飞碟游乐设备驱动轴疲劳失效分析

针对目前游乐设备运行过程中,由于高周疲劳引起驱动轴疲劳失效而造成设备事故等问题,本文采用有限元分析理论并结合NCODE疲劳分析软件,对飞碟游乐设备驱动轴进行了疲劳仿真研究.首先结合设备工况对该游乐设备进行了简化和建模,然后采用ADAMS有限元分析软件进行了动力学分析,提出了多体系统拓扑构型,得到了驱动轴的载荷时间历程.利用NCODE疲劳分析软件对驱动轴进行了疲劳可靠性分析,得出该驱动轴的疲劳结果云图和各节点的疲劳寿命,并从云图中确定出驱动轴容易破坏的位置和寿命.     

矿用汽车车桥推拉杆寿命预测分析

为准确预测矿用汽车车桥推拉杆的疲劳寿命,研究了路谱载荷与多轴疲劳理论相结合的有限元寿命分析方法.在实测路谱载荷下分析得出推拉杆的仿真寿命为354.98d,与实际使用寿命(270～540d)较为接近,表明应用该预测模式来估算推拉杆寿命的方法是可行的.     

油膜润滑的发动机曲轴疲劳寿命分析

在Virtual lab中建立某型V8发动机曲轴系统的多体动力学模型,考虑曲轴系统的油膜润滑条件,创建主轴颈处润滑的油膜文件,通过多体动力学仿真计算,得到曲轴在弹性支撑下的载荷历程,并将其作为疲劳寿命分析的输入参数;利用Virtual.Lab的Durability模块对曲轴进行疲劳寿命计算,获得精确的曲轴损伤分布和疲劳寿命。仿真结果表明:通过系统多体动力学仿真能够得到部件准确的载荷情况,考虑油膜润滑真实的反映了曲轴受载情况;曲轴寿命最短处为第一曲拐与第二主轴颈过渡处内侧。     

升降平台运动构件焊缝疲劳寿命数值仿真

针对剪叉式升降平台运动构件焊缝疲劳寿命预测,提出了一种基于BS7608标准的大范围运动构件焊缝疲劳寿命仿真方法。该方法首先通过升降平台整机多体动力学仿真分析获得运动构件铰链处的时变载荷,并将该载荷通过坐标变换映射到待分析构件的连体随动坐标系中,随后在待分析构件的连体随动坐标系中建立该构件包括焊缝的疲劳寿命预测有限元模型,其建模过程涉及合理选择铰链、定义静定位移约束、部分铰链施加连体随动坐标系下的铰链时变载荷等核心建模问题。依据BS标准提供的S-N曲线预测构件母材和焊缝的疲劳寿命分布,通过整机疲劳试验结果验证该方法的正确性和有效性,为包含大范围刚体运动的构件焊缝疲劳寿命预测提供一种有效的数值分析方法。     

基于MSC.fatigue的某轻型客车车架疲劳寿命分析

针对某轻型客车杂合车在路试5 000 km时车架出现疲劳裂纹的问题,综合采用多体动力学、有限元和疲劳分析方法对其进行疲劳破坏仿真.在MSC.Adams/Car中建立该车的多体动力学模型得到其在B级路面的载荷历程,在MSC.Nastran中采用惯性释放方法对其进行静力学分析,在MSC.Fatigue中对其进行疲劳寿命分析,通过对结果深入研究,找到该车架产生疲劳裂纹的主要原因,提出了合理的改进方案,最后对改进后的车架结构进行了寿命对比验证.     

基于ANSYS Workbench的发动机连杆疲劳强度分析

以某发动机连杆为对象,系统开展连杆数值预测研究.通过运动学和动力学分析获得连杆的载荷和边界条件,建立有限元模型.借助有限元分析技术,根据静力学分析结果,确定连杆薄弱位置,建立连杆疲劳寿命理论预测模型,考虑平均应力对S-N曲线的影响,预测连杆的疲劳寿命.     

垂直升船机传动系统动力学仿真及疲劳寿命预测

针对垂直升船机传动系统大模数齿轮的疲劳寿命问题,提出一种联合虚拟仿真技术.运用SolidWorks及其插件GearTrax建立传动齿轮齿条机构的三维模型,在ADAMS中进行齿轮齿条机构动态啮合力仿真,并研究了传动速度对啮合力的影响.基于有限元软件ANSYS分析了传动机构大模数齿轮的弯曲应力,与理论计算值相比误差为1.6%,误差较小,可以作为齿轮疲劳寿命预测的依据.利用获得的载荷历程和弯曲应力结果,基于名义应力法对该大模数齿轮进行疲劳寿命预测,结果表明该大模数齿轮能很好地满足设计使用要求,联合虚拟仿真技术能有效地研究大模数齿轮的疲劳寿命问题.     

基于虚拟样机的起重机门架结构疲劳仿真研究

选取门座起重机关键部件圆筒门架结构作为疲劳研究对象,在动力学仿真软件ADAMS中建立门座起重机的刚柔耦合虚拟样机模型,并进行动力学仿真,获取圆筒门架结构的载荷-时间历程。结合圆筒门架结构有限元静力分析结果和圆筒门架载荷-时间历程,在Fe-Safe软件中对圆筒门架结构进行疲劳仿真分析,得到圆筒门架结构疲劳寿命云图和相对于设计寿命的疲劳寿命安全系数云图,旨在为结构疲劳设计及在役结构剩余疲劳寿命估算提供新方法。     

自行火炮行动系统疲劳可靠性分析的CAE仿真方法

提出了自行火炮行动系统疲劳可靠性分析的CAE仿真方法。建立自行火炮虚拟样机模型,并仿真获得了各典型行驶工况下的行动系统关重件的载荷时间历程。以扭力轴为主要研究对象,对其载荷历程进行计数统计、参数估计与检验、合成与扩展,并在有限元分析的基础上获得了扭力轴最危险部位的全寿命里程二维疲劳应力设计谱。考虑各种横向影响因素的随机性,利用M onte-Car-lo和3-6-1BP网络仿真了扭力轴的p-Sa-Sm-N曲面。由MTPM iner准则和ETPM iner准则,进行了扭力轴的疲劳可靠性分析。并由仿真结果对扭力轴大小修周期提出了合理的建议。     

轮式装载机半轴载荷谱编制及疲劳寿命预测

通过实测装载机半轴典型作业工况的载荷信号,编制了半轴的载荷谱,为预测半轴疲劳寿命提供了载荷条件。根据所编制的载荷谱和半轴有限元分析结果,利用Miner准则对半轴进行了疲劳寿命预测。分析了不同工况对疲劳寿命的影响。结果表明:原生土和半湿土工况造成的疲劳损伤比例达到68.6%,而其他工况造成的损伤较小。考虑到不确定因素对疲劳寿命的影响,对半轴的疲劳寿命进行了灵敏度分析。由灵敏度分析结果可知,当半轴表面有100MPa的残余压应力,可提高寿命3.7倍;载荷幅值增加10%,寿命减少80%。该方法可以为准确预测装载机半轴疲劳寿命,改进半轴结构提供参考。     

高温多轴变幅疲劳损伤累积

为进行高温多轴变幅疲劳寿命预测,以应力幅作为损伤变量,采用经典的Chaboche模型进行多轴疲劳损伤计算.多轴加载下等效应力的确定是根据单轴加载下的本构关系,利用多轴等效应变求出等效应力.修正Chaboche疲劳累积损伤模型中应力指数表达式的形式,根据Chaboche损伤累积模型,求解变幅加载下的疲劳损伤.推导出多级加载的Chaboche疲劳损伤累积公式,将其用于变幅加载块的疲劳损伤估算.寿命预测结果与试验结果接近,误差基本在2倍因子之内,说明了寿命估算方法的可行性.     

锻造操作机钳臂结构的多轴疲劳分析

为了解决重载锻造操作机钳臂结构经常发生疲劳破坏的问题,应用有限元疲劳分析方法进行了研究.本文依据锻造操作机承受的最大载荷发生在锻造过程的实际,首先模拟了棒材加工中的主要锻压工序拔长并得到钳臂疲劳分析所需的载荷谱,然后对操作机钳臂结构进行了多轴评估和有限元疲劳分析.结果表明最危险拔长工况为矩形截面锻件且锻压位置最靠近操作机的工况,钳臂承受的是多轴比例加载状态;结构固有缺陷对疲劳寿命有很大影响.     

涡扇发动机拉紧轴疲劳试验

针对涡扇发动机拉紧轴在工作环境中所存在的疲劳失效问题,提出基于有限元法(FEM)与Miner线性累积损伤理论相结合的理论模型,实现了已知涡扇发动机拉紧轴材料、几何尺寸等条件下的标准载荷循环谱计算.进一步开展了风扇拉紧轴的疲劳寿命试验测试与分析,结果表明,试验中拉紧轴可承受30 000次试验载荷循环数,试验之后经检查无裂纹、凸肩切入、螺纹断扣等失效现象,最终确定其在标准载荷循环下的安全使用寿命.通过开展对拉紧轴的疲劳试验研究、仿真计算与分析等工作,有效验证了可靠性寿命预测方法与模型的可行性.     

一种与路径相关的多轴低周疲劳寿命预测方法

已有研究指出,与比例加载相比,非比例加载下某些金属材料虽然没有明显的附加强化现象,但疲劳寿命却明显缩短.利用附加强化系数和非比例度因子修正的等效应变法,无法反映此类材料非比例加载下的寿命缩短现象,导致预测寿命通常偏于危险.为更好地预测不存在明显附加强化现象材料的多轴非比例疲劳寿命,引入寿命缩减因子的概念,并结合非比例度因子对ASME等效应变范围进行了修正,提出一种新的多轴低周疲劳寿命预测方法.为了便于应用,明确了寿命缩减因子的确定方法.针对不同加载路径,发展了一种基于最小法向应变范围的非比例度因子计算方法,并给出了多轴加载一般情形下最小法向应变范围的计算步骤.利用304不锈钢12种非比例加载路径下的试验数据验证了所提非比例度因子计算方法的精度,并与已有方法进行了对比分析,发现所提方法可以更好的描述加载路径的非比例程度.利用10种材料(包括7种不存在明显非比例附加强化现象的材料)的试验数据对所建疲劳寿命预测模型进行了验证,结果表明预测结果与试验结果吻合较好.     

地铁齿轮箱吊座强度分析与疲劳寿命预测

就地铁某转向架齿轮箱吊座的强度、刚度和疲劳寿命的相关问题,通过模拟与研究齿轮箱吊座受力情况,利用ANSYS workbench对吊座进行强度分析与疲劳寿命估计.通过对两种极限工况下的吊座进行有限元仿真模拟,经过强度分析,得到吊座的变形与应力云图,结果表明吊座满足刚度与强度要求.最后针对地铁齿轮箱吊座交变循环载荷条件,利用应力测试数据,对吊座的寿命进行预测,可为地铁齿轮箱吊座的预计维修与故障预测提供一定依据.     

基于等效结构应力法的汽车后桥疲劳寿命分析

汽车支撑后桥是汽车底盘中主要的受力部件,承受着各个方向的载荷,其主要的损伤形式是在交变载荷作用下发生的疲劳失效。CAE仿真技术的广泛应用使得车身及零部件结构设计进入了一个崭新的阶段。本文首先利用三维软件CA-TIA建立某型支撑后桥的三维几何模型,并利用Hypermesh软件建立相应的有限元模型,根据工况设定相应的约束载荷,利用Ansys软件对后桥进行静力分析。之后将有限元分析结果导入Fe-safe软件,利用等效结构应力法分析了后桥在典型工况下的疲劳寿命。对比实际的疲劳冲击试验和CAE分析结果,预测结果与实验结果基本吻合,后桥产品的疲劳寿命满足质量要求。证明CAE疲劳仿真技术可以合理有效的预测寿命,有助于提高产品开发的质量和周期。     

Fatigue life prediction of crankshaft repaired by twin arc spraying

This paper used Baumel Jr. and Seeger's approach estimating fatigue parameters of 48MnV with 3Cr13coatings. The fatigue life of the crankshaft of a six-cylinder engine, repaired by twin arc spraying 3cr13 deposits, is respectively calculated using different damage model such as S-N method, normal strain approaches, SWT-Bannantine approaches, shear strain approaches, and fatemi-Socie method based on dynamical simulation and FE analysis of crankshaft. The results indicate that the traditional calculation is conservative and that the life of crankshaft repaired by arc spraying is sufficient.     

Interaction of fatigue and creep of GH33 under multi-axial stress at high temperature

Low-cycle fatigue experiments of tension-compression, torsion and tension-torsion with holding time were performed. The interaction law of creep and fatigue under multiaxial stress at high temperature was investigated, and the micro-mechanism of equilibrium diagrams was analyzed. A united equation of fatigue life under multiaxial stress was proposed.     

一种新的多轴低周疲劳损伤参量

利用轴向和周向应变幅的最大值合成一个新的等效应变幅作为多轴疲劳损伤参量,考虑不同加载路径导致轴向和周向出现的平均应力的影响,结合Manson-Coffin方程提出了一个新的损伤模型．该模型经高温GH4169合金、45~#钢、Inconel 718钢和高温304不锈钢4种材料的多轴疲劳试验验证表明,寿命误差基本分散在2个因子之内．