用剩余疲劳损伤强度预测机械零件疲劳可靠度及寿命的方法

提出在缺乏零件工作载荷谱时，进行该零件疲劳可靠性计计算的方法。用使用过一段时间的零件进行疲劳试验。根据这些试验数据统计出剩余疲劳损伤强度，并利用剩余疲劳损伤强度确定该元件在已使用期内的累积疲劳损伤量。然后用疲劳累积损伤可靠性模型进行零件疲劳可靠性设计计算。     

齿轮强度计算法(二)

四、许用应力齿轮传动的尺寸和重量,主要决定于许用应力的大小;因此在设计时,正确地选用许用应力是一个很重要的条件。齿轮在工作时,轮齿是受着循环变化的应力。由材料性质可知,应力与应力变化循环的次数有关。应力变化循环次数N_Ц的值愈大,则可能产生破坏的载荷(或破坏的应力)就愈小,直至达到疲劳极限(这时的循环次数以N_(ЦB)表示,并称为应力循环基数)如[图四]所示。所以在确定许用应力时,应该考虑应力变化循坏的次数,且必须使许用应力在相应的     

离心风机叶轮强度优化设计与寿命预测

为了研究某离心风机叶轮叶片断裂现象,基于Workbench运用子模型法对叶轮进行强度分析,根据分析结果对叶轮进行优化设计,最后运用nCode Designlife对改进后叶轮进行疲劳寿命预测。研究结果表明：原叶轮在离心力作用下的等效应力远超出材料许用应力,应力集中位置与实际破坏位置基本一致,因此,将子模型法用于叶轮强度分析是可行的,而且分析结果更为精确有效,分析效率显著提高。改进后叶轮的等效应力小于材料许用应力,其中最大应力仅为122.5MPa,有效保证叶轮运行可靠性,通过疲劳寿命预测证明该叶轮使用寿命可达35年。     

中央牵引装置强度仿真及试验对比研究

中央牵引装置是连接车体和转向架的专用装置,在车辆系统中起到纵向牵引载荷传递、横向限位等重要作用。本文依据EN13749对某动车组中央牵引装置进行有限元分析,进而对其进行了静强度和1000万次的疲劳强度试验,同时对比了有限元仿真和静强度试验结果。计算分析结果表明,牵引装置的静强度结果都小于相应材料的许用应力,最大应力出现在中心销腹板折弯处304.60MPa和牵引拉杆端头处314.54 MPa;在Goodman曲线图中进行疲劳评估均落在包络线内,满足疲劳评估要求;对比静强度和有限元仿真结果,仿真和试验结果控制在20%以内;对牵引装置进行1000万次疲劳试验后进行无损检测,无任何裂纹,满足疲劳试验要求。     

某型轿车后轴的强度分析

针对某型轿车后轴在可靠性试验时扭杆断裂的问题,通过有限元分析的方法对其结构强度进行仿真分析。参照后轴疲劳试验条件,在疲劳试验极限位置,以强迫位移加载方式,对其进行结构强度分析及疲劳分析,通过仿真计算结果与台架疲劳试验及可靠性试验破坏结果的对比,得出了后轴疲劳断裂的原因,并提出了相应的改进方法。将改进后的后轴重复上述结构强度和疲劳分析过程,得到相对可靠的分析结果,在接下来的路况可靠性试验中未出现疲劳破坏现象。此方法也为后轴的后续改进设计提供了理论依据。     

活塞压缩机曲轴强度数值分析

活塞压缩机曲轴承受着复杂的交变载荷,其破坏形式主要体现在疲劳方面。利用有限单元分析方法,对某型6M50压缩机曲轴进行等效应力分析;利用分析结果对曲轴不同截面进行强度校核,结果表明:曲轴在第6列曲拐与主轴过渡处安全系数低于许用值,曲轴强度校核结果与该型压缩机曲轴断裂的位置吻合。该分析方法可作为活塞压缩机曲轴强度计算的可靠工具。     

基于小样本耐久强度区的疲劳失效数据推定车轴钢的疲劳强度分布

为了对50#车轴钢疲劳可靠性问题进行评估,本研究在室温大气环境下用四连式悬臂梁型旋转弯曲疲劳实验机对该材料开展了超长寿命疲劳问题的研究,并根据实验得到的数据提出使用小样本耐久强度疲劳实验数据推定50#车轴钢的疲劳强度分布的统计方法.具体的方法如下:(1)假设在不同的应力循环周次下疲劳强度的分布近似相同;(2)确定均值S-N曲线倾斜部向水平部转移点处的应力循环周次No;(3)基于线性累计损伤原理,将耐久强度区的应力值换算为对应于No的一组应力值;(4)通过换算后的应力数据确定疲劳强度的概率分布.本方法推定的疲劳极限分布结果与本实验获得的疲劳极限区实验数据的分散程度基本一致.     

兆瓦级风力发电机组塔架强度分析

塔架的强度分析包括极限强度分析和疲劳强度分析.极限强度分析是指塔架在极限载荷作用下,得出各截面的Von Misses应力,再与材料的许用应力比较判断.对作用在塔架上的疲劳载荷谱,通过通道合并和雨流统计得到各焊址处的等效疲劳载荷,并结合S-N曲线进行疲劳损伤判断.     

液压胀形汽车桥壳的强度及疲劳寿命分析

在桥壳缩径工艺小批量生产试验基础上,对缩径管坯进行压缩实验,得到桥壳材料的硬化规律,揭示出第一次缩径强化占材料总强化的86.62%;经理论分析得到在桥壳材料强化1.78倍情况下,桥壳疲劳寿命提高96.91倍。以0.75 t载重车液压胀形桥壳为例,利用有限元分析软件ANSYS对其许用强度、静强度、疲劳强度(寿命)及其承载能力进行分析,得到液压胀形桥壳的强度变化规律:疲劳寿命相同时,其失效应力提高57.67%,疲劳寿命为国家标准80万次时,其承载能力提高33.33%。以上研究为液压胀形桥壳优化设计提供了可靠的参考。     

机载装备紧固螺钉强度分析与设计改进

为了解决某机载装备内部滤波器模块的紧固螺钉在耐久随机振动过程中发生的断裂问题,对紧固螺钉开展了强度校核和应力仿真分析,给出了机载装备小尺寸螺钉在耐久随机振动中剪切应力和挤压应力的估算方法,并应用ANSYS Workbench仿真软件对紧固螺钉在振动过程中的受力情况进行了仿真分析。强度校核和仿真分析结果对比表明,螺钉承受的剪切应力和挤压应力均高于许用限值,在振动中存在断裂风险,与试验现象吻合。依据螺钉强度校核和仿真分析结果,在紧固螺钉的螺纹直径方面进行了设计改进。经整机试验验证,改进后的紧固螺钉可满足耐久随机振动试验的强度要求,改进措施有效,表明文中给出的强度校核和仿真分析方法具有一定可信度,可作为类似结构的设计参照。     

复合材料的统计强度和设计许用值计算

对复合材料强度的统计特性进行了讨论，对Ｗｅｉｂｕｌｌ分布参数α和β的置信下限作了研究，给出了分布参数α和β未知、α未知而β均已知等情况下，从样本中求取复合材料强度许用值的方法，并和文献１的计算结果作了比较，论证了从样本中求取许用值时假定α已知是偏不安全的。本文还就设计许用值对样本容量的敏感度进行了分析。     

含棒状共晶团复合陶瓷细观强度模型研究

以剪滞法为基础推导了棒状共晶团外加远场拉伸应力与共晶团界面极限剪应力、共晶团体积含量、共晶团长径比之间关系的解析表达式,进而得到含棒状共晶团复合材料的拉伸强度与基体极限剪应力之间的理论表达式。计算过程中将共晶团长径比的概率统计分布规律引入到计算模型中,并考虑了棒状共晶团方位的随机分布。定义了共晶团达到最大剪应力的共晶团长度占共晶团整个长度的比值β,当加权平均的β值超过材料的许用值[β]时,材料发生剪切破坏。[β]的取值由材料自身的性质决定,可以通过试验确定。分析了复合材料的[β]的取值与其强度的关系,并在MATLAB中实现了编程计算。     

应用确定疲劳失效表面线(平均应力图)的巴喀什线来进行机器部件的疲劳设计

本文略述了国外近年来所提出的巴喀什疲劳破坏表面线。该线改进了用于承受平均应力不为零的复合循环应力的机器零件疲劳设计的平均应力图,而此平均应力图修正了古德曼、格巴和克绥西欧格鲁等准则。此线较好地拟合了最新的疲劳数据,并且仅以一个由材料屈服极限所限制的区域来定义设计域,从而提供机器零件疲劳设计的统一方程。文中引出此方程与各种基本应力的组合,这些基本应力是依据诸如最大歪形能理论、最大剪应力理论、最大总应变能理论和莫尔一库伦理论等不同的强度理论。同时还提出了确定复合应力状态下理论几何应力集中系数的方法,该系数与材料的缺口敏感度一起使用以确定疲劳强度折减系数。最后应用一个实例说明巴喀什线在机器零件疲劳设计中的作用。     

近代ISO、AGMA齿轮强度计算方法的对比和分析

为了对比ISO和AGMA的计算方法,在实际使用的各种齿轮装置中抽出54个标样作了验算。用电子计算机程序计算了轮齿弯曲和齿面耐久强度,其结果用来概括地比较载荷分布系数,几何系数,动载系数和许用应力。     

某零件屈服强度离散故障分析

某航空产品零件使用2A12,状态为预拉伸自然时效,人工时效后屈服强度离散度大,同一炉热处理的零件中,有的比要求值高出40MPa,有的比要求值低70MPa。在同一零件相邻处取的2个试样的屈服强度相差也很大。试验分析及验证表明,材料各区域预拉伸冷作变形量的不均匀是产生以上问题的原因。     

发动机水温对耐久考核强度的影响分析

发动机台架耐久试验过程中爆震频繁发生,影响发动机的运行安全,为了保护发动机和试验顺利进行,把水温从105℃改为95℃,爆震强度有较大改善。为了评估降低水温对发动机耐久考核强度的影响,本文基于瞬态温度场结果,得到整个循环下的缸盖燃烧室和排气道温度分布,并基于瞬态温度场进行低周循环下的塑性应变分析,并计算出寿命值进行对比。分析结果表明：1.这两个部件在此试验中均存在有限的寿命值,说明循环负荷试验存在低周寿命验证的作用;2.水温降低后,缸盖燃烧室和排气道的寿命值并未降低,反而有所增加,说明对热机疲劳的考核强度未减弱。     

基于转角扭矩法的轴强度分析

对轴的扭转强度进行校核时,目前大部分的分析研究都是基于切应力比较法,主要是用计算得到的切应力值与材料的许用切应力进行比较。此方法在评价轴的断裂扭矩时过于保守,会导致过设计的发生。为此,提出了一种转角扭矩法,通过加入材料的塑性参数进行计算,得到轴转角不断增大时的最大扭矩值,并通过与实验结果进行对比。结果表明:转角扭矩法较切应力比较法更精确可靠,与实验结果误差较小,为轴的扭转静强度分析提供了参考。     

长大货物车轴箱体静强度试验研究

为适应THDS轴温探测系统,部分长大货物对轴箱体进行设计改进,本文以某型长大货物车轴箱体为研究对象,参照TB/T 1335-1996,根据轴箱体的受力状态进行载荷计算,探讨了轴箱体现有静强度试验方案,选择单轴箱体的方案在强度试验台上对该轴箱体进行静强度试验,得出实测应力值,建立有限元模量,分析轴箱体的强度。结果表明,轴箱体上各测点仿真值与实测应力值误差小于10%,且小于材料的许用应力,轴箱体静强度满足要求。     

大功率分动器疲劳试验齿轮断齿问题研究

某多轴超重型试验平台大功率分动器在进行疲劳耐久试验时发生断齿问题。针对失效齿轮开展了全面问题分析,对齿轮强度、轴和箱体刚度、齿轮齿形和齿向精度、表面热处理等可能导致齿轮损坏的原因进行了逐一分析,最终定位为齿轮齿面磨削烧伤,造成齿面硬度降低,接触疲劳强度下降,发生提前失效破坏。在改进工作中,修改了齿轮齿面的磨削加工工艺,并增加了100%的磨削烧伤监测,经改进后的大功率分动器通过了疲劳耐久试验。     

铝制容器的材料许用应力选取及强度设计分析

对于常见的组焊铝制压力容器,标准都规定了铝材状态的使用。而铝材使用状态的限制,主要是源于材料经过焊接而受到的影响,焊接热使母材在热影响区强度下降,由此规定了铝材使用状态的许用应力值,以确保设备的安全可靠。那么,对于一些工程实际运用的节能环保设备,即免焊铝制容器,避免了焊接,是否可使用其他状态的许用应力值。通过对铝材使用状态的探讨及免焊铝制容器的强度设计分析,充分说明铝材材料状态的使用,可根据实际使用情况,选用不同材料状态的许用应力值。