铁路货车车体焊接结构疲劳寿命评估

文章对某型铁路货车进行有限元分析,选出6条较危险的焊缝,并根据《货车设计制造规范》（AAR M—1001—2007）,结合BS 7608标准预测该铁路货车焊接结构的疲劳寿命。结果表明,3种工况下的货车车体最大von Mises应力均未超出相应材料的许用应力,所选6条焊缝疲劳寿命均满足设计要求,为铁路货车的设计和维护提供了参考依据。     

基于等效结构应力的地铁车辆车体疲劳寿命分析

针对已经服役铁路车辆疲劳寿命问题,以某铝合金地铁中间车为研究对象,基于ASME标准的等效结构应力法对该铝合金中间车进行疲劳强度分析。确定了车体的垂向、纵向以及横向的疲劳载荷,并对比了三种疲劳载荷工况下车体的最大和最小主应力,结果均满足要求。最后基于EN12663标准对应力区域最大的两条焊缝进行疲劳寿命评估,结果表明：地铁铝合金车体结构满足EN12663标准对于疲劳寿命的要求,焊缝抗疲劳性能达标。     

多轴低周疲劳寿命预测软件

通过Visual Basic6.0各种控件和算法的运用，编制的“多轴低周疲劳寿命预测软件（MLCFP1.0）”，涉及多种疲劳寿命预测方法，特别适用于结构中出现非比较、多轴应力状态的情况，为多轴疲劳下的寿命预测提供了解决的有力工具。本软件还留有新模型的嵌入接口，数据处理过程实现多文件操作。后处理绘图软件LCF FIGURE1.0，能给出标准的疲劳寿命预测图形，其保存文件形式多样。     

挖装机大臂座动力学分析和疲劳寿命预测

针对挖装机工作装置使用寿命难以预测的问题,采用多体动力学仿真的方法,在ADAMS中建立了挖装机工作装置虚拟样机,进行动力学仿真,得到了挖装机零部件在工作过程中的受力变化曲线。利用零部件受力曲线合成载荷谱,并以此载荷谱对挖装机大臂座进行疲劳寿命预测。结果显示,大臂座疲劳寿命满足使用要求,仿真结果可以为挖装机工作装置的设计提供依据和参考。     

基于多轴准则的货车车体疲劳寿命分析方法

基于变幅应力循环的损伤等效恒幅应力计算方法和形状改变能密度理论,提出承受变幅循环,处于多轴应力状态下的结构的疲劳寿命分析方法。根据几何特征建立焊缝坐标系,计算节点在该坐标系下的应力分量,根据线路实测载荷谱获得节点应力谱;根据应力谱计算节点损伤等效恒幅应力,结合接头抗疲劳设计等级,计算节点材料利用度分量和综合材料利用度,评估结构在指定寿命下的疲劳强度。对敞车车体典型焊缝的疲劳强度进行评估,结果表明所研究焊缝的疲劳强度主要受正应力分量的影响,切应力对结构疲劳强度的影响较小。对比研究不同分析方法下的节点材料利用度特征,结果表明,当考察点具有显著的多轴应力特征时,依据AAR标准提供的方法和依据多轴应力法获得的结构疲劳强度评估结果间存在较大差异;依据多轴应力法进行评估时,所关注节点的材料利用度较采用AAR方法评估的结果小18.5%。采用多轴应力法评估疲劳强度有利于车体结构轻量化设计。     

简化等效结构应力法车体焊点疲劳寿命评估应用研究

为简化建模流程和计算过程,引入简化等效结构应力法分析点焊结构的疲劳寿命。首先,介绍简化后的点焊有限元建模及简化等效结构应力法的原理;其次,建立某不锈钢车体(包括点焊接头)的有限元模型,以EN 12663标准中提供的三个方向加速度表示的动态载荷为车体疲劳载荷,对比分析简化等效结构应力法相较其它方法的优势。最后,选取危险部位的12个焊点进行疲劳评估。计算结果表明：基于简化等效结构应力的点焊疲劳预测方法具有较高精度,可以用于点焊车体焊点的疲劳寿命的预测。     

门座起重机结构强度测试与疲劳寿命预测

文中对D4085门座起重机进行现场静态应变测试,并叠加有限元分析得到的自重应力进行静态强度校核。结果表明,该门座起重机在测试工况下的结构强度符合安全要求。跟踪门座起重机的生产过程,基于动态应力测试结果,获取关键位置处的应力谱,并对其进行疲劳预测。结果表明,以每天工作量10个完整作业循环估算,起重臂底节臂下弦杆的疲劳寿命可达6 310个额定负荷作业工作日。     

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。     

海洋石油平台结构系统的疲劳寿命预测

介绍了石油大学提出的海洋石油平台结构系统疲劳寿命预测的方法与步骤，并给出了渤海八号固定采油平台的计算实例。     

应用多体有限元混合法对复杂结构疲劳寿命仿真

利用多体-有限元混合法对复杂结构进行有效的疲劳寿命预测.该法用于处理随机动载荷作用下转向架构架的疲劳设计.作用在大型结构上的时变边界条件和动载荷历程可以通过应用多体系统分析软件SIMPACK的多体仿真技术获得.在ANSYS中利用有限元准静态应力/应变分析技术产生结构应力发生的危险区域.模态分析技术用来获得结构固有频率和模态振型.基于危险应力分布、动载荷时间历程以及Palmigren-Miner损伤理论,最后利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法进行标准时域的结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤预测和最终寿命估计.     

经长期服役的钢结构疲劳寿命估算

利用经长期服役后的钢结构材料的拉伸性能结果,估算常幅疲劳裂纹起始寿命,并与实验结果进行比较.还对从长期服役的钢结构上拆卸下的钢制弦杆上取下的带原状铆钉孔试件的变幅疲劳寿命进行估算.对具有不连续应变硬化特征的钢材切口构件,在变幅载荷下,直接应用Miner定则和裂纹起始寿命曲线计算累积损伤.当试件的疲劳裂纹起始寿命占疲劳总寿命的主要部分时,可以用文中的方法进行变幅疲劳寿命估算.通过实验验证,表明文中的估算方法具有很高的精确性.     

钛合金结构疲劳全寿命计算方法研究

依照钛合金裂纹萌生和小裂纹扩展寿命较长的特点,结合目前的检测水平,将钛合金疲劳全寿命分为3个阶段,裂纹由0 mm～0.3 mm为裂纹萌生寿命,0.3 mm～2 mm为小裂纹扩展寿命,2 mm～aC为长裂纹扩展寿命。各阶段因为破坏机理的不同而采用不同的寿命预测方法,从而提高疲劳全寿命预测的准确性。超低间隙钛合金TC4ELI和TA15ELI等幅和谱载荷下疲劳全寿命试验和预测结果表明,裂纹萌生寿命在全寿命中所占比例最大,预测误差最大;长裂纹扩展寿命所占比例最小,预测精度最高;小裂纹扩展寿命所占比例稍大于长裂纹,预测误差大于长裂纹。等幅载荷和谱载荷下全寿命预测误差均符合工程结构疲劳寿命预测的精度要求。     

基于多体动力学模型的车身载荷谱获取及疲劳寿命评估

为有效地评估某轻客车身结构的疲劳寿命,首先利用Adams软件建立该车型的多体动力学模型,并根据实测数据进行了模型对标,验证了模型精度.然后基于实测道路载荷谱,综合应用虚拟迭代及疲劳寿命分析方法,复现了样车在试验场所采集的加速度、位移及力等响应信号,提取了车身与悬架各外连点的动态载荷.计算了车身的疲劳寿命,后排座椅支架加强筋圆角处存在疲劳失效风险,与道路耐久试验的失效结果基本一致,通过采用提高材料牌号的改进措施使得此车身结构通过了道路耐久的验证,表明了此分析方法的工程可行性.实践证明虚拟迭代与疲劳寿命分析相结合的方法能够有效地支持车身结构疲劳寿命的评估,具有一定的工程参考价值.     

基于有限元分析的裂纹比拟法估算微动疲劳寿命

采用Ansys有限元软件对方足微动桥/平面试样接触状态进行分析,确定试样微动接触面上应力场分布和接触面三区(黏着区、滑移区、张开区)分布特征,分析接触面上接触状态随外加交变载荷的变化规律,在此基础上改进微动疲劳(fretting fatigue,FF)寿命估算的裂纹比拟法(crack analogue method,CAM)。选取不同水平的循环载荷及不同名义接触压力对Ti811钛合金试样在350℃下进行微动疲劳试验,验证改进裂纹比拟法(modified crack analogue method,MCAM)的准确性。结果表明,微动疲劳中接触面压应力与剪应力在黏/滑交界区存在突变,张应力幅在滑移/张开分界处达到最大值,裂纹易在此萌生并扩展。改进的裂纹比拟法估算值与实验结果取得良好的一致性。     

含冲击凹坑缺陷的ZM6材料疲劳试验与寿命预估方法研究

制备了ZM6镁合金材料的光滑试样、缺口试样以及含冲击凹坑缺陷的试验件,并对这些试验件进行了疲劳试验测试,获得了含冲击缺陷时不同应力水平下试验件的疲劳寿命.基于连续损伤力学理论,在高周疲劳损伤演化模型的基础上,提出了一种新的多轴疲劳的损伤演化模型,用于描述凹坑局部材料的疲劳损伤.采用Abaqus软件对凹坑缺陷的形成过程进行模拟,得到了凹坑缺陷的几何形状和局部的残余应力应变场.通过Abaqus子程序Usdfld将材料本构和损伤演化进行耦合,从而实现含凹坑缺陷结构件疲劳寿命的计算.结果 显示,预测的中值寿命结果与试验中值寿命结果一致,误差在两倍误差带内,符合工程使用的要求.     

复合材料层压板疲劳模量模型及寿命估算

提出基于单向板单轴疲劳试验数据预测层压板疲劳寿命的模型.采用疲劳模量构造典型应力比下的寿命曲线和损伤函数,利用等寿命曲线求出任意应力比下的疲劳寿命,引入复合累积损伤变量计算单向板多轴循环应力下的疲劳寿命;层压板的疲劳寿命预测以单向板多轴疲劳寿命为基础,通过层压板应力分析、失效分析和材料性能退化的循环迭代过程计算寿命;编写层压板疲劳寿命计算程序,寿命预测结果与试验结果吻合良好.     

复合材料的疲劳寿命预测

较详细地介绍了疲劳寿命预测的剩余刚度，强度和疲劳模量模型，并且指出了这些方法的主要不足。在此基础上提出了一种基于疲劳损伤过程能量衰减的剩余能量模型，以及进行复合材料结构疲劳寿命预测的二元方法的构想。     

火焰筒热疲劳分析与寿命估计

发动机火焰筒的热疲劳损伤是导致火焰筒失效的主要原因.在火焰筒温度急剧变化过程中,结构上存在温升滞后现象,热冲击载荷造成局部高温区压缩塑性变形;在持续升温与停车降温过程中,结构自身约束导致此处形成拉伸应力,引发循环塑性行为,从而产生疲劳裂纹.基于该机理,采用有限元方法模拟不均匀温升和循环过程及应力应变的变化,并结合Coffin-Manson规律对火焰筒寿命进行预测,与实际情况对比,说明该机理的合理性.