表面粗糙度对三维应力集中系数及疲劳寿命的影响

利用半椭圆微缺口表征表面粗糙度,建立了平板表面形貌的三维有限元模型,总结了微缺口参数对表面应力集中系数的影响规律。建立了表面应力集中系数与表面粗糙度之间的经验公式,预测了不同表面粗糙度下平板的疲劳寿命。研究结果表明：应力集中系数与表面粗糙度成正相关关系;当缺口数大于10时,应力集中系数随缺口数的增加而恒定;当间宽比大于5时,多缺口已经失去缓和应力集中的作用;疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而缩短。     

表面粗糙度对表面应力集中系数和疲劳寿命影响分析

把平板的表面形貌简化为半椭圆形微缺口,采用有限元法对不同表面粗糙度下的应力场进行分析,得到不同表面粗糙度Rz时平板的表面应力集中系数,并预测不同表面粗糙度的平板在不同存活率下的疲劳寿命,讨论表面粗糙度对疲劳寿命的影响。采用回归方法建立表面应力集中系数与微缺口中心间距、表面粗糙度之间的经验公式。结果表明,在相同存活率下,表面粗糙度与平板的对数疲劳寿命呈二次曲线关系。     

表面划痕对滚子润滑性能的影响

对滚子表面划痕对润滑性能的影响进行研究。研究表明,划痕两侧将产生压力和温度升高及膜厚跌落,划痕中部将出现压力和温度跌落及膜厚增加,并且这一现象随划痕深度和宽度的增加趋于剧烈,将恶化滚子的应力状态;与划痕深度比,划痕宽度对划痕两侧最小膜厚的影响不显著。     

齿根三维粗糙表面的应力集中系数计算研究

考虑粗糙表面影响因素的齿轮齿根处应力集中系数计算是齿轮弯曲疲劳寿命精准预估的难题,以磨削喷丸后的直齿轮为研究对象,研究粗糙表面下的齿根应力与应力集中计算问题.采用白光干涉仪Wyko NT9100对磨削喷丸齿根粗糙表面进行测量,得到粗糙表面形貌数据,基于空间坐标变换原理,使用Python对有限元软件进行二次开发,通过调整...     

应力集中和表面完整性对平尾大轴抗疲劳性能的影响

某型飞机平尾轴在进行台架试验时发生断裂,失效分析表明,该轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹起源于大轴筒体内腔变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底。通过对大轴进行扫描电镜观察分析,发现使用过的旧大轴内表面存在10～16 μm厚的“疏松”层,疏松层内有较多的疲劳微裂纹和孔洞,该“疏松”层是大轴服役中氧化腐蚀和疲劳损伤所形成的。“疏松”层的存在破坏了大轴的表面完整性,降低了大轴材料的抗疲劳性能。有限元建模分析表明,变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是造成大轴疲劳断裂的力学因素,两种应力集中因素的联合作用降低了大轴的疲劳寿命,导致大轴在变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底萌生疲劳裂纹。综合分析表明,大轴内表面“疏松”层的存在以及变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是大轴发生疲劳断裂的主要原因。     

压力容器表面凹坑应力集中的试验研究

本文对在役压力容器表面凹坑的实验作了介绍,分析了凹坑处应力集中系数与凹坑几何参数之间的关系,给出了最大应力集中系数和应力分布的经验公式。     

用有限元法对内压柱壳开孔平齐接管的应力集中系数研究

本文在微机(IBM-PC/XT)上用有限元法对内压柱壳开孔平齐接管的应力集中系数进行了研究。为了在微机上能实施这种问题的研究,本文在程序设计上选择Q_(c5)、Q_6三维块体单元,使用波前法解方程,使所解问题的规模、结果精度和计算速度能保证在微机上进行。对计算模型、网格划分和单元形态方面做了若干数值试验,并同已知柱壳接管结构的实验结果比较,验证了本程序和所建立的柱壳接管有限元模型的可靠性。在0.05≤r/R≤0.7,0≤t/T≤1.4范围,取容器内外径比为1.05,进行了31个内压下开孔接管模型的计算,并根据柱壳、接管结构中应力集中系数与无量纲参数r/R、R/T和t/T的关系,将计算结果整理成不同几何参数下应力集中系数的曲线。该曲线用t/T=0.5、1.0和容器内外径比不同的实验结果作了验证,符合较好,可供设计者参考。     

一种磨削表面微观形貌应力集中系数的计算方法

针对一种磨削表面微观形貌的应力集中问题提出了一种应力集中系数的精确计算方法。通过实验观察磨削工件表面微观形貌在进给方向具有沟壑状形貌特征,采用缺口模型分析计算磨削表面微观形貌应力集中系数;提出基于二维表面轮廓数据的缺口表征参数计算方法,建立无限大平面缺口模型并采用迭代法对模型进行修正,并用有限元方法进行对比验证。针对磨削表面微观形貌的应力集中系数与缺口模型特征参数-缺口的宽度、深度和谷底半径的定量关系,提供了对应的经验公式。研究工作为磨削表面微观形貌与应力集中系数关联规律研究提供一种定量计算方法,对分析磨削工件表面微观形貌的疲劳性能具有基础作用。     

Ni-P-Al2O3复合涂层划痕试验中的表面裂纹分析

为了揭示Ni-P-Al2O3复合涂层的失效机理,对Ni-P-Al2O3复合涂层进行划痕试验和划痕过程的有限元模拟。划痕试验表明在Ni-P-Al2O3复合涂层的划痕表面上产生了一定间隔距离的横向表面裂纹。划痕过程的有限元模拟揭示在划痕过程的不同阶段涂层表面和界面上应力分布规律,揭示涂层表面裂纹产生的模式和形成的机理。划痕过程分为划针尖端压入涂层表面、在涂层表面上滑动和从涂层表面升高等3个阶段。前两个阶段由于划针尖端对涂层表面的作用,在涂层表面形成划痕沟槽,引起涂层表面产生裂纹。应力分析表明在划痕过程中涂层表面裂纹形成有两种方式。第一种方式是首先在涂层界面产生裂纹,然后裂纹向表面扩展形成表面裂纹;第二种方式是涂层表面直接形成表面裂纹。表面裂纹是最大拉应力引起的,因此,表面裂纹是第一型裂纹。划针尖端从涂层表面升高后在涂层中留下了较大的残余应力,最大残余拉伸应力是出现在接触中心之下的界面上的第一残余主应力。这些结果将为涂层设计和应用提供依据。     

带孔薄板孔边应力集中系数的改进算法

应力集中的问题在带孔薄板中的表现极为普遍,应用工程中普遍运用的有限元法来分析带孔薄板孔边的应力集中问题。通过ANSYS软件仿真计算,得出固定板块的系列应力值,并且通过计算得出系列应力集中系数。运用最小二乘拟合方法对数据加以处理,获得了应力集中系数在特定范围内的拟合公式。通过系列实验曲线和经验公式进行比较分析,结果显示经拟合公式算出的误差较汉伍德经验公式小。该改进算法在计算孔边应力集中系数时具有工程应用的合理性。     

Effect of surface topography on stress concentration factor

Neuber rule and Arola-Ramulu model are widely used to predict the stress concentration factor of rough specimens. However, the height parameters and effective valley radius used in these two models depend strongly on the resolution of the roughness-measuring instruments and are easily introduce measuring errors. Besides, it is difficult to find a suitable parameter to characterize surface topography to quantitatively describe its effect on stress concentration factor. In order to overcome these disadvantages, profile moments are carried out to characterize surface topography, surface topography is simulated by superposing series of cosine components, the stress concentration factors of different micro cosine-shaped surface topographies are investigated by finite element analysis. In terms of micro cosine-shaped surface topography, an equation using the second profile moment to estimate the stress concentration factor is proposed, predictions for the stress concentration factor using the proposed expression are within 10% error compared with the results of finite element analysis, which are more accurate than other models. Moreover, the proposed equation is applied to the real surface topography machined by turning. Predictions for the stress concentration factor using the proposed expression are within 10% of the maximum stress concentration factors and about 5% of the effective stress concentration factors estimated from the finite element analysis for three levels of turning surface topographies under different simulated scales. The proposed model is feasible in predicting the stress concentration factors of real machined surface topographies.     

The influence of internal pressure on hardness of a pipe element

The influence of internal pressure on hardness of an elastic finite pipe element has been determined. This hardness increases under pressure under both compressive and stretching axial strains.     

耐压管装配尺寸链的研究

通过对耐压管装配尺寸链的计算,得出了耐压管装配时轴向尺寸控制的方法。     

钢制薄壁内压容器静强度最小安全系数的研究

考虑到容器静强度与载荷的不确定性,得到钢制薄壁内压容器的安全系数与试验压力系数,是创建压力容器可靠性设计理论的重要内容;根据容器静强度在最苛刻耐压试验时的许用可靠度,确定了容器在耐压试验和正常操作时的最小许用可靠度范围;得到了用于计算钢制薄壁内压容器静强度最小安全系数与试验压力系数的方法。     

The influence of grain size on the performance of conductivity concentration meters

The use of conductivity as a means to determine the volume fraction of solids in a suspension of poorly conductive solids in water combines the benefits of high sampling rates and ease of use at the cost of a high sensitivity to salinity and fluid temperature. In this paper we investigate a custom built CCM, to which a third parameter was found to be of much influence: the grain size of the suspended phase. This paper describes a calibration experiment with which the influence of grain size on the CCM output has been investigated. The data give rise to an alternative calibration curve which is different from the regular effective media theories.     

The influence of stress concentration on creep rupture at non-stationary loading

A method is given for the calculation of creep rupture strength of parts containing stress concentrations. The creep theory takes account of the damage and anisotropy of materials. which arise during deformation. For the example of a plane specimen with a notch, results of calculations are compared with experimental data. The results of an investigation into the creep strength of the fir-tree root of a turbine blade at non-stationary loading is given.     

核安全级安全阀抗震应力分析与评定

介绍了安全阀抗震分析的一般步骤。利用ANSYS软件计算了核安全级弹簧式安全阀在地震工况下的三维应力分布,根据ASME锅炉和压力容器规范进行了完整性评定。     

基于许用可靠度的超高压圆筒爆破安全系数

基于钢制薄壁压力容器的可靠性研究,确定了超高压圆筒在耐压试验与正常操作状态下的许用可靠度系数,采用应力-强度干涉模型,建立了超高压圆筒爆破安全系数、试验压力系数与许用可靠度系数三者之间的关系。研究表明:1)超高压容器爆破压力许用可靠度系数,在耐压试验时的范围应不小于3.31且不大于6.81,在正常操作时应不小于3.91且不大于7.57。2)基于满足许用可靠度系数范围,采用福贝尔(Faupel)公式设计径比在1.33与4.71之间的超高压圆筒,当圆筒材料的屈强比在0.4997与0.8852之间时,爆破安全系数的最小值为2.50,对应的试验压力系数应不小于1.08且不大于1.25。     

车轮踏面擦伤检测

提出了一种自动化程度高,操作简单且能够实现在线测量的车轮踏面擦伤检测方法,通过振动加速度传感器将加速度转化为电荷量,再由电荷放大器将其转化为电压量传递给计算机进行处理,采用小波变换的方法对信号进行去噪,将消噪后的信号分解到不同的频段,分析不同频段的能量,得到擦伤信号的准确定位,结果可靠,输出直观,较高精度地给出擦伤情况。