大型风力机桨叶螺栓断裂失效分析及优化研究

针对某风场风电机组桨叶螺栓批量断裂的问题,为分析其是否由于疲劳损伤导致的断裂,采用了有限元仿真和现场实验测试对比分析的方法,研究了桨叶螺栓连接系统的刚度行为和桨叶螺栓的疲劳寿命.将桨叶螺栓疲劳寿命计算结果与桨叶螺栓断口分析相结合,确认了桨叶螺栓断裂原因是由疲劳损伤所致;提出了降低桨叶螺栓刚度以改善其疲劳寿命的方法,设计...     

无加强U型钛波纹管疲劳寿命研究

针对无加强U型钛波纹管,依据ASME B31.3附录X302.1.3中新材料波纹管的疲劳寿命设计公式规定,对其疲劳寿命设计公式进行了相应的推导,并对其疲劳断裂形式进行了分析。经与奥氏体不锈钢无加强U型波纹管的疲劳寿命公式对比发现,相比奥氏体不锈钢,钛制波纹管的疲劳寿命较低,计算求得的钛制波纹管疲劳寿命设计公式安全系数较大,采用此公式进行钛制波纹管设计偏于安全;钛制波纹管的疲劳断裂形式与传统的奥氏体不锈钢波纹管断裂形式相同,其裂纹起于两端再向中间扩展,断口形式为典型的韧性断裂。     

基于断裂力学的O型密封圈疲劳性能研究

根据断裂力学中的应变能释放率,制定疲劳断裂参数,对得到的O型密封圈实验数据进行拟合归类处理,得到计算O型密封圈疲劳寿命模型,并计算密封圈上危险截面单元的疲劳寿命。同时,利用疲劳分析软件对密封圈进行分析,找到密封圈上疲劳断裂的危险截面,并计算出危险截面节点上的疲劳寿命。比较断裂力学计算结果、疲劳分析软件分析结果和实验结果,表明3种方法得到的危险截面出现的位置和疲劳寿命基本一致,证明了运用断裂力学计算密封圈疲劳寿命的合理性。     

轿车前横向稳定杆刚度与疲劳寿命分析

前横向稳定杆是汽车悬架系统关键结构件,其疲劳断裂严重影响了车辆行驶安全性。本文以某款轿车的前横向稳定杆为例采用数值计算和有限元分析法分别计算了前横向稳定杆的刚度,并进行了对比分析,采用数值计算法对前横向稳定杆的应力与疲劳寿命分析,为轿车前横向稳定杆的设计提供理论参考。     

万向节轴承疲劳寿命分析

万向节轴承是一种比较特殊的滚针轴承类型,其应用运动特性为往复摆动运动。作为商用车传动系统中的重要零部件—传动轴的核心部件,长期以来,对于万向节轴承疲劳寿命的研究非常缺乏,对影响万向节轴承疲劳寿命的因素也没有一个清晰的,理论结合实际的归纳;另外对于此类轴承也缺乏一套系统的、科学的、可靠的疲劳寿命计算方法。工程人员在分析万向节失效,改善万向节疲劳寿命和性能,万向节设计选型及传动轴设计计算这些环节都遇到了很多问题。这些问题很有可能会成为未来整车设计中的短板和缺陷。本文就万向节轴承的疲劳寿命问题展开讨论,提出了预测万向节轴承疲劳寿命的计算方法,分析了部分影响万向节轴承疲劳寿命的因素及这些因素如何对疲劳寿命产生影响,通过这些工作为广大工程人员在设计、选型和分析时提供了参考。     

起重机焊接梁的疲劳强度分析

分析了起重机大梁和承轨梁焊缝的疲劳玻坏。调查了焊缝有断裂危险的截面的应力谱。评价了大型焊接件的构件韦勒曲线。研究了焊接件的计算疲劳寿命并将测定的和计算的疲劳断裂循环数值作了对比。     

某直升机旋翼轴低周疲劳寿命研究

旋翼轴是直升机传动系统的关键部件之一。基于此,利用有限元计算分析与疲劳试验相结合方法,研究了某直升机旋翼轴低周疲劳寿命,计算结果及分析表明旋翼轴低周疲劳薄弱区域位于行星架位置;试验结果表明试验方案可行,止扭方案效果好,旋翼轴失效部位与计算结果一致。另外,对旋翼轴断口分析显示裂纹起源于行星架轴颈受载圆周面根部转角R处,失效形式为疲劳断裂,根据疲劳条带计算获得疲劳裂纹扩展寿命与应变监测获得相近;该旋翼轴在规定载荷谱下疲劳寿命约为58.3万次,满足型号设计要求。     

随机疲劳寿命估算中的损伤模型

在实验研究和理论分析基础上对国內外文献中建议的十种典型疲劳损伤计算模型进行了研究,并将其应用于随机载荷下缺口件的疲劳裂纹形成寿命估算。通过估算寿命与试验寿命的比较,依据疲劳断裂理论评述了这些损伤模型的优劣。最后为工程疲劳寿命估算方法推荐了一些较符合实际的损伤计算模型。     

某型轿车后轴的疲劳强度研究

针对某型轿车后轴在做疲劳台架试验时扭杆发生断裂的问题,文中利用疲劳分析软件n Soft对后轴进行疲劳强度分析,从后轴的疲劳寿命云图中找出最易引起疲劳破坏的位置,分析扭杆断裂的原因并提出了解决方案:采用多材料组合设计的方式对后轴结构做适当调整。随后对改进后的后轴进行疲劳强度计算,并对比改进前后的分析结果,结果表明,改进后后轴的疲劳寿命明显提高。最后在疲劳台架进行试验验证,疲劳分析及试验结果均表明,改进后的后轴疲劳强度满足使用要求。     

齿轮弯曲疲劳强度与寿命及计算机辅助计算

齿轮因工作环境不同而失效形式也复杂多变。针对齿轮齿根疲劳断裂这一最主要的失效方式理论及预测进行研究,重点分析了直圆柱齿轮的弯曲疲劳强度、疲劳寿命、疲劳裂纹萌生和扩展的理论及计算。在此基础上通过计算机辅助计算,分析证实了理论计算的科学性和与实际情况的一致性。研究齿轮的疲劳强度和疲劳寿命在工业应用上有重要的意义和价值,疲劳试验成本较高,使用此理论计算方法对疲劳寿命和裂纹扩展进行模拟为实际应用和工业生产提供了重要参考。     

高速重载燃油泵齿轮副疲劳寿命预测方法研究

本文针对高速重载航空燃油齿轮泵的齿轮疲劳失效问题，开展了齿轮副的疲劳寿命预测研究。首先，采用赫兹接触模型理论和悬臂梁等效模型等解析法和有限元法，分析了齿轮的许用安全系数及啮合接触应力；其次，进行了齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的有限元计算；最后，采用有限元法进行了3种典型工况下的齿轮疲劳寿命预测。研究结果表明，齿轮接触及弯曲强度安全系数和接触应力均满足材料强度要求，齿轮齿面可靠性不低于99.97%，预测疲劳寿命为5027h，达到了该型齿轮泵设计寿命要求。     

基于流固耦合的高压油管振动疲劳特性研究

以高压油管为研究对象,开展了基于流固耦合方法的振动疲劳特性研究。通过计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)仿真获取高压油管内部燃油脉冲压力,并建立高压油管流固耦合模型进行振动特性仿真分析,能更准确地预测高压油管的振动疲劳寿命。结合发动机振动激励功率谱密度(power spectral density,简称PSD)信号、材料S-N曲线和传递函数结果,通过疲劳损伤累积模型进行了两种高压油管模型的振动疲劳寿命预测,对比分析了考虑燃油脉冲压力对振动疲劳寿命的影响,为后期高压油管的优化设计提供了指导。     

高强度螺栓疲劳强度可靠性设计

本文根据金属裂纹扩展理论对高强度螺栓的疲劳断裂过程进行分析,提出了一种估计螺栓疲劳寿命的方法,由此方法,我们能够根据给定的可靠度和疲劳寿命设计螺栓的尺寸。     

基于裂纹萌生期限的典型零件剩余寿命预测

将有限元分析方法与疲劳寿命预测相结合,以曲轴为对象,对循环载荷导致的疲劳断裂进行了研究。以实际裂纹检测精度定义的疲劳裂纹萌生极限尺寸为计算标准,通过ABAQUS有限元分析计算整体应力应变,采用子结构分析由名义载荷得出的局部最大名义应力载荷谱,结合Ohij疲劳寿命法则准确计算出裂纹萌生期限,实现了基于裂纹萌生的剩余寿命预测。     

基于FEA的手柄拉簧失效分析与流程优化设计

拉簧是汽车座椅调角器中的重要零件。按传统查表法和公式法设计拉簧,疲劳次数增加至2万次左右,常出现疲劳失效,造成反复更改设计和浪费。通过疲劳实验分析失效形式主要为弯钩疲劳断裂,且采用理论计算和FEA(有限元)分析钩环处的应力集中最大。研究了簧丝直径d、中径D、圈数n等参数对拉簧寿命影响,得到最大应力与抗拉极限的比值是衡量疲劳寿命的参数,比值越小,零件疲劳寿命越大。提出流程优化设计,给出设计和校核过程中安全系数S和弯钩处应力值校核的范围,优先校核簧体和钩环应力,减少拉簧设计的不确定因素,极大地提高设计成功率。     

铝合金焊点疲劳性能及其影响因素分析

研究了铝合金AA5754和AA6111-T4焊点的疲劳性能,获得了不同厚度及试件类型的焊点疲劳数据;研究了试件类型不同时焊点的疲劳失效模式,讨论了焊点疲劳裂纹的扩展形式;分析了铝合金焊点疲劳寿命的影响因素。结果表明:焊点疲劳失效模式主要有两种,分别是母材“眉状”裂纹断裂和焊点熔核界面断裂;母材对焊点疲劳寿命影响不大;循环载荷比对焊点寿命有一定的影响,增大载荷比导致焊点疲劳寿命略有下降;试件类型对焊点寿命有很大的影响,应在设计中避免焊点承受剥离载荷。     

电梯减速器输出轴的疲劳断裂分析

为了找到某型号电梯减速器输出轴突然断裂的原因,通过试验方法得到主轴的化学性能、机械性能和材料性能,进行应力、疲劳强度和疲劳寿命的理论计算。并运用有限元方法对不同曲率半径的键槽进行疲劳分析,和理论的疲劳计算结果相比较,得出断裂的原因是键槽上的低曲率半径引起的高缺口效应。分析结果表明,主轴键槽拐角高应力随着键槽拐角曲率半径增大而减小,疲劳寿命随之延长。     

柴油发动机凸轮轴疲劳断裂研究

凸轮轴是发动机关键部件,控制着进排气系统的配气相位,凸轮运转时承受着交变载荷,长时间工作易产生疲劳裂纹,裂纹扩展会导致凸轮轴的断裂,造成配气部件的损坏。针对某柴油发动机凸轮轴断裂情况,根据疲劳断裂生长理论,运用实验分析和有限元分析方法,对凸轮轴疲劳断裂成因进行分析,计算出了凸轮轴极限应力和疲劳安全系数,分析了凸轮轴的疲劳安全可靠性。同时发现柴油发动机凸轮轴在制造和设计中存在的问题,提出避免柴油发动机凸轮轴发生疲劳断裂的措施,为设计高质量的凸轮轴提供依据。     

35CrMo合金钢螺纹连杆疲劳断裂分析

螺纹联接具有结构简单、拆装方便等特点,被广泛应用于高压开关驱动装置。通过材料成分分析、金相组织检验、机械性能试验、断口形貌分析和动态电阻应变试验等技术手段对工作运行7 120次发生断裂的35CrMo合金钢螺纹连杆进行研究。结果表明,35CrMo合金钢螺纹连杆的断口形貌呈疲劳断裂特征,其材料内部存在夹杂物缺陷;根据试验应力值进行螺纹连杆强度校核和疲劳寿命计算,其设计能够满足设备运行疲劳性能要求。35CrMo材料的夹杂物缺陷和螺纹根部表面缺口协同作用是导致螺纹连杆疲劳寿命缩短最终断裂的原因。     

螺杆泵定子橡胶疲劳裂纹扩展寿命预测

对非线性弹性断裂能量释放率和裂纹扩展速度的关系进行研究,建立了橡胶材料的疲劳裂纹扩展寿命预测模型.对带有预制切口的橡胶试件进行疲劳试验,试验疲劳寿命与理论预测疲劳寿命误差值为8.72%,验证此法预测螺杆泵定子橡胶的裂纹扩展寿命是可行的.对螺杆泵进行有限元计算和力学分析,确定螺杆泵最大等效应力和最小等效应力,进而计算螺杆泵各段模型危险疲劳位置的应变能释放率范围,预测螺杆泵定子橡胶的疲劳扩展寿命,并与螺杆泵实际寿命基本吻合,为螺杆泵疲劳寿命的预测研究提供了具有一定实用性的理论及方法.