可靠性设计在钻探机械强度计算中的应用

机械产品的可靠性是衡量机械产品质量的一个重要指标。要提高机械产品的可靠性，首先应从设计上满足可靠性的要求，然后在制造中用质量控制法加以保证。机械设计中，零部件的强度设计，可根据载荷的性质，用静强度设计或疲劳强度设计的方法进行。由于绝大多数机械受的是动载荷，疲劳是机械零件的主要破坏形式，因此，较重要的零部件都要进行疲劳强度计算。但是常规的疲劳强度计算，没有将载荷、材料的疲劳性能、零部件的尺寸数据，作为有离散性的随机统计量来处理，而是用安全系数法来考虑数据的离散性和其它不确切的因素，并且这个安全系数，主     

高速、精密大型机械油膜振荡的探讨

旋转机械,只要转子开始转动,就不可避免地产生振动.振动会使机械工作性能降低或使机械根本无法工作作者对使某些领导零部件受到附加载荷而加速磨损、疲劳.甚至破坏而影响机械的寿命或造成事故.     

机械结构件疲劳监测方法及试验装置设计

在交变及循环载荷作用下,机械结构件会发生疲劳损伤,该疲劳损伤可通过被监测材料的弹性模量变化来反映。为此,设计了以悬臂梁试样为监测对象的疲劳监测试验装置,该装置采用变频调速电动机实现循环载荷的频率可调,设计可调长度的曲柄机构实现载荷的幅值可调,开发了基于光纤光栅传感器的应变测量系统,用以监测结构件的疲劳状态。试验结果表明,该试验装置可有效地对结构件施加循环载荷,并且监测系统对应力、应变的变化进行监测,根据弹性模量随应力循环次数的变化趋势,评估悬臂梁试样的疲劳损伤状态。     

航空2024铝合金VIC-3D静载分析和疲劳试验VIC-3D Static Analysis and Fatigue Test of 2024 Aluminum Alloy 陈亚军 黄彦 薛程丹 洪建国

为系统研究航空2024铝合金的力学性能,首先通过VIC-3D技术测量静态拉伸全场二维应变及应力,其次基于航空载荷谱进行动态载荷疲劳试验。VIC-3D结果表明,利用Y方向应变随时间变化云图,可以探究裂缝出现及发展规律;采用运输类飞机下翼面标准载荷谱TWIST,疲劳试样在第34周循环,总第169973次循环后发生疲劳断裂。利用扫描电子显微镜对试件断口进行观察,疲劳断口可观察到疲劳源区、疲劳裂纹扩展区及瞬时断裂区,并呈扇形向外扩展。疲劳裂纹萌生于试件表面;裂纹扩展区二次长裂纹方向和裂纹扩展方向垂直,并存在疲劳辉纹;瞬时断裂区呈现出塑性断裂韧窝状形貌,局部存在冲击面形貌。     

航空2024铝合金VIC-3D静载分析和疲劳试验

通过VIC-3D技术测量静态拉伸全场二维应变及应力,基于航空载荷谱进行动态载荷疲劳试验,利用扫描电子显微镜对试件断口进行观察,研究航空2024铝合金的力学性能。结果表明,利用Y方向应变随时间变化云图,可以探究裂纹出现及发展规律,疲劳试样在第34周循环,总第169 973次循环后发生疲劳断裂。疲劳断口可观察到疲劳源区、疲劳裂纹扩展区及瞬时断裂区,并呈扇形向外扩展。疲劳裂纹萌生于试件表面,裂纹扩展区二次长裂纹方向和裂纹扩展方向垂直,并存在疲劳辉纹,瞬时断裂区呈现出塑性断裂韧窝状形貌,局部存在冲击面形貌。     

基于五点法算法的钻杆疲劳载荷简化方法

为研究钻杆的疲劳强度,在钻杆随机载荷-时间历程处理过程中,通过五点法算法对不产生疲劳损伤的载荷进行删除,且确保产生疲劳的载荷位置不变,不影响后期雨流计数法对疲劳损伤的统计,实现了载荷信号的有效简化,该算法可以通过程序实现。最后,经过实验算例及工程实例证明该算法可大幅压缩信号长度,缩短实验周期,为后续疲劳试验分析提供了依据。     

循环载荷作用下煤的力学性质及声发射特征演化规律

声发射是煤等脆性材料破坏过程中经常伴随的现象,可以通过研究煤的声发射规律掌握其损伤和裂隙的演化规律。借助三轴液电伺服加载系统和声发射测试系统,针对原煤试样,进行了循环加载实验,揭示了循环载荷作用下的煤力学性质和声发射演化特征。研究结果表明:多级加载疲劳试验中,循环载荷幅度相同的条件下,随着加载频率的减小,弹性模量降低30%～40%、不可逆塑性变形增加,说明煤样损伤及裂纹发展有时间效应;循环加卸载频率对于煤样内部原有的或新生的微裂纹扩展规律具有较大的影响;验证了声发射试验中的Kaiser效应和Felicity效应,发现煤的应力记忆特征、应变记忆特征具有Felicity效应,而且相对于应变记忆特征,应力记忆特征变化更加明显,说明煤的物性参数(应变)记忆能力相对好于状态参数(应力),更能准确地描述损伤。     

软岩巷道在周边爆破反复作用下的损伤疲劳破坏

本文分析了软岩巷道围岩在远区爆破弱应力波反复作用下的损伤疲劳破坏机理,认为：岩石在周期性荷载作用下会产生疲劳损伤,所引起的力学性能变化对岩体工程的长期稳定性有重要影响;岩石的疲劳破坏存在门槛值,只有在局部应变或损伤疲劳累积达到疲劳裂纹扩展门槛时,疲劳裂纹才会形成和扩展;岩石疲劳裂纹的起裂韧度比其断裂韧度小得多,因此岩石会在远低于其断裂韧度的循环应力作用下发生疲劳损伤破坏.     

循环载荷作用下饱水灰岩力学性能及能量演化规律研究

为了探究水力耦合作用下煤层底板石灰岩的力学特性及变形规律,预防因工程扰动而产生的底板失稳破坏,利用岩石微机伺服多场耦合试验系统,开展了不同围压下饱水灰岩的常规三轴压缩试验及循环加卸载试验。通过经典岩石力学理论划分了岩石全应力-应变曲线的各个阶段,从能量耗散及累积损伤的角度,对循环载荷作用下的岩石破坏机理进行研究。研究发现：(1)在围压不变的条件下,循环加卸载试验下岩样的峰值强度较常规三轴压缩试验有所降低,整体应变量随卸荷水平的增加而变大,扩容现象逐渐显著;(2)在围压及循环载荷作用条件下,饱水灰岩的破坏形式主要为剪切破坏,当围压增大后,逐渐出现了以横向、纵向为主的张拉破坏;(3)随着循环等级的增加,弹性应变能的占比相应降低,耗散能的占比逐渐增大,同一循环等级下,随着循环次数的增加,耗散能占比呈小幅降低趋势;(4)扩大卸荷水平,岩石损伤行为越发活跃,但同等级循环内岩石损伤出现小幅度降低,与耗散能的演化规律及机理基本一致。     

带式输送机张力传感器的疲劳寿命计算

介绍了应用于胶带输送机张紧力检测的传感器的疲劳分析中局部应力应变法的分析方法和步骤,同时结合ANSYS,运用局部应力应变法中的稳态法对优化设计前后的张力传感器分别分析、计算出了疲劳寿命,为优化设计对其抗疲劳性能的影响提供了客观的判断依据;对一般零部件的疲劳寿命的计算也具有参考价值.     

动载应变率对煤岩体损伤的模拟研究

基于HJC本构模型对煤岩体试样进行LS-DYNA有限元数值模拟,分析动载载荷变化率对煤岩体损伤的影响规律。结果表明:相同最大载荷压力下载荷作用时间比载荷变化率更能影响煤岩体的损伤。煤岩体发生破坏的最大能量随载荷变化率的增加而降低,发生破坏的时间随载荷变化率的增加而减少,吸收的能量越大破坏越严重;煤岩体发生破坏时的压力随载荷变化率增加而增大,应变与煤岩体的破坏程度一致。     

动静载荷作用下红砂岩力学性能试验研究

利用MTS810电液伺服材料试验系统和霍普金森压杆试验系统(SHPB)分别研究红砂岩材料动、静载荷作用下应力-应变全过程曲线、破坏特征,并将2种状态下的试验结果进行了对比。研究表明:动载荷曲线较静载荷曲线在压密阶段之前存在局部变形阶段;动载荷作用下,当应变率大于66 s-1时,红砂岩应力-应变曲线表现出一个与静载作用下相似的软化阶段;而当应变率未达到66 s-1时,红砂岩在裂纹处发生明显的脆性崩裂;红砂岩在静载下为沿断裂面的滑移破坏,在动载下为轴向劈裂破坏。     

无烟煤在冲击载荷下破坏模式与强度特性

大直径单轴分离式霍普金森压杆试验表明：无烟煤在冲击载荷作用下,存在一个门槛速度4.3 m/s。这个门槛值为提高无烟煤块率,进行生产系统、储运系统改造优化等方面提供了可参考数量依据。根据试验曲线的特征,无烟煤具有显著的应变软化和应变硬化特征,初始弹性模量、屈服强度与极限强度都随着应变率的增加而提高,屈服强度最为显著。无烟煤在冲击载荷作用下破坏分为4种类型：压剪破坏、拉应力破坏、张应变破坏和卸载破坏,并以拉应力破坏、张应变破坏和卸载破坏为主要破坏形式。     

不同动载对煤岩块的破坏作用数值模拟

以HJC本构模型进行数值模拟,分析动载作用下煤岩块的应力场、应变场及能量场动态变化过程。结果表明:载荷变化率的改变对煤岩块的破坏形态影响最大,其次是载荷的最大压力值,最后是作用时间;5种载荷压力形式下,煤岩块的动能、内能和总能量3种能量随时间变化趋势一致;煤岩块未破坏时,3种能量随时间增加;煤岩块发生破坏时,动能最终降为0,内能有所降低;煤岩块破坏越严重,3种能量降低的程度越大。煤岩块达到临界应力时只是发生轻微破坏,随后达到最大总能量时才发生严重破坏。压力和作用时间达到一定值时煤岩块才发生破坏,载荷变化率方向的改变增大了煤岩块的破坏能力。     

压力传感器轴销的疲劳寿命计算

详细介绍了疲劳分析中的局部应力应变法分析方法和步骤,同时结合ANSYS,运用局部应力应变法中的稳态法对优化设计前后的压力传感器轴销分别分析、计算出了疲劳寿命,为优化设计对其抗疲劳性能的影响提供了客观的判断依据;对一般零部件的疲劳寿命的计算也有一定的参考价值。     

用实验的方法确定机械零部件的P-S-N曲线

现代机械设计技术正在由传统的以安全系数为特征的经验法向以可靠度为特征的概率法转变。机械零部件的P-S-N曲线，又被称为疲劳性能曲线。表征了机械零部件的疲劳特性，为机械零部件抗疲劳设计提供重要依据。机械零部件的P-S-N，曲线是通过对机械零部件进行疲劳实验，然后对实验数据进行统计分析后得到的。     

输送机刮板链立环疲劳寿命预测方法研究

针对刮板输送机刮板链立环疲劳试验成本高、周期长的不足,利用多体动力学软件建立链传动系统的刚-柔耦合动力学模型。首先对典型工况进行仿真计算,得到立环在各仿真时刻的应力云图,并确定危险点;其次提取危险点的载荷应力时间历程,根据刮板输送机的任务剖面进行载荷处理,得到能够直接进行寿命计算的载荷谱;最后根据线性疲劳损伤累积法则进行立环危险点疲劳寿命计算,得到立环在任务剖面下的循环次数。利用虚拟样机技术进行立环疲劳寿命预测的方法,不仅可以减少疲劳试验成本,也可为将来进行整机的疲劳试验提供技术基础。     

放顶煤过渡支架关键部件设计研究

针对放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用Solid Works建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析,通过分析顶梁和底座寿命云图、损伤云图以及疲劳敏感特性曲线,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。结果表明:所设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,累计损伤最大值低于可用寿命值。     

基于ANSYS和ADAMS的振动筛筛帮疲劳寿命分析

通过ANSYS对振动筛浮动筛框柔化处理后,在ADAMS中进行振动筛的刚柔耦合仿真并获取筛帮的载荷历程。对筛帮进行有限元静力学分析,得到危险部位的应力结果。根据筛帮材料的特点,绘制S-N曲线。结合筛帮的载荷历程、有限元分析结果和材料的S-N曲线对其进行疲劳寿命计算。分析结果表明筛帮两侧与支撑部件连接的安装孔是疲劳破坏的危险处,筛帮的疲劳寿命满足振动筛疲劳极限的设计要求。     

基于有限元法液压支架的疲劳寿命分析

根据ZY6000/25/50型两柱掩护式液压支架运行工况,对其进行有限元分析和动力学仿真分析,获得其应力分布和力-时间载荷历程。把静态应力与力-时间载荷历程相结合,计算出顶梁的动态应力,利用材料的疲劳寿命S-N曲线,对液压支架顶梁进行疲劳寿命分析,获得了其疲劳寿命分布云图和有关数据,为液压支架的研制和改进提供了参考。