基于定制寿命的机械产品设计方法

介绍机械产品进行定制寿命设计的需要,阐述了定制寿命设计方法的概念及设计步骤.该方法将机械产品设计判据由强度的定性设计提高到寿命的定量设计.研究并掌握该方法是降低产品成本,提高产品市场竞争力的有力措施,对提高国内机械产品的设计水平有一定意义.     

风力发电机主轴的非线性接触有限元分析

使用非线性接触有限元方法对风力发电机主轴零件进行结构分析.模型模拟了轴承和轴套对主轴的非线性支承条件以及轴承的调心转动,给出静强度和疲劳寿命计算结果.分析结果表明,该主轴的强度、刚度和疲劳寿命满足设计要求.     

弹流润滑在摩擦无级变速器疲劳分析中的应用

本文在摩擦传动弹流润滑理论分析与牵引机理试验研究的基础上，进行零件表面牵引力和表层内应力场的研究，而且利用这一方法来分析零件的抗疲劳强度。分析多种设计参数对零件疲劳寿命的影响，研究了壁面附近的滑动对摩擦传动的影响。     

压机失效零件疲劳寿命的多因素仿真试验方法研究

压机关键零件经常工作在高强度、变载荷的恶劣工况下,在设计中通常只关注其强度而忽略了它的疲劳寿命,而后者往往是引起零件失效的主要原因,并引发停机甚至损坏机器等严重后果。以某衬套压机失效零件为例,研究了以一种基于计算机技术的零件疲劳寿命多因素仿真试验方法,通过分析零件失效原因和影响因素,开展了基于多因素的多水平疲劳寿命仿真试验,揭示了多因素影响疲劳寿命的规律,提出了提高零件疲劳寿命的改进措施,并得到了生产验证。该方法也可推广至其它领域设备关键零件的疲劳寿命预测。     

曲轴的可靠性分析及疲劳强度设计探讨

曲轴是发动机中最重要的零件之一。大量研究表明,曲轴的主要失效形式表现为:疲劳破坏和断裂。特别是随着发动机的动力性和可靠性要求的提高,其强度问题变得更加重要。简要介绍了可靠性设计基本理论,指出设计决定了产品的可靠性水平。阐述了基于可靠性的抗疲劳设计理论,并总结了三种典型的抗疲劳设计方法,以及疲劳寿命的预测方法。最后运用相关理论对曲轴的疲劳寿命进行了估算。     

混凝土泵车结构件疲劳研究与优化应用

探讨了疲劳耐久性理论在混凝土泵车设计中的应用流程及方法,提出了泵车结构件一体化疲劳分析技术,并基于高强钢材料S-N试验及Miner线性累计损伤法则,研究了臂架有限元疲劳寿命预测及疲劳试验方法,最后通过实例说明了臂架等寿命优化设计过程,对改变产品结构静强度设计为等寿命设计提供了方法。     

高压辊磨机机架强度及疲劳有限元分析

为了在设计阶段能对高压辊磨机机架进行精准的计算与优化,采用有限元分析方法对辊磨机的机架强度进行了仿真分析,得出其应力分布状况。根据其应力分布状况和辊磨机激励的常幅谱进行了疲劳分析,仿真计算出机架的疲劳寿命云图。结果表明：辊磨机机架强度足够,疲劳寿命为永久,满足设计要求。采用有限元分析方法可对辊磨机机架的强度和疲劳寿命进行比较准确的计算,对辊磨机机架的设计以及结构优化提供有效的计算依据。     

基于ANSYS增压注水泵O型架的有限元分析

增压注水泵在石油开发中占有重要地位,但由于其工作环境恶劣,关键零件易损坏.为了满足此新型增压注水泵的工作要求,通过SolidWorks对增压注水泵设计并进行三维建模,使用ANSYS Workbench软件对增压注水泵关键零件0型架进行静力学强度分析,证明其强度满足恶劣条件下的工作需求;并对其进行模态分析,计算出其固有频率和振型,证明该设备能避免共振.结果 验证该设备能够满足工作条件,并提出O型架的优化设计方案,为后续的研究提供一种新思路.     

基于结构疲劳寿命可视化技术的虚拟疲劳设计

介绍了大型图形用户界面有限元软件、疲劳寿命预测模型、疲劳寿命可视化方法等结构疲劳寿命可视化相关技术。分析了我国机械产品虚拟疲劳设计的应用现状和提高产品设计水平的迫切性；阐述了基于“全场”疲劳寿命可视化技术的产品虚拟疲劳设计构想。以有限元软件ANSYS为平台，采用自行开发的疲劳寿命可视化模块Fatigue／ANSYS对某飞机起落架框进行了疲劳寿命可视化分析及虚拟疲劳设计优化。     

基于磁记忆检测的服役铁磁零件剩余寿命预测

服役零件疲劳寿命的预测与评估是装备高质量运行的前提。为准确预测服役零件的剩余寿命,基于磁记忆检测方法探索影响零件剩余寿命的参数,建立剩余寿命预测的新方法。以汽车车桥桥壳为对象,通过ABAQUS对服役零件进行疲劳寿命模拟分析,识别零件的疲劳危险区域;借助金属磁记忆检测技术和断裂力学理论,提取零件疲劳危险区中表征疲劳损伤程度的裂纹长度、应力强度因子、磁记忆信号法向分量梯度最大值、应力集中度等作为参数;引入支持向量机(SVM)理论,建立零件的剩余寿命预测模型。结果表明:SVM模型具有较高的预测精度,预测值与疲劳试验实测剩余寿命值相比误差不超过10%;预测精度同时受到零件损伤程度、训练样本数量、载荷大小和输入特征参数等的影响;建立的方法能够有效应用于低载荷高周疲劳下的桥壳等服役零件的剩余寿命预测。     

回转窑液压挡轮的应力强度与疲劳断裂分析

运用有限元技术对一台大型沥青焦回转窑设备中发生断裂事故的液压挡轮部件进行强度失效分析及疲劳寿命估算.通过断口形貌分析和金相实验,得出失效机理为疲劳断裂的定性结论.利用Ansys软件建立挡轮的有限元模型,计算出应力和变形等一系列结果.在确定交变应力幅值及裂纹尖端应力强度因子的基础上,利用Paris公式预算含缺陷挡轮的疲劳寿命.在选材及造型设计上对挡轮提出改进方案,将韧性较差的铸钢材料替换为韧性较好的锻钢材料,并优化挡轮轮辐减重孔直径,提高挡轮的疲劳寿命,从而在强度及韧性上均达到最优.设计长期交变应力状态下的工件必须兼顾材料的强度、韧性及其造型优化,这一结论对各类动态承载机械零部件的设计均具有参考价值.     

某核电用上充泵关键部位抗震及应力分析与评定

核电用相关设备、结构物都要求具有一定的抗变形能力,且要求机电设备及仪器在设计基准地震下能够安全稳定运行。建立了核电站水泵(离心式上充泵)的机组模型,采用有限元软件ANSYS对其进行力学分析,遵照标准RCC-M 2007和ASME相关规定进行评定,分析水泵自重、设计温度、设计压力、水压试验、地震和接管载荷,对泵体关键部位进行校核分析和评定,重点分析易损坏部件轴的动力特性、振动特性及疲劳强度,结果表明,该上充泵的设计满足要求。研究对核电用设备特别是泵组设备的抗震分析具有一定的工程意义。     

基于有限元方法的压裂泵连杆疲劳强度分析

压裂泵连杆在工作过程中受到复杂的交变载荷作用,为防止发生疲劳破坏,对压裂泵连杆疲劳强度进行分析。首先建立五缸压裂泵连杆装配组件有限元模型,然后在考虑过盈配合及联结螺栓预紧力装配条件的情况下,对连杆的几种极限工况进行静力有限元分析,获得连杆在各工况下的应力应变,接着将各工况静力分析结果导入疲劳分析软件FE－SAFE中,从而确定疲劳载荷谱,并以此计算连杆疲劳寿命及疲劳安全系数,对连杆疲劳寿命进行定量分析。结果表明,压裂泵连杆疲劳寿命及疲劳强度满足设计要求。     

结构全寿命主动可靠性设计与失效智能在线预示——未来机械设计领域的发展趋向

提出开发结构全寿命主动可靠性设计新领域的研究。综合利用随机数学、疲劳学、断裂力学、工程力学、仿生学、智能工程学、优化设计理论和计算机仿真技术等 ,从经济性和维修性要求出发 ,旨在保证产品在预定使用寿命期间内 ,在规定工作条件下 ,在完成规定功能下 ,因疲劳断裂失效的可能性 (失效概率 )减至最低程度。将传统的成品可靠性评价发展为预定寿命下的主动可靠性设计。     

Research of design and analysis integrated information modeling framework for multibody mechanical system: with its application in the LHD design

Many complex mechanical products can be considered as multibody systems; 3D computer-aided design (CAD), multibody dynamics, finite element-based strength and fatigue analyses, optimization, and other CAE tools, are often used to develop this kind of product. But design is difficult and challenging because of information inconsistence among different engineering domains, and isolated information model islands exist. Lots of research are attracted to design and analysis information integration, but attentions are mainly focused on integration of CAD–finite element analysis (FEA), supporting the bottom-up design principle, while multibody dynamics analysis for analyzing global performance of a mechanical system is rarely considered, which follows the top-down design principle. In this paper, a novel multilevel system representation modeling framework for supporting both bottom-up and top-down or mixed design methods is proposed. It can integrate the product design CAD models with multibody dynamics, finite element-based strength and fatigue analyses, realizing a CAD–dynamic–FEA–fatigue analysis integration. It can also support data exchange and transfer in multidomain analyses. The framework is illustrated with a case study of a load haul dump (LHD) design using currently available software tools. Furthermore, a design case study of the working unit of the LHD is given to highlight the applicability of the modeling framework for multibody mechanical systems. It has been demonstrated that the framework can describe information exchanging and integration among CAD, FEA-based strength and fatigue analyses, and multibody dynamics analysis during a multibody mechanical product design process.     

某型航空发动机涡轮盘低循环疲劳寿命分析

确定发动机零部件的最大应力应变循环是进行零部件寿命研究的重要内容之一.弹塑性有限元分析常用于计算最大应力应变循环,但是由于各种载荷、约束等条件考虑不全面,得到的应力应变循环往往偏大.同时,某些零部件的瞬态温度场是决定其疲劳强度和使用寿命的重要因素,而获得准确的瞬态温度场是非常困难的.文中对某型发动机的高压涡轮盘进行疲劳试验条件下弹塑性有限元分析,对一台涡轮盘的残余应力进行测试,利用稳态温度场计算涡轮盘危险点最大应力应变循环,并根据弹塑性有限元分析和通过残余应力测试得到的最大应力应变循环进行低循环疲劳寿命预测.研究结果表明,弹塑性有限元分析法预测的寿命偏低,由残余应力可以较准确地确定最大应力应变循环.     

无损检测评价技术及在材料机械强度开发中的应用

阐述无损检测评价技术的主要特征，及其在现代工业中的地位，提出强度场观点，使无损检测评介技术能应用于产品的机械强度开发。在３万吨水压机和冷摆辗模具两个应用实例中，采用笔者开发的非常规综合集成的超声检测技术，进行机械强度开发的无损检测评价，达到降低设计安全系数，提高模具寿命等高质量控制要求。     

机械强度与振动数据库及强度评价系统

介绍为机械产品的强度设计和结构设计而建立的数据库和强度评价方法及其程序系统。将机械强度与振动数据库分为四类，列出了已建立的数据表的中文表名，将强度评价方法分为：静强度评价、静刚度评价、疲劳强度评价、疲劳寿命估算、断裂强度评价。     

除焦用高压水泵轴断裂失效分析

运用力学原理,并结合理化检验对某企业高压除焦水泵主轴断裂事故进行了失效分析。通过对泵轴的化学成分、硬度、金相组织以及蚀坑内的腐蚀产物等的检验,确定了泵轴材料是退火组织,力学性能较差,耐腐蚀性能不佳,易引起腐蚀疲劳。另外,对该轴进行力学分析,计算总安全系数。结果表明:总安全系数偏低。主要原因是断面凹槽的过度圆角半径偏小,应力集中系数过高,导致疲劳安全系数偏低,容易发生疲劳断裂。据此,文中提出了相应的改进措施。