桥式起重机箱形主梁焊缝疲劳寿命研究

以某桥式起重机箱型主梁为研究对象,利用ANSYS软件对其进行静态分析,结果表明该起重机静强度以及静刚度均满足设计要求。依据英国标准BS7608,采用FE-SAFE疲劳软件,对主梁翼缘焊缝疲劳寿命进行分析,得出该起重机主梁下翼缘板与主腹板连接处的翼缘焊缝处疲劳寿命最低。并对该处采用不等边角焊缝模型进行对比分析,结果显示适当增加角焊缝一边的长度,且长边位于翼缘板上时,同一焊缝上两条焊趾处的疲劳寿命均有所提高,有助于改善焊接结构件的抗疲劳性能。     

基于Battelle热点应力法的轻量化桥式起重机主梁焊缝疲劳分析

以额定起重量为5 t的轻量化桥式起重机主梁为研究对象,以主梁疲劳试验数据结果为验证依据,预测主梁焊缝的疲劳寿命,建立了包括焊缝的主梁有限元实体模型,按照试验载荷工况对其进行静强度分析,在静强度满足要求的前提下,运用Fe-safe软件中以Battelle热点应力为核心技术开发的Verity模块对主梁焊缝进行疲劳强度分析,分析结果表明,轻量化后的主梁焊缝疲劳强度可满足使用要求,结果可靠,具有较好的可信性。文中采用的分析方法可直接应用于类似结构的焊缝疲劳分析。     

基于Verity方法的起重机箱型主梁疲劳寿命分析

以某型号桥式起重机主梁为研究对象,对其进行应力分析并建立关键位置处包含焊缝细节的子结构。以T型焊接接头为例,通过有限元分析与试验对比的方式验证了Verity方法的网格不敏感性。采用Verity方法计算了主梁主要焊缝的等效结构应力,进而对主梁的疲劳寿命进行了分析。结果表明该起重机主梁结构的静强度和刚度都符合设计要求,主要焊缝具有很好的抗疲劳性能,符合设计要求,但比较而言下翼缘板与腹板连接处焊缝较易产生疲劳破坏。     

起重机主梁疲劳强度的探讨

基于有限元分析结果进行疲劳分析的基本理论、思路及方法,运用ANSYS程序对假定无缺陷和含横向裂纹起重机主梁进行有限元数值模拟,得到交变应力最大部位,预测了起重机主梁疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展阶段的疲劳寿命,以得到不同裂纹深度的主梁疲劳寿命。     

工字梁主焊缝损伤分析与加固处理

桥式起重机采用工字形截面作为主粱，使用多年后该结构形式的主梁上翼缘板和腹板连接的主焊缝及母材多处产生裂纹甚至发生主梁断裂事故。对这种结构的受力特征进行分析，以实测数据对主梁剩余疲劳寿命进行计算，根据分析结果确定整改措施并实施。     

冶金起重机主梁疲劳强度的试验与研究

1　概述冶金起重机金属结构主梁的疲劳寿命是设计冶金起重机金属结构的主要指标之一。其中 ,偏轨箱形梁的翼缘板与腹板连接纵向焊缝的焊透性问题 ,是设计和工艺的关键所在 ,也是争论较大的问题。业界同仁就纵向焊缝的未焊透是否为主梁产生疲劳破坏的主要因素、是否要作焊透处理及近几年冶金厂工作级别高的起重机偏轨箱形主梁上翼缘板与腹板连接的焊缝陆续出现开裂的原因是什么、主梁的疲劳寿命能达到多少等问题展开了激烈的争论。对此 ,我们作了大量的试验与研究工作 ,希望能够对相关的设计和制造者以及科研人员有所帮助。冶金起重机主梁的…     

大型动载金属结构疲劳寿命特征线研究

大型金属结构在高频动载作用下易发生疲劳破坏,影响结构的疲劳寿命。文中结合Miner线性累积损伤理论建立大型金属结构的疲劳寿命预测模型,以桥式起重机为研究对象,运用Ansys有限元软件对其主梁结构进行参数化建模,通过瞬态动力学分析获得随机应力谱,估算出主梁不同截面上的疲劳寿命,用有限截面上的若干代表性疲劳核算点处的寿命构成金属结构的疲劳寿命特征线,作为金属结构疲劳破坏路径的预判依据。     

振动环境下焊缝疲劳寿命的预测及分析

根据名义应力法,对某结构焊缝在振动环境下的疲劳寿命进行了预测,并对影响焊缝疲劳寿命的因素进行了分析。使用振动台模拟真实振动工况环境,并得到对接焊缝不同焊点在此模拟振动环境下的应力—时间曲线。首先,应用雨流计数法得到各级应力的循环次数;然后,以BS7608标准中提供的焊缝S-N曲线为依据求得各级应力下焊缝的疲劳寿命;最后,根据Miner线性累积损伤理论预测各焊点的疲劳寿命并分析影响焊缝疲劳寿命的主要因素。分析结果表明:焊缝的存在降低了构件的疲劳寿命,且焊缝焊点的位值及余高的存在影响了焊缝的疲劳寿命。此分析结果与工程实际中对接焊缝的断裂情况相吻合,证明了此焊缝疲劳寿命预测方法的正确性。     

螺旋埋弧焊接X70钢管焊缝金属P-S-N曲线的建立

通过对螺旋埋弧焊接X70钢管焊缝金属进行疲劳试验,得到了不同应力幅和应力比下的疲劳寿命数据,对疲劳寿命的概率分布进行了分析;依据当量疲劳寿命公式,获得疲劳抗力系数和当量疲劳极限,并对其概率分布进行分析,进而建立了焊缝金属的P-S-N曲线,给出了指定存活率下的疲劳寿命曲线。结果表明:焊缝金属的疲劳寿命服从对数正态分布,疲劳抗力系数服从对数正态分布,以当量应力表示的疲劳极限服从正态分布。     

基于疲劳破坏的吊梁寿命评估分析

基于疲劳破坏实效的分析,对某型号的寿命进行评估分析,重点对吊具的焊缝疲劳寿命和钢板母材疲劳寿命2个方面进行计算研究。研究结果表明:在额定载荷范围内,吊具母材可无限次使用,而吊具焊缝的寿命有限;在进行吊梁设计时,为使吊梁既不造成疲劳寿命过剩也不导致疲劳寿命不足,故需要较为精确地计算出吊梁的疲劳寿命和通过改变吊梁结构来控制疲劳寿命,这样既满足了使用要求,也可减轻自重、提升性能、降低成本,为后续同类产品的设计提供一定意义上的指导。     

车门焊缝疲劳寿命问题研究

针对某自主品牌汽车车门早期开裂问题,研究车门焊缝疲劳寿命的影响因素。重点对焊接结构疲劳寿命的影响因素中的焊接方式(人工焊接或机器人焊接)、焊接方法(CO_2焊接碳钢焊丝或CMT焊接硅青铜焊丝)和焊缝长度(12 mm或20 mm)进行研究。为了解车门特定部位在"开-闭"循环过程中的应变特性,对实物车门在疲劳耐久性实验中焊缝位置的周边进行了动态应变测试分析。最后结合现场检测,疲劳耐久性试验和理论分析结果,得出提高车门焊缝疲劳寿命的方案。     

基于线性疲劳累计损伤橡胶悬置疲劳寿命预测研究

橡胶元件疲劳寿命的有效预测是其设计开发过程中的重要环节。引入橡胶元件线性疲劳累计损伤原理,提出张量形式橡胶疲劳寿命公式,且根据橡胶材料的实际承载工况提出其失效标准。依据橡胶材料的承载变形可简化为单轴拉伸及简单切应变,设计用于承载拉伸载荷的哑铃型橡胶试柱和承载剪切载荷的环形橡胶试柱,并实测疲劳寿命数据,以最小二乘法原理拟合拉伸与剪切的疲劳寿命函数公式。以车用变速箱悬置与发动机后悬置为疲劳寿命预测研究对象,通过分析其承载位移载荷时的应变张量,利用张量形式的疲劳寿命预测公式预测两种悬置在两种典型工况下的疲劳寿命。结果发现,橡胶材料的拉伸疲劳寿命曲线与简单剪切疲劳寿命曲线的变化趋势一致、形状类似、拟合函数幂指数十分接近;张量形式的疲劳寿命预测公式可有效地预测橡胶悬置的疲劳寿命。     

某商用车车架台架疲劳寿命预测与提升

新开发商用车车架进行扭转台架疲劳试验时,第三横梁与纵梁连接处焊缝开裂,不满足车架循环次数20万次寿命要求;需要采用有限元法模拟车架扭转疲劳台架试验,以找出焊缝开裂原因并提出改进方案,比较不同焊缝建模方法计算所得车架扭转台架疲劳寿命,确定与台架试验结果吻合的焊缝建模方法;对车架焊缝开裂风险位置进行结构优化设计,提升纵梁横梁接头强度,先用有限元方法验证车架优化方案满足寿命要求后,再将优化后的车架进行台架试验,车架未发生开裂。应用有限元方法预测台架疲劳耐久寿命,可以找出焊缝开裂原因并快速验证优化方案,缩短产品开发周期。     

堆垛机柱脚焊接接头疲劳寿命分析及优化

为了探究工作条件下堆垛机柱脚焊接接头的疲劳寿命问题,对堆垛机柱脚焊接接头进行了动载荷作用下的疲劳寿命分析,并对影响疲劳危险焊缝疲劳强度的相关尺寸进行了优化。首先,建立了含柱脚焊缝的堆垛机柱脚有限元模型,并使用典型受力模式下的静力学分析与焊线处结构应力分析,确定了柱脚危险焊缝位置;然后,建立了含柱脚危险焊缝的堆垛机有限元模型,采用动力学分析得到了动载荷作用下危险焊缝的疲劳载荷谱,并采用结构应力法求解得到了动载荷作用下的危险焊缝疲劳寿命;最后,针对危险焊缝疲劳强度较低的情况,使用响应面优化法对影响柱脚环形焊缝疲劳强度的尺寸进行了优化。研究结果表明：柱脚环形焊缝为柱脚疲劳危险焊缝;在极端工况下,堆垛机危险焊缝疲劳寿命为27.14 y,可以满足堆垛机设计使用年限;优化后的危险焊缝结构应力较优化前降低了15%,危险焊缝疲劳强度得到了较大提高。     

起重机主梁的应变疲劳寿命估算

针对某起重机主梁裂纹附近区域的应变测试信号的分析,发现了该主梁出现了应变疲劳现象,为研究起重机主梁裂纹的产生及扩展机理,对有裂纹的起重机进行使用寿命预估及安全评价,通过对该起重机在正常工况下的应变信号进行测试,并进行五点三次平滑处理,分析研究其载荷谱,并参考相关文献中Q345材料的应变疲劳参数,计算出应力值,绘制出应力-应变特性曲线,然后根据Manson-Coffin公式及Miner线性损伤累计法则,计算出起重机主梁的疲劳寿命,得出该起重机还能够安全运行的时间值。研究结果表明,该带裂纹起重机的使用寿命预估方法可以进行推广应用,为起重机的疲劳寿命预估提供了合理的研究方法。     

国产化材料车轮钢圈焊接工艺的确定

为了实现汽车钢圈用材料的国产化,对材料国产化前后钢圈焊接工艺及其焊缝显微组织与车轮的疲劳寿命进行了研究,对焊接工艺进行了改进。结果表明:原焊接工艺钢圈车轮的疲劳寿命较低,远远不能满足技术要求,主要原因是焊缝中存在较大的氢气孔及焊接热输入量过大;增加去氢处理后,焊缝中气孔消失,再通过降低焊接电压以减少热输入,同时适当降低焊接速度,可明显提高不同材料车轮的疲劳寿命,使国产材料钢圈的质量达到要求。     

变压器油箱含缺陷角焊缝疲劳寿命分析

变压器油箱箱体遍布焊缝，在振动工况下，油箱疲劳破坏常发生于角焊缝内部缺陷位置处。为分析角焊缝缺陷对变压器油箱疲劳寿命影响，建立了变压器油箱箱体有限元模型，根据油箱振动测试数据在nCode软件中对油箱整箱侧壁角焊缝进行疲劳分析，得到无缺陷情况下变压器油箱整箱侧壁角焊缝的疲劳寿命。取整箱侧壁角焊缝疲劳最危险角焊缝，进一步建立局部含缺陷角焊缝模型，分析含气孔、夹渣缺陷时变压器油箱角焊缝的疲劳寿命的影响规律。最终发现：对于夹渣缺陷，夹渣弹性模量与焊缝弹性模量相差越大，越容易造成疲劳破坏，且软夹渣较硬夹渣更为危险；气孔缺陷尺寸的增大会造成疲劳寿命的减少，而气孔位置越靠近焊根，疲劳寿命越小；且气孔缺陷较夹渣缺陷更容易造成疲劳破坏。     

钛合金焊缝与母材缺口试样疲劳对比试验研究

对TC2钛合金焊缝与母材缺口试样进行疲劳对比试验,并观察全部疲劳断口,分析疲劳断裂的起因.结果表明,焊缝缺口试样与母材缺口试样的疲劳寿命相比没有显著差异,在99%可靠度前提下,焊缝缺口试样的安全寿命是母材缺口试样安全寿命的91%.焊缝及母材缺口试样的疲劳断裂均起源于缺口根部表面滑移带.     

某重型电动轮矿用自卸车发动机支架焊缝疲劳实验研究

某厂重型电动轮矿用自卸车在使用过程中频繁出现发动机支架、变速箱支架、燃油箱支架与车架纵梁连接处开裂和撕裂现象,经分析疲劳损坏是支架与纵梁连接处焊缝开裂的主要原因。为了研究焊接参数、焊接工艺对焊接质量的影响,利用SDS1000电液伺服疲劳试验机,进行多次不同形式的疲劳拉伸实验,结果表明,采用多层焊接工艺成型的焊缝的疲劳寿命要优于单层焊焊缝的疲劳寿命。     

栓焊并用连接结构疲劳寿命分析

为了研究端部角焊缝与高强度螺栓并用连接结构在循环荷载下的疲劳性能,通过试验,对比了焊接和栓焊两种不同连接结构疲劳寿命和疲劳失效机理的差异,分析了高强度螺栓对栓焊结构疲劳寿命的影响。结果表明,高强度螺栓能够减小焊缝处的受力,抑制裂纹扩展,提高结构连接刚度,有效延长结构的疲劳寿命。同时利用等效结构应力法对栓焊结构进行了寿命估算。估算结果与试验结果吻合良好,误差在10%以内,验证了等效结构应力法对端部角焊缝与高强度螺栓并用连接结构寿命估算的适用性。