曲轴疲劳寿命的三维有限元分析

针对影响曲轴疲劳寿命的众多复杂因素以及准确估计曲轴疲劳寿命难度大的问题,以某型柴油机组成的动力装置为原始模型,运用三维有限元模态分析计算柴油机曲轴的动态应力,应用动应力载荷谱疲劳计算方法分析曲轴疲劳寿命.实验比较不同情况的曲轴疲劳寿命,比较后的相对值非常可靠.     

基于有限元法的汽车发动机连杆应力与疲劳分析模型及应用

为了研究汽车发动机连杆在不同工况下的受力情况,避免产生疲劳裂纹,从分析发动机的运动过程及连杆机构的受力情况入手,基于ANSYS软件生产连杆的模态柔性体,构建刚柔耦合动力学模型,基于有限元分析法构建静态应力分析模型分析局部应力集中现象。根据雨流计算法从载荷谱统计出幅值个数,叠加其对应的应力值计算连杆的疲劳寿命,分析结果得出,发动机转速为3 000 r/min时最容易发生疲劳损伤。研究成果具有极大的实用价值。     

随机振动载荷下电子箱PCBA焊点疲劳寿命分析

电子箱在力学载荷环境下,振动引起的高周循环疲劳应力会造成箱体中电路焊点失效,影响电子箱整机可靠性;针对一种印制电路板组件焊点进行整机级振动试验,通过建立电子箱整机有限元模型,进行与试验状态一致的随机振动试验仿真分析,提取焊点上的应力、加速度响应水平;基于Basquin模型,建立了PCBA疲劳寿命预测模型,将几种不同振动载荷下的焊点响应结果代入到预测模型,计算得到电子箱在不同振动载荷下的寿命分析结果,得到电子箱PCBA焊点的应力-寿命（S-N）曲线;结果表明,在工况随机振动条件下电子箱PCBA焊点具有足够可靠性,随着振动激励增大,焊点疲劳寿命显著缩短,该方法可用于电子箱整机级PCBA焊点随机振动疲劳寿命分析。     

高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的数值计算

由于在分析高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的过程中传统方法采用静态最大载荷计算不能考虑动态载荷的影响,以多柔体动力学和有限元模态应力分析法为分析手段,通过数值仿真计算得到不同载荷作用下履带车辆扭杆弹簧的应力时间历程曲线．依据Miner线性损伤累积理论,结合车辆行驶环境和行驶工况的分配比例和扭杆弹簧材料特性曲线,采用Goodman法和Gerber法2种等效应力修正方法,对扭杆弹簧的疲劳寿命进行分析和预测,其计算结果表明Goodman法比Gerber法保守,两者之间的预测结果相差约7倍．该研究为设计阶段履带车辆关键零部件疲劳寿命预测提供可行的分析方法．     

基于名义应力法的弹性链型接触网疲劳寿命预测

针对高速铁路弹性链型接触网进行接触线疲劳寿命预测分析.利用ANSYS,采用直接积分法对弓网耦合系统进行动态仿真,得到接触线的应力时程;运用雨流计数法得到离散的应力循环,采用应力修正算法得到平均应力为零的疲劳应力谱;通过简化方法估算获得材料S-N曲线,从而计算得到疲劳破坏次数;最终运用线性累积损伤理论预测接触线的疲劳寿命.对比分析接触线不同位置的疲劳寿命值,结果表明:接触线每跨疲劳寿命趋势一致;每跨在吊弦处和定位点处疲劳寿命较低,其中寿命最低值出现在左侧第一根吊弦处,疲劳寿命最低值为20 a左右.结果可为高速铁路弹性链型接触网接触线的实际施工维护和更换周期的确定提供参考.     

基于虚拟样机技术的发动机建模与扭振分析

在建立动态发动机刚性模型的基础上,结合有限元软件ANSYS,计算出曲轴各阶模态的频率,从而得到含柔性曲轴的动态发动机模型;然后对该模型进行动态仿真,计算出发动机的扭振激振力矩;再对激振力矩进行离散傅立叶展变换,分析各谐次所对应的激振力矩的谐值;最后对发动机模型在共振工况进行仿真分析,求得危险轴段处的扭转应力,分析其安全性能.所提供的这种基于虚拟样机技术的发动机曲轴系扭振分析方法为实际中发动机曲轴系扭振分析,提供了一定的参考依据.     

基于UG软件的曲轴与连杆的优化设计

本文利用UG的强大建模能力,以及装配干涉分析、动态运动仿真和应力应变有限元分析等功能,建立了四缸发动机曲轴与连杆的三维模型,进行数字化样机设计,并结合运动公式计算,得出发动机曲轴和连杆的运动曲线分析图,以及活塞和曲轴在模态下的数据变化图谱、特征数据曲线和运动规律.通过对数据的分析,掌握了连杆机构在实际运行工况下的力学特性.通过数值分析与计算,可以直观清晰地了解曲柄连杆机构在运行过程中的受力状态.通过数据调整,对机构进行了优化,为发动机性能优化提供数据支撑.针对不同大小和功能发动机的优化分析,提供了更为准确的参考数据.     

单边驱动式摇摆筛偏心轴的应力与疲劳分析

应用PROE软件建立了单边驱动式摇摆筛的三维结构模型,并对其进行动态仿真分析,得到作用在偏心轴上的载荷历程。运用解析法和有限元法对偏心轴应力进行分析,得到其应力分布曲线和应力云图,分析结果表明,偏心轴上的危险部位出现在中间轴承座支撑处,最大应力值为35 MPa。运用局部应力应变法对偏心轴疲劳寿命进行分析,得到单边驱动式摇摆筛偏心轴的疲劳寿命为0.98a,通过分析能够有效预防事故的发生。该研究成果为偏心轴的设计和改进提供了可靠依据。     

液体火箭发动机再生冷却槽黏塑性分析

采用Robinson黏塑性模型,利用渐近积分法结合大型有限元程序Marc完成液体火箭发动机再生冷却槽的热结构耦合分析.经验证,Robinson黏塑性模型能够很好地模拟内壁材料NARloy Z高温时的拉伸特性,且在循环载荷下迟滞回环曲线与试验结果符合良好.冷却槽关键点应力分析明确阐释在不同工作阶段内外壁由于材料属性、工况不同导致的应力制约关系;残余应变分析清晰再现冷却槽“狗窝”失效模式及变形情况,同时为定量计算其损伤累积及剩余寿命提供坚实基础.     

柴油机负荷对曲轴疲劳寿命影响的三维有限元分析

为评估超载运行对柴油机的不利影响,以某型柴油机组成的动力装置为原始模型,设定柴油机发火顺序﹑活塞所受气体力﹑转速和输出扭矩等边界条件,用三维有限元动应力分析和疲劳寿命计算技术计算曲轴在420°缸排插入角下75%负荷、100%负荷、110%负荷和120%负荷时的疲劳寿命.结果表明在420°缸排插入角下,柴油机负荷越高,曲轴单拐的疲劳寿命区域扩大就越明显.     

集装箱门式起重机金属结构及焊缝的疲劳分析

建立轨道式集装箱龙门起重机金属结构的有限元模型,基于港口实际工况计算的应力结果,利用专业疲劳分析软件MSC Fatigue对该场桥的金属结构及焊缝进行全寿命疲劳分析,得到整体的疲劳寿命分布和危险点的寿命值,为产品的疲劳耐久性设计提供重要参考.     

摩擦因数对钢丝绳应力和疲劳寿命的影响分析

以6×36+WS结构钢丝绳为研究对象,在SolidWorks中建立了其三维模型,并导入ABAQUS中,通过定义接触对、设置边界条件,建立了钢丝绳有限元模型。在相同的轴向载荷下,仿真分析了不同摩擦因数对钢丝绳应力分布和疲劳寿命的影响。结果表明,钢丝绳在拉伸状态下,绳股外侧钢丝应力较大,且绳股与绳股接触处钢丝应力最大;随着摩擦因数的增大,钢丝绳应力逐渐增大,疲劳寿命逐渐减小,钢丝绳在应力最大处疲劳寿命最小。     

某柴油机缸盖强度计算

以某4缸轿车用柴油机铝合金缸盖为研究对象,用某CFD软件计算得到水套表面的温度和对流换热系数,用Abaqus计算缸盖稳态温度场、装配载荷下冷机的应力分布、装配状态下的热机应力分布和各缸爆发时刻缸盖的应力分布,结果表明缸盖强度低于材料屈服极限.基于应力结果计算缸盖的高周疲劳安全因数和低周循环次数,结果表明缸盖疲劳安全因数满足使用要求.     

MSC软件在曲轴设计中的应用

基于模态分析技术,联合有限元软件MSC Patran/Nastran与动力学仿真软件MSC Adams对某曲轴刚柔体混合模型进行动力学分析,得到曲轴在工作循环中的动态应力. 同时提取曲轴载荷谱输入到MSC Fatigue中进行疲劳强度分析,求得曲轴疲劳寿命.     

基于主S-N曲线法的地铁制动箱焊接疲劳分析

为研究地铁车辆制动箱焊接接头的疲劳寿命,根据实际结构建立4节点壳单元有限元模型,给出搭接焊和T型焊的焊缝建模方法.在3种振动工况下,运用主S N曲线法计算焊缝的等效结构应力和对应损伤比.结果表明：该地铁车辆制动箱焊接结构设计合理可靠;通过与实体单元模型计算结果进行对比证明壳单元模拟焊缝的合理性;在不同尺寸单元下对比2种疲劳评估方法,结果表明名义应力法预测疲劳寿命的准确性较低.     

直升机尾减速器连接寿命的确定

按照新的适航规章确定直升机尾减速器连接寿命,并给出结构检查周期.利用有限元分析结合Miner线性累积损伤理论对结构连接按照设计目标寿命进行详细尺寸定义;利用结构疲劳试验结合Miner线性累积损伤理论给出结构连接寿命;载荷谱分别选用有限元计算疲劳载荷谱和实测疲劳载荷谱,同时按照相应的准则将材料的平均S-N曲线转换为计算安全S-N曲线和试验安全S-N曲线.     

直喷系统建模及点火正时仿真分析

利用GT-Power软件建立了某无人机二冲程发动机直喷仿真模型,通过实验获取缸压曲线与仿真结果进行对比,验证了仿真模型的正确性。基于验证的直喷系统仿真模型,分析了高低空环境下的点火正时对气缸最高压力、扭矩、燃油消耗率、排气温度和NOX排放量的影响规律。仿真结果可优化无人机直喷系统的点火正时参数,为在高低空环境下提高发动机性能提供理论依据。     

履带式装甲车辆车体疲劳寿命预测仿真研究

装甲车辆薄壳车体的疲劳寿命是车辆维修性和保障性的重要指标,关系到车辆的使用安全性.针对明确预测装甲车辆薄壳车体的疲劳寿命主要依因素,传统采用试验方法周期较长、费用高且不准确.为解决上述问题,提出一种基于虚拟样机技术的新方法.先建立装甲车辆的刚-弹耦合动力学模型,然后提取任务剖面内各工况下车体薄弱部位动态载荷时间历程,并按照任务剖面编制载荷谱.采用名义应力法对车体的疲劳寿命进行预测.预测结果与车体疲劳寿命统计资料基本相符,证明了所提方法的可行性.研究成果为科学地制定车体维修保障标准提了供理论依据.     

基于等效结构应力的铝合金地铁车体疲劳寿命预测

为评估某铝合金地铁车辆的疲劳寿命,采用美国ASME标准中的网格不敏感的主S-N曲线法对该车焊缝进行疲劳寿命预测.用HyperMesh对车体进行有限元建模,并对焊缝处网格细化;用ANSYS计算焊缝处应力;运用自主开发的FE-Weld软件对其进行等效结构应力的计算和疲劳寿命的预测;对疲劳寿命不符合设计要求的结构进行改进和优化,改进后结构的疲劳寿命符合设计要求.网格不敏感的主S-N曲线法具有重要工程应用推广价值.     

基于模态应力恢复的轿车发动机舱盖焊点疲劳寿命分析

建立汽车发动机舱盖焊点有限元模型,并将分析结果与试验模态对比,验证该有限元模型的准确性.分别采用准静态法和模态应力恢复法得到焊点的应力-时间历程;基于Palmgren-Miner线性损伤累积准则和S-N曲线对比评估焊点疲劳寿命,并在模态应力恢复方法中考虑截止频率和结构阻尼对焊点疲劳寿命的影响.与虚拟台架试验的对比结果表明：准静态预测的焊点寿命大于试验寿命,截止频率为200 Hz且结构阻尼为0.06的模态应力恢复结果与试验结果较吻合.基于模态应力恢复法优化设计的发动机舱盖通过耐久路试.