结果显示：在典型工况下,柱塞的疲劳寿命约为7 448.8 h,基本可以满足柱塞疲劳寿命要求。     

基于Workbench和nCode工具的齿轮疲劳建模与寿命分析

基于齿轮疲劳失效理论，利用Workbench和nCode方法建立齿轮CAE模型，完成齿轮接触动力学和疲劳寿命预测分析。以疲劳耐久性主要影响因素为表征参量，对齿轮副进行静态和瞬态特性分析。在给定不同载荷谱的情况下，基于材料 S-N 曲线和Miner线性损伤累计理论，利用疲劳分析软件nCode Design-Life对齿轮副进行疲劳可靠性分析，得出齿轮接触区域的疲劳结果云图和各节点的疲劳寿命。结果表明：齿轮传动静载条件下的最大接触应力和最小疲劳寿命的区域相同；在动载条件下，最小疲劳寿命出现在齿面分度圆与齿轮端面的过渡区域；在静载、动载条件下，从动轮扭矩的变化对齿轮传动的疲劳寿命影响较大。研究结果可为齿轮抗疲劳优化和加速试验方法的设计提供参考。     

焊接构件虚拟疲劳仿真分析

针对焊接结构中焊缝经常出现疲劳破坏的问题,提出虚拟疲劳试验方法.利用有限元数值仿真结果及焊接接头S-N曲线数据,在计算机中模拟疲劳试验过程,完成对焊接结构件疲劳寿命的预测.通过对焊接构件的疲劳寿命仿真分析,证明此抗疲劳设计方法可行.     

基于灰色系统理论的压裂泵阀箱用钢疲劳寿命预测

针对压裂泵阀箱疲劳寿命受较多不确定因素影响,应用灰色系统理论对压裂泵阀箱用钢进行疲劳寿命预测。在对阀箱用30CrNi2MoV钢进行疲劳试验和试验数据分析的基础上,运用GM(1,1)模型、灰色Verhulst模型对30CrNi2MoV钢进行了疲劳寿命预测。结果表明:基于GM(1,1)模型的疲劳寿命预测精度为99.578%,基于灰色Verhulst模型的疲劳寿命预测精度为99.866%,预测精度较高,这为压裂泵阀箱用钢疲劳寿命预测提供预测精度及可靠性的方法。     

抽油机齿轮齿条机构疲劳寿命分析

齿轮齿条式抽油机齿轮齿条机构由于长时间承受循环交变载荷而产生疲劳破坏。针对齿轮齿条机构的疲劳寿命问题,用名义应力法和Miner线性损伤理论对齿轮进行疲劳寿命分析。绘制精确的齿轮齿条机构模型,并对模型进行瞬态动力学分析;通过计算机构的疲劳寿命,得到齿轮和齿条的应力云图、损伤云图和疲劳寿命云图。结果表明：齿轮与齿条的应力主要集中在啮合处;疲劳破坏集中在齿轮齿条啮合处;齿轮的粗糙度越高疲劳寿命越低;环境温度对齿轮的疲劳寿命影响很小。研究结论为齿轮齿条式抽油机的结构优化提供了参考。     

变幅载荷作用下点焊焊接接头的疲劳损伤

对拉剪点焊试样进行了多级变幅疲劳加载,载荷块分别为低-高、高-低和低-高-低形式,测量了疲劳破坏过程中的固有频率.基于疲劳寿命试验结果和固有频率随疲劳寿命的变化,分析了点焊结构疲劳损伤累积的特点和加载次序对疲劳寿命的影响.结果表明,载荷块形状,即加载次序对疲劳寿命的影响并不明显,使用线性疲劳累积损伤理论预测的疲劳寿命接近实际疲劳寿命.依据固有频率的变化,可以监测疲劳寿命过程中出现的损伤,并确定损伤的程度.按照损伤力学中损伤随寿命的演化规律,可进行疲劳寿命预测,寿命预测结果与试验疲劳寿命吻合较好.     

基于平均等效应力强度因子的焊缝疲劳寿命预测

目前普遍应用的焊缝疲劳仿真分析方法主要有名义应力法和结构应力法,针对两种方法的应用局限性及未考虑剪切结构应力导致的预测精度不高等问题,提出了一种新的高精度焊缝疲劳寿命预测方法。该方法是以断裂力学为理论基础,通过有限元软件提取焊缝周围节点的节点力及力矩,并通过一系列计算得到整个裂纹扩展路径上的平均等效应力强度因子ΔKeq,并将其作为本文中焊缝疲劳寿命预测方法的评价参数。通过对DP800GI和HSLA350GI两种高强钢材料的搭接接头进行疲劳试验,并将ΔKeq与试验所得的疲劳寿命数据进行双对数回归分析,得到的一条主ΔKeq-N曲线作为焊缝的疲劳寿命预测曲线,并与目前的名义应力法和结构应力法进行预测精度对比,得出本文中的焊缝疲劳寿命预测方法的预测精度高于目前的名义应力法和结构应力法。     

气门热锻模具应变疲劳寿命分析

针对气门热锻模具的早期疲劳失效,结合MSC.Marc和MSC.Fatigue数值模拟软件对气门热锻模具的成形过程进行热机耦合模拟,并进行热作模具钢H13(4Cr5MoSiV1)凹模的疲劳仿真与低周疲劳寿命预测。对凹模在热锻过程中的温度分布、等效热应变分布、应变-寿命曲线、周期性变化的节点等效应力等因素进行模拟分析,最终获得了凹模的疲劳寿命分布云图。研究结果表明:最先发生失效的位置在凹模R根部区域,寿命仅1460次,与实际生产情况中模具的失效位置及寿命值相符合,实现了气门热锻模具的疲劳寿命模拟预测。     

基于BS7608标准的点焊试样疲劳寿命预测

基于BS7608标准对点焊接头进行疲劳寿命预测。运用壳单元、CWELD/ELPAT点焊连接单元建立点焊拉剪试样有限元模型,利用Nastran软件做线弹性分析,将线弹性分析结果导入疲劳分析软件,以BS7606标准提供的焊接接头S-N曲线为依据,对点焊试样进行疲劳寿命评估。疲劳寿命预测结果与疲劳试验结果对比表明,不同载荷下的点焊疲劳寿命预测结果与试验寿命有良好的一致性。     

基于Pro/E铝合金车轮弯曲疲劳试验的研究

以车轮的动态弯曲疲劳试验为研究目的,运用Pro/Mechanism模块对车轮进行了动力学仿真分析,为疲劳仿真分析计算提供数据支持.然后用Pro/Mechanica模块对车轮进行有限元分析,并以云图显示方式显示和存储车轮的位移、应力、应变和疲劳分析等计算结果.从云图中,可直观地判断出该车轮的应力集中区域和疲劳发生的危险区...     

风机齿轮箱轴承应力及疲劳寿命分析北大核心

针对风机齿轮箱轴承在运转中出现的外圈局部剥落缺陷及其造成的疲劳寿命问题,以5 MW风机齿轮箱输出轴轴承为研究对象,建立无缺陷轴承和不同宽度尺寸局部剥落缺陷轴承的数值模型。对模型进行显式动力学分析,分析转速及缺陷尺寸扩展对轴承各部件的应力变化;以名义应力法和损伤理论为准则,对无缺陷轴承和有缺陷轴承进行疲劳分析,得出轴承的损伤和疲劳寿命。结果表明:随着局部剥落缺陷的扩展和转速的增大,这两轴承各部件应力均上升,但寿命均下降。     

缝合复合材料层合板疲劳寿命预测

复合材料层合板疲劳损伤机理和寿命预测是关系到现代航空结构损伤容限设计的关键问题。通过对复合材料层合板疲劳损伤特征研究,从应变等效性出发,结合经典刚度降法,建立层合板疲劳寿命预测两阶段宏观唯象模型,弥补了经典刚度降法和S-N曲线模型的不足。应用此模型对新型的缝合复合材料层合板进行了相关分析与研究,并将预测结果与试验结果进行了对比。结果表明,所建立的疲劳寿命预测模型结果与试验结果吻合良好,可为缝合复合材料的失效分析与工程应用奠定一定的理论基础。     

残余奥氏体对滚动轴承疲劳寿命的影响

分析滚动轴承表而疲劳剥落失效机理和残余奥氏体对疲劳寿命的影响,确定控制残余奥氏体含量的热处理工艺,进行残奥最测试与轴承疲劳寿命试验.结果表明,残余奥氏体含量为12%时,轴承的疲劳寿命较高.     

基于ANSYS的高速角接触球轴承温度场分析

针对不同工况下热效应对高速角接触球轴承疲劳寿命研究的不足,首先对一般角接触球轴承进行了动力学分析;其次在ANSYS中建立了7008C轴承的有限元模型,并通过电主轴测温试验验证了模型的可靠性;最后综合分析了7种工况下载荷、转速对轴承温升的影响。得出随着转速升高或轴向载荷的增大,轴承的发热量增大,温度升高,润滑油的粘度降低,径向载荷对轴承的发热量及温升影响不明显。结果符合实际,为进一步轴承疲劳寿命的研究奠定了基础。     

可变角度径向加载下的轴肩轴承有限元分析

以一种可变角度径向加载装置的加载轴承为对象,利用Unigraphics进行建模,再运用ANSYS Workbench软件进行仿真分析。通过仿真,模拟航空发动机轴肩轴承工作时载荷复杂多变的实际工况,同时对轴承施加多个不同方向的径向载荷,得到该轴承应力和变形的分布。结果表明:轴承的最大变形量和应力值都随着径向加载角度的增大而增大,变形的区域分布也随着角度的变化而变化,这会对轴承的疲劳寿命和失效形式产生不良的影响。仿真分析的结果为航空轴肩轴承的试验和设计提供了参考。     

风力发电机组内轮毂体疲劳寿命计算与研究

结合有限元和疲劳损伤理论,以轮毂为对象进行疲劳寿命的计算与研究。研究了单位载荷下有限元计算结果、疲劳载荷和材料S-N曲线。对轮毂体的热点使用绝对值最大主应力法,结合拟合得到的铸件材料S-N曲线计算得到疲劳损伤云图,对轮毂的疲劳寿命进行快速评估。该方法的研究为风力发电机组上其他铸件疲劳寿命提供了参考。     

热障涂层热疲劳寿命预测模型研究

目的 建立热障涂层寿命预测模型,并研究涂层寿命预测与各种应力应变信息的相关性。方法 首先利用带热障涂层圆管试验结果,将涂层界面简化为余弦曲线,建立了相应的二维轴对称有限元模型;然后根据热障涂层疲劳试验结果,结合线性疲劳累积理论和Manson–Coffin低周疲劳模型,建立了热障涂层的寿命预测模型,并将拟合问题转化为寻优问题,使用遗传算法确定寿命预测模型中的系数;最后基于热障涂层试验的微观照片确定出危险点位置,选取正向、剪切、等效和通过二向应力应变分析方法提取垂直于余弦曲面形貌的11种应力应变信息进行寿命预测,并分析了寿命预测的最大误差和平均误差,对分析的结果进行了验证。结果 采用等效应变范围进行涂层寿命预测的最大误差和平均误差最小,分别为50%和21%,涂层寿命与等效应力的相关性最大。采用等效应变进行寿命预测的结果与文献中的结果相比,最大误差降低了169.1%,整体的寿命预测值从±2倍分散带之内缩小到了±1.5倍分散带之内。采用等效应变范围进行不同工况下的涂层寿命预测,预测结果为130次循环,试验结果为160次循环,寿命预测的结果较好。结论 证明了所建立模型的正确性与准确性,为涂层寿命...     

2024-T4铝合金FSW接头疲劳裂纹扩展行为及寿命预测

基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,对2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头预制裂纹于不同部位的紧凑拉伸试样进行裂纹扩展分析以及寿命预测,并深入分析不同部位裂纹扩展行为存在差异性的原因.结果表明,随着裂纹长度的不断延长,裂纹尖端应力强度因子随之增大,且裂纹向前扩展路径基本沿直线扩展,ABAQUS与FRANC 3D联合仿真方法分析不同部位的裂纹尖端应力强度因子和裂纹扩展路径的理论计算和试验结果基本吻合,验证了分区域进行联合仿真的模型精度满足要求.不同部位裂纹扩展试样寿命预测结果与试验结果的相对误差均在5%左右,对焊接接头分区域联合仿真进行寿命预测是准确可行的.裂纹位于不同部位的扩展试样断口处的疲劳辉纹间距不同导致预制裂纹于3个部位的疲劳寿命由低到高为：热影响区、垂直于焊缝方向、焊核区.     

基于损伤力学的粉末高温合金FGH96疲劳寿命预测

以粉末高温合金FGH96为研究对象,提出采用损伤力学理论来建立寿命预测模型。对于不同夹杂物特征,粉末高温合金裂纹萌生有不同的表征参量,其数值变化为裂纹萌生的寿命预测提供思路。对粉末高温合金寿命预测的研究现状进行分析,然后利用损伤演变方程建立寿命预测模型;使用有限元软件（ANSYS）分别模拟夹杂物的不同位置、不同尺寸以及不同形状对裂纹萌生的影响,得到相应的损伤参量分布云图。将得到的损伤参量代入计算模型,得到疲劳寿命计算结果,与实验结果进行对比,证明疲劳寿命预测模型的有效性。结果表明:损伤参量Y能较好地表征材料的低周疲劳损伤;在不同的实验条件（温度、应变范围和应变比）下,所建立的粉末合金FGH96疲劳寿命预测模型都能较好地反映夹杂物对粉末高温合金疲劳寿命的影响。     

基于等效理论研究1Cr18Ni9Ti蠕变-高温疲劳试验寿命

通过Manson公式研究了蠕变寿命与高温疲劳蠕变寿命之间的关系,并分别在600~700℃下对1Cr18Ni9Ti进行高温疲劳蠕变和蠕变试验,研究了温度对蠕变寿命的影响。采用SEM进行断口形貌观察及EDS能谱分析。结果表明:理论预测寿命均在实测寿命的2倍误差带内,证明了将高温疲劳蠕变寿命预测转换成蠕变寿命预测的可行性;试验温度高于625℃后对蠕变寿命的影响显著;断口处有大量的孔洞和氧化物出现,氧化薄膜周围容易形成裂纹源。