基于ANSYS的斗齿疲劳寿命预测

疲劳破坏是斗轮堆取料机用斗齿在实际工况下主要的失效形式之一。通过有限元分析软件ANSYS建立斗齿的有限元模型,对其进行静力强度计算,得出斗齿在服役中的应力最大节点和应力集中区域。通过名义应力法并且结合ZGMn 13材料的S-N曲线,利用ANSYS中的Fatigue模块进行斗齿结构的疲劳寿命计算,预测其疲劳寿命,为斗齿的可靠性设计和结构优化提供依据。     

基于ANSYS的压缩式垃圾车弧形车厢有限元分析

为解决压缩式垃圾车在实际工况下服役时出现的车厢焊缝开裂问题,设计一种弧形车厢的框架承力结构。采用Pro/E建立车厢的三维模型并通过ANSYS Workbench进行有限元静力学分析,得出其在垃圾装卸过程中的应力分布情况;进行模态分析,确定各阶振型下车厢的固有振动频率和最大形变位置;采用基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法进行随机疲劳分析,确定新设计的车厢结构是否符合运行寿命期望。结果表明:在垃圾装卸过程中,改进后车厢的最大应力为300 MPa,导轨处不超过40 MPa,整体结构满足设计要求;随着振动频率的增加,车厢最大形变位置由顶板逐渐向边板再向底板转移;在行驶过程中,新设计的车厢结构能够满足实际工况下的运行寿命期望。     

上下料桁架机器人仿真研究

基于SolidWorks-Workbench平台,通过SolidWorks建立桁架机器人三维实体模型,利用Workbench对桁架机器人的两种典型工况进行静力学分析,并在此基础上对桁架机器人进行模态分析,提取出桁架机器人的固有频率和振型,从而可通过调节机器人的运行速度来使其激振频率尽量远离结构的固有频率而避免发生共振。仿真结果表明:典型工况一的最大变形量为0.69 mm,典型工况二的最大变形量为0.26 mm,两种典型工况的最大变形量均满足在1 mm以内的工程技术要求,且桁架机器人的最大应力值为36.52 MPa,远小于许用应力220 MPa,因此桁架机器人均满足刚度、强度要求。同时对桁架机器人最危险位姿进行疲劳寿命分析,研究表明其最小寿命为1 500万次,即持续工作时间约为7.1年,超过5年的设计使用寿命。通过对上下料桁架机器人两种典型工况进行FEA分析,验证了桁架机器人的动静态特性的合理性,为这类产品的结构设计和疲劳优化设计提供了理论参考。     

基于有限元方法的“8”字形减震垫使用性能研究分析

根据"8"字形减震垫实际工况和受力,采用有限元分析方法,分析其静态受力状况,得到了其压缩量和最大应力与外力的基本数学关系。依据试验结果,并参照相似硬度橡胶的S-N疲劳曲线,确定了八字形减震垫材质的疲劳寿命曲线,且获得了不同压缩量下对应的疲劳寿命,为伸缩式导轨防护罩的设计提供了理论参考和依据。     

基于Corten-Dolan法则的低压训练舱疲劳寿命预测

训练舱舱体作为低压模拟设备的结构支撑，其主要破坏形式是由于舱体壁承受的压差载荷，加剧了应力集中部位的疲劳损伤，从而导致结构部分失效。针对负压大型舱体结构的疲劳损伤问题，以企业某型低压舱为原型，创建包括内加强筋、过渡舱在内的几何模型，进行了静力学和动力学分析，确保结构设计的合理性；同时，采用三点雨流法统计并获取对应的循环载荷谱；选择Goodman方程进行平均应力的修正，提高预测的准确性；最后，利用舱体材料的 S-N 曲线和Corten-Dolan法则，对其结构进行疲劳寿命预测分析，获取了危险单元部位在对应循环载荷作用下的循环次数、疲劳损伤和雨流矩形图。仿真结果表明：疲劳损伤严重部位的损伤值为1.018×10-5，局部可循环次数为9.822×104次，预计可使用寿命达15年左右；由雨流矩形图可知，平均应力主要集中在202.1~281.7 MPa之间，最大应力幅为211.8 MPa，平均应力以拉应力为主。     

应力控制下的Q345钢疲劳寿命预测研究

基于Gerber模型和Goodman模型这两个考虑平均应力对疲劳寿命的影响的经典模型,提出了一个修正的疲劳寿命预测模型。在室温下,选取3个应力比R=-1、-0.75和-0.5,每个应力比下选取5个最大应力,对Q345钢进行单轴拉压疲劳实验。运用Gerber模型、Goodman模型和修正模型对Q345钢在不同应力比和最大应力组合工况下的疲劳寿命进行预测,并与试验结果进行比较分析。结果表明:修正模型预测寿命和试验寿命的相对误差绝对值平均值、相对误差绝对值最大值、标准差都较明显的小于Gerber模型、Goodman模型。修正模型比Gerber模型和Goodman模型更适合于Q345钢在不同应力比和最大应力组合工况下疲劳寿命的预测。     

橡胶隔振器及其在偏心式压力机上的应用

针对偏心式压力机的振动隔离问题,采用理论推导、仿真分析和试验验证相结合的方法,研究偏心式压力机工作过程中产生的动载荷;结合橡胶材料的力学特性试验,构建橡胶隔振器的仿真模型,分析偏心式压力机冲击载荷下橡胶弹簧的变形和应力分布情况;研究正弦激励下橡胶隔振器的动态响应,探讨橡胶弹簧动刚度的变化规律;对比分析偏心式压力机安装橡胶隔振器前后对地面基础的冲击激励,得出橡胶弹簧的隔振效果。此研究成果为偏心式压力机的隔振技术研究及橡胶隔振器的设计研发提供了理论指导和技术支撑。     

龙门起重机金属焊接结构疲劳寿命分析

根据50 t×35 m龙门起重机的实际运行工况,对其金属焊接结构进行了有限元分析和动态仿真分析,得到了各种工况下的应力分布以及力-时间历程;把静态应力与力-时间历程相结合,计算出动态应力.在此基础上,利用国际焊接学会提供的疲劳寿命S-N曲线,对金属焊接结构进行疲劳寿命分析,得出其疲劳寿命分布云图.结果表明:柔性腿上部变截面处为疲劳薄弱部位,节点5031疲劳损伤最为严重,寿命为1.09×106次循环.     

抽油机齿轮齿条机构疲劳寿命分析

齿轮齿条式抽油机齿轮齿条机构由于长时间承受循环交变载荷而产生疲劳破坏。针对齿轮齿条机构的疲劳寿命问题,用名义应力法和Miner线性损伤理论对齿轮进行疲劳寿命分析。绘制精确的齿轮齿条机构模型,并对模型进行瞬态动力学分析;通过计算机构的疲劳寿命,得到齿轮和齿条的应力云图、损伤云图和疲劳寿命云图。结果表明：齿轮与齿条的应力主要集中在啮合处;疲劳破坏集中在齿轮齿条啮合处;齿轮的粗糙度越高疲劳寿命越低;环境温度对齿轮的疲劳寿命影响很小。研究结论为齿轮齿条式抽油机的结构优化提供了参考。     

回火对金属橡胶材料疲劳特性影响分析

对回火和未回火圆盘形金属橡胶试件进行了疲劳加载试验。通过割线刚度和等效粘性阻尼系数两个疲劳损伤参数对金属橡胶材料的承载能力和阻尼耗能能力进行了分析。结果表明:回火处理有助于消除金属丝线的应力,稳定试件尺寸,可以在较大程度上提高其承载和耗能能力,并延长其疲劳寿命。     

中碳高强度弹簧钢NHS1超高周疲劳破坏行为

测试了中碳高强度弹簧钢NHS1的超高周(109 cyc)疲劳破坏行为,并利用FESEM对疲劳断口进行了观察.NHS1钢的S-N曲线呈台阶型,在109 cyc内疲劳极限消失.疲劳断口分析表明,在高应力幅区,实验钢的疲劳破坏主要起源于基体表面;而在低应力幅长寿命区,疲劳破坏主要起裂于试样内部的夹杂物,形成"鱼眼"型断裂.在夹杂物周围存在一个粗糙的粒状亮区(GBF).GBF区边界的应力场强度因子为3.6 MPa·m1/2,与疲劳寿命无关,该值与疲劳裂纹扩展的门槛值相等;"鱼眼"边界的应力场强度因子同样与疲劳寿命无关,约为10.6 MPa·m1/2.     

铝合金焊接接头冲击强化的性能

为了提高铝合金焊接接头的力学性能,试验分别采用超声波和调Q脉冲YAG激光对A6061-T6铝合金焊接接头焊趾附近处进行冲击强化,研究了超声波和激光冲击强化下铝合金焊接接头的性能.两种冲击强化模式下,铝合金焊接接头焊趾处近表面均发生了冲击强化效果,并产生了较大的残余压应力,超声波和激光冲击强化后产生的最大残余压应力分别为 -158 MPa和 -145 MPa左右.超声波与激光冲击强化铝合金焊接接头的疲劳寿命差别不大,均比焊态下试样的疲劳寿命提高1倍以上.两种冲击强化方法的疲劳试验样件断裂位置均发生在基体金属上,而焊趾处没有疲劳裂纹产生.     

返修工艺对6005-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头性能的影响

在相同工艺参数下,对6005-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行一次返修,并对其疲劳试件断口进行SEM扫描与分析。结果表明:返修后焊接接头的疲劳强度低于未返修焊接接头,随着应力的增大,从低应力区到高应力区,两种接头疲劳强度差异缩小;由升降法计算得未返修焊接接头疲劳极限为101.7 MPa,返修接头疲劳极限为75 MPa。断口分析表明:一次返修后疲劳试件未发现明显缺陷,断裂位置主要集中在母材,启裂区表面平滑,扩展二次裂纹少,疲劳纹清晰且粗大,终断区为韧性断口,可观察到大量浅韧窝。     

应力控制条件下奥氏体不锈钢的低周疲劳性能

以JIS SUS 304和SUS 304N为实验材料,在应力控制条件下研究了两种奥氏体不锈钢的低周疲劳性能.结果表明:（1）在低应力区（σa<430 MPa）,SUS 304N的疲劳寿命高于SUS 304的疲劳寿命;但在高应力区（σa>430 MPa）,静强度较高的SUS 304N的疲劳寿命反而低于SUS 304的疲劳寿命.（2）SUS 304中疲劳微裂纹萌生的循环次数比远小于SUS　304N.在低应力区,SUS　304中的疲劳微裂纹萌生后。其扩展速率大于SUS　304N;但在高应力区,SUS　304中的疲劳微裂纹萌生后,其扩展速率小于SUS 304N,使它在高应力区的疲劳寿命超过了SUS 304N.（3）添加氮元素后.奥氏体组织的稳定性得到提高.疲劳实验过程中SUS 304发生了显著的应变诱发马氏体转变,而SUS 304N基本未发生此现象.     

搅拌摩擦焊和熔化极气体保护焊6082铝合金疲劳性能分析

对10 mm厚6082-T6铝合金进行搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG焊)焊接,利用疲劳性能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对6082铝合金FSW和MIG焊接头的疲劳力学性能、微观组织、裂纹扩展特征、疲劳断口进行了分析. 结果表明,在疲劳寿命为2×106周次时,6082铝合金母材及其FSW和MIG焊接头的名义应力分别为126.3,110.2,84.2 MPa;在高应力水平下(Δσ=160 MPa),FSW接头疲劳寿命明显大于MIG焊接头、与母材的疲劳寿命相当. MIG焊疲劳断口均位于焊趾处,焊缝内的气孔缺陷为其主要裂纹源;FSW疲劳断口大多发生在轴肩边缘. 接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在疲劳条纹和韧窝.     

不同加载应力下6061-T6铝合金挤压型材的疲劳断口研究

对6061-T6铝合金挤压型材进行了轴向拉伸疲劳试验,在加载应力121～198 MPa下测定其S-N(应力-循环次数)曲线,并对高应力(198 MPa)和低应力(130 MPa)下铝合金疲劳断口形貌特征进行分析。结果表明:6061-T6铝合金挤压型材疲劳寿命随加载应力增大而减小,其条件疲劳极限为127 MPa。随着加载应力增大,疲劳裂纹萌生呈现多源性,疲劳裂纹扩展区面积减小,裂纹扩展第一阶段的裂纹偏转更加剧烈,疲劳条带宽度增加。     

超高强度马氏体时效不锈钢超声疲劳过程中的热效应

以新型1900 MPa级超高强度马氏体时效不锈钢为研究对象,通过激光扫描共聚焦显微镜对其超声疲劳试样断口进行观察与分析。结果表明,在超声疲劳实验过程中,所有的试样在表面均产生了烧蚀的痕迹。对于表面起裂的超声疲劳试样,即使在不同的应力幅值下（640~560 MPa）,试样的疲劳寿命均在10⁵周次左右,且烧蚀现象更为严重。而对于基体内起裂的试样,烧蚀现象较为轻微,且烧蚀处均在断口两侧几乎对称的位置。经对比分析可知,超声疲劳过程中产生的热效应对表面起裂试样的疲劳寿命有很大的影响,而内部起裂试样的疲劳寿命对超声疲劳热效应不敏感。     

基于有限元的制动模架静强度与疲劳强度分析

以某动车组车下悬挂式制动模架为研究对象,对4种超常载荷组合工况以及4种运营载荷组合工况进行仿真分析。依据EN12663标准和相关设计要求,进行制动模架的静强度分析;依据EN12663和BS7608等相关疲劳设计标准,进行制动模架的疲劳强度分析。结果表明,在4种超常载荷组合工况下,工况2的Mises峰值应力最大,应力值为233.6 MPa,节点位于制动模架横梁与中间板连接焊缝处,该值小于模架基于安全系数S修正后的许用应力300 MPa,因此该模架的静强度满足要求;在4种运营载荷组合工况下,工况2的最大主应力峰值最大,应力值为29.65 MPa,节点位于制动模架横梁与中间板连接焊缝处,该值小于BS7608标准中F级焊接接头疲劳许用应力40 MPa,由此可以评定该模架的疲劳强度符合标准。     

HIGH TEMPERATURE LOW CYCLIC FATIGUE BEHAVIOUR OF DIRECTIONALLY SOLIDIFIED Ni-BASE ALLOY DK3

研究了镍基定向凝固高温合金DK3和普通铸造合金K3在760℃应变控制和应力控制下的高温低周疲劳行为。结果表明:这两种合金的高温低周疲劳行为可以用常规的应力疲劳曲线来表征。DK3合金不存在“过渡疲劳寿命”N_T,K3合金则很低。在各种不同应变或应力水平下,DK3合金的低周疲劳寿命高于K3合金,当应力水平为785至980MPa时,其寿命约差1倍,当应力水平为490至685MPa时,则差2倍多。     

定向凝固合金DK3的高温低周疲劳行为

研究了镍基定向凝固高温合金DK3和普通铸造合金K3在760℃应变控制和应力控制下的高温低周疲劳行为。结果表明:这两种合金的高温低周疲劳行为可以用常规的应力疲劳曲线来表征。DK3合金不存在“过渡疲劳寿命”N_T,K3合金则很低。在各种不同应变或应力水平下,DK3合金的低周疲劳寿命高于K3合金,当应力水平为785至980MPa时,其寿命约差1倍,当应力水平为490至685MPa时,则差2倍多。