一种基于S-N曲线的结构高周疲劳寿命估算方法

基于有限元法,得到结构在一次任务中各组载荷下的应力水平,以Lagrange插值法拟合材料手册中S-N曲线,得到该任务下的疲劳寿命循环数.将上述算法编译生成可执行文件,实现结构从几何建模到寿命计算的自动化.以某无人直升机桨毂为例,估算其一次任务载荷下的高周循环次数.     

旋翼无人机折叠桨桨毂随机振动疲劳分析

旋翼无人机折叠桨桨毂是折叠桨和电机连接的重要结构,电机螺旋桨产生的随机振动是桨毂结构失效的主要原因。为了对桨毂进行振动疲劳分析,采用有限元分析软件对桨毂结构进行了模态分析和随机振动分析,结合仿真结果对桨毂结构进行优化改进。对改进前后的桨毂结构进行疲劳寿命计算及飞行试验,验证设计方法的可靠性。该设计方法可以推广应用到各类旋翼无人机产品中连接件的设计。     

直升机复合材料桨叶的疲劳寿命计算

着重说明直升机复合材料桨叶安全寿命的计算方法。首先分析某型直升机的飞行任务剖面、桨叶载荷谱及材料的疲劳特性,然后利用迈勒线性累积损伤理论计算桨叶的安全疲劳寿命,并分析不同飞行状态及载荷变化对疲劳寿命的影响。计算结果证实直升机复合材料桨叶在正常飞行状态下的无限寿命设计理念。该方法可用于在直升机设计阶段对复合材料构件的疲劳寿命进行评估校核。     

基于实际间隙的全回转推进器桨毂动密封性能研究

全回转推进器桨毂动密封采用O形密封,其实际间隙的改变直接导致压缩率变化,从而对密封性能产生影响。从设计角度和工作角度对桨毂密封端面的实际间隙进行分析,研究服役过程中的装配误差、实际工况和摩擦磨损导致的间隙变化规律以及相互耦合。基于该实际间隙,在ABAQUS软件中建立桨毂动密封有限元模型,分析不同压缩率和介质压力下动密封的密封性能,如Mises应力、润滑脂油膜厚度和压力等,揭示了不同间隙下桨毂动密封性能的变化规律。结果表明:随着压缩率增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体侧壁渐渐向主接触区过渡;随着介质压力增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体底部逐渐向法兰低压接触区过渡;最大油膜压力始终大于油压值,动密封不会发生失效;通过适当增加装配间隙和介质压力有利于密封圈在自密封作用下获得更好的密封性能。     

弹性轴承有限元仿真收敛性分析研究

球面推力弹性轴承是直升机柔性桨毂的核心弹性元件,在球面推力弹性轴承的设计中需综合考虑弹性轴承性能的各方面.利用有限元分析方法,可实现对轴承疲劳寿命的预测,从而指导弹性轴承的设计.但在针对弹性轴承的有限元仿真中,常常会出现计算难以收敛的情况.因此,通过改变Abaqus软件中网格划分整体种子和橡胶隔片层数,来分析弹性轴承有...     

某型无人直升机旋翼轴有限元分析

旋翼轴是无人直升机的关键零部件之一,其安全与否直接关系到无人直升机的飞行情况。基于ANSYS软件,计算某无人直升机旋翼轴在各组载荷下的应力水平,在不同工况下得到最大应力、屈服强度和极限强度,分析其安全系数,满足设计要求,为旋翼系统设计提供依据。     

基于CATIA CAA的桨毂与自动倾斜器参数化骨架模型与运动分析

桨毂与自动倾斜器是直升机操纵系统中最关键的部分,由于结构和运动复杂,在设计阶段需要设计人员重复建模及分析,效率较低。根据桨毂与自动倾斜器的结构特点和运动原理,对其自由度进行分析,建立了桨毂与自动倾斜器参数化骨架模型,并基于CATIA CAA技术开发了参数化模型快速生成、仿真运动分析程序。通过实例模型分析关键部位轴承的运动规律,验证了此方法的可行性和快速性,为桨毂与自动倾斜器的快速设计打下了基础。     

调距桨桨毂结构分析及叶根螺栓联接件强度改进

舰船调距桨浆毂为一曲柄—滑块机构,桨毂油缸内活塞的直线运动通过导架,滑槽内的滑块带动曲柄盘旋转,曲柄盘与浆叶叶根法兰用螺栓联接,从而使桨叶转动以达到调节桨叶螺距的目的。桨毂既是推进功率的承载部件,又是调距的最终执行机构,因此成为调距桨装置的重要设计部件。本文对舰船调距浆桨毂结构在非工作状态,以及工作在匀速转动,承受桨叶推力、扭力、水动力扭矩、螺栓预紧力的设计工况进行有限元分析。考虑桨毂部件的几何结构以及零件之间的装配接触关系,编制APDL参数化设计程序,采用软件ANSYS11．0对桨毂部件整体及零件进行有限元分析,研究了桨毂中各零件相互作用下的应力大小及分布,并对叶根螺栓联接件的强度失效进行了局部区域的结构改进设计。     

可调距螺旋桨桨毂结合面有限元分析

全回转推进器的可调距螺旋桨工作时,桨毂和桨叶法兰之间使用被动压缩变形的O型圈进行密封,其间隙大时O型圈压缩量小可能泄漏;桨毂和曲柄销盘之间的摩擦压力和接触应力影响调距的灵敏性及磨损程度。通过在ANSYS Workbench软件中建立桨毂、桨叶、法兰和曲柄销盘的有限元模型,仿真模拟螺旋桨在不同预紧力、温度、离心力以及调距时装配间隙及摩擦力的变化,研究分析各工况下间隙和摩擦力的分布规律,得出螺旋桨的最佳服役状态,并为服役寿命计算提供数据支持。     

基于泄漏通道的可调距桨桨毂密封性能分析与实验研究

可调距桨在服役时,桨毂密封是通过O形密封圈实现,研究桨毂密封可控泄漏对于指导装配工艺设计和延长服役寿命非常重要。基于O形密封微观接触和泄漏通道模型,推导泄漏率公式,利用ABAQUS软件对可调距桨桨毂密封进行三维有限元仿真,分析不同参数对桨毂密封性能的影响规律,并给出相应工艺设计指导,并基于改进复合灰色关联度对参数影响程度进行排序。结果表明:粗糙度、压缩率、橡胶硬度和介质压力对密封性能均有影响,泄漏率随粗糙度的增加瞬间增大,随压缩率的增大而减小,随硬度的增大而增大,随介质压力的增加先增后减;硬度对最大Von Mises应力和接触压力影响最大,其次是压缩率,而介质压力对密封泄漏率的影响最大,粗糙度次之。通过实验验证模型和仿真结果的准确性,为可调距桨桨毂密封设计和安装提供了支撑。     

水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算方法

结合有限单元法和雨流计数法,利用名义应力法开发了一种用于水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算的方法.以某2.0MW水平轴风电机组轮毂为算例,分析了轮毂疲劳载荷产生的原因,在计算风电机组轮毂时序疲劳载荷的基础上,通过使用有限元分析选取轮毂疲劳热点,对轮毂疲劳应力进行雨流计数统计,结合轮毂结构S-N曲线计算了轮毂在20年运行寿命...     

基于随机分析的结构高周疲劳寿命估算

首先,为了克服二参数幂函数只适于表示中等寿命区S-N图线段的局限,文中采用三参数幂函数及两个二参数幂函数两种方法表示S-N曲线中、高周寿命段.然后,基于随机过程、Miner线性累积损伤理论及构件P-S-N曲线,分别导出窄带和宽带情况下适用于高周疲劳且具有一定可靠度的疲劳寿命计算公式.最后,对一随机加速度功率谱作用下的机载杆天线进行疲劳寿命估算.     

Assessment of fatigue life of remanufactured impeller based on FEA

Predicting the fatigue life of remanufactured centrifugal compressor impellers is a critical problem. In this paper, the S-N curve data were obtained by combining experimentation and theory deduction. The load spectrum was compiled by the rain-flow counting method based on the comprehensive consideration of the centrifugal force, residual stress, and aerodynamic loads in the repair region. A fatigue life simulation model was built, and fatigue life was analyzed based on the fatigue cumulative damage rule. Although incapable of providing a high-precision prediction, the simulation results were useful for the analysis of fatigue life impact factors and fatigue fracture areas. Results showed that the load amplitude greatly affected fatigue life, the impeller was protected from running at over-speed, and the predicted fatigue life was satisfied within the next service cycle safely at the rated speed.     

考虑小载荷强化的汽车构件疲劳累积损伤试验研究

给出了材料和结构在累积损伤的同时还具有强化作用的S—N曲线方程，并建立了程序载荷谱下产生损伤的同时还具有强化作用的疲劳累计损伤模型。为了检验所建立模型的正确性和准确性，以某汽车前梁和车架为例，设计了两种不同载荷组合，进行了两级循环载荷疲劳试验。试验结果和所建模型估算结果表明，该模型不但能够估算疲劳极限以下载荷的强化和损伤，还能估算疲劳极限以上载荷的强化和损伤。     

随机载荷作用下微车车身结构疲劳寿命仿真分析

以微型车车身结构为研究对象,合理简化结构后建立车身有限元模型,确定载荷形式后,对车身进行静应力分析。以应力分析计算结果为基础,在动力学软件中计算获取车身承受的随机载荷,结合材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,运用Goodman平均应力修正法,对车体进行全寿命疲劳分析,根据车身疲劳分析结果可知,该微型车车身结构疲劳寿命满足强度和疲劳性能要求。     

车轴轮座微动损伤对车轴疲劳寿命的影响

使用有限元软件ANSYS计算轮座损伤对车轴疲劳寿命的影响.首先计算车轴的稳态受力,这时主要考虑两种栽荷:过盈应力和额定载重应力,关键是考虑两种载荷的复合作用效应.采用外推方法获得车轴材料的S-N曲线,然后将其导入有限元程序进行计算.计算结果表明:有微动损伤的车轴疲劳寿命比无微动损伤的疲劳寿命明显减少.     

Fatigue life analysis of wheels on guideway vehicle using multibody dynamics

A guideway vehicle is used in automobile, semiconductor and LCD manufacturing industries to transport products efficiently. Since the operating speed of the guideway vehicle should be increased for maximum productivity, the weight of the vehicle has to be reduced, and this weight reduction may cause a failure of a part in the system. Therefore, the estimation of the fatigue life of the parts becomes an important problem. In this study, the fatigue life of the wheels in the guideway vehicle is estimated using an S-N curve. To obtain the fatigue life of a part, the S-N curve, the dynamic stress time history applied to the part, and the material property of the part are required. The S-N curve of the driving wheel is obtained from the fatigue experiment on wheels. To obtain the material properties of the driving wheel, which is composed of aluminum with urethane coating, the result of a compression hardware test and static analysis of the wheel’s FE model are used. The dynamic stress time history influencing the driving wheel can be obtained from linear superposition of the dynamic load time history and the static stress. The dynamic load time history is estimated by multibody dynamic analysis, and the static stress is obtained by finite element analysis.     

基于应力测试的港口门座起重机金属机构剩余寿命估算分析

以某港口门座起重机为研究对象,采用疲劳寿命估算方法,从材料的S-N曲线出发,考虑各种影响因素,结合实测应力谱,按照线性累积损伤理论及修正Miner法则,进行金属结构的疲劳寿命估算,再结合起重机的结构件劣化状态,无损检测等技术手段进行综合分析,估算出起重机的安全使用寿命,为门座起重机疲劳剩余寿命评估提供有效可行的方法,对准确估算门座起重机金属结构疲劳剩余寿命提供科学的数据。