基于无网格法的风力发电机塔架门框强度分析

针对风力发电机的塔架门框强度分析中，传统有限元方法建模复杂耗时的问题，提出一种基于无网格法的仿真模型。采用ANSYS和Simsolid软件，分别建立五组机型（3.6～6.25MW）塔架门框的有限元和无网格仿真模型；计算塔架变形、门框极限应力，以及焊缝热点应力，比较两类模型的计算结果。研究结果表明：两类模型计算塔架变形趋势一致，最大位移相对误差0.94%～1.87%；在门框、焊缝极限应力方面，模型的相对误差分别在0.36%～4.63%之间、-0.50%～3.38%之间；无网格法在刚度、应力计算可靠的同时，建模效率显著提高，为塔架门框快速仿真评价提供了一种新的研究思路。     

基于外推法的后副车架焊缝疲劳耐久分析

基于焊缝结构热点应力外推法对后副车架焊缝进行疲劳分析。建立某后副车架有限元模型,根据后副车架总体模型强度分析结果识别关键焊缝位置,再利用ABAQUS子模型技术及国际焊接学会(IIW)外推方法计算焊缝结构热点应力,最后使用MATLAB语言根据《Eurocode 3:part1-9 Fatigue》编写焊缝疲劳计算程序进行损伤计算。计算结果表明:通过外推法计算的焊缝损伤值满足疲劳耐久设计要求。     

MW级风电机组变桨柜的强度分析研究

针对兆瓦级风电机组变桨柜焊缝开裂问题,将多体动力学分析与有限元分析技术应用于变桨柜体强度分析中,对变桨柜进行了结构优化和强度评估。首先采用动力学分析软件Simpack对变桨柜总体结构进行了动力学建模和仿真分析,确定了变桨柜应力幅变化最大的危险位置,作为有限元分析的计算工况;接着采用有限元分析软件ANSYS对不同计算工况下的变桨柜及其支架进行了有限元建模与静强度分析;然后依据GL规范与国际焊接协会IIW规范,利用焊缝热点应力法,得到了变桨柜焊缝热点的外推应力,进而对变桨柜焊缝进行了极限强度评估;最后利用疲劳分析软件Fesafe并结合变桨柜疲劳载荷谱及焊缝的S/N曲线,对其进行了疲劳强度评估。研究结果表明:优化后的变桨柜焊缝的极限与疲劳强度安全系数均大于1,满足GL规范强度设计要求。     

风力发电机变桨柜焊缝开裂问题研究

针对风力发电机变桨柜焊缝开裂问题,对变桨柜进行结构优化和强度评估,并进行现场应力测试验证。首先采用Simpack软件对变桨柜总装结构进行动力学建模和仿真分析,确定变桨柜应力幅值变化最大的危险位置对其进行有限元分析;接着采用有限元分析软件ANSYS及疲劳分析软件Fe-safe对变桨柜进行焊缝极限强度与疲劳强度评估;最后采用应变应力测试装置对风场运行的变桨柜进行焊缝动态应力测试。结果表明,优化后的变桨柜焊缝极限与疲劳强度安全系数均大于1,满足GL规范强度设计要求;风场测量的焊缝最大应力幅值与有限元分析计算的应力幅值相比最小误差为6.8%,验证了有限元分析方法的准确性,为有效解决风力发电机变桨柜焊缝开裂问题提供了参考方法。     

兆瓦级风机机架焊缝疲劳分析

在风力发电机机架的焊缝疲劳分析时,目前应用最广的方法为表面外推热点应力法.表面外推热点应力法直接应用热点应力作为疲劳应力控制参量,板厚尺寸和载荷模式效应通常按经验修正公式考虑,焊趾缺口效应在热点应力S-N曲线中统计考虑.以某兆瓦级风机焊接机架为例,首先建立机架的有限元分析模型,计算得到热点的应力,其次通过将载荷历程与其进行通道合并,并运用雨流计数法计算得到等效疲劳应力,最后结合焊缝的S-N曲线进行焊缝的疲劳强度评定及寿命预测.     

轴力作用下TT节点焊缝周围应力分布规律研究

对焊接管节点疲劳寿命的估计,一般是通过计算其焊缝周围的热点应力幅的大小并结合S-N曲线确定.对管节点焊缝周围热点应力大小和这个区域内应力分布规律进行研究,可以预测节点在疲劳失效前所能承受的疲劳载荷循环次数以及疲劳裂纹萌生位置和扩展趋势.文中建立焊接TT管节点的有限元模型,采用ABAQUS软件分析100个不同几何形状的TT管节点在承受轴向拉力作用下其焊缝周围的应力分布规律.通过对模型的分析结果,得到几何参数对热点应力区域内应力分布规律的影响情况.     

基于FEM与JIS规范的卸船机疲劳分析

以1 500 T/H港口卸船机钢结构为计算模型,利用有限元分析软件ANSYS进行仿真。当小车在几个不同位置时候,计算卸船机的大梁、门框等主要部分的极限应力,并根据FEM与J.I.S规范下不同的疲劳计算方法,分别进行疲劳计算。比较2种规范在计算卸船机疲劳时候的区别和联系。     

汽车座椅骨架焊缝的疲劳寿命预估方法研究

针对座椅骨架的疲劳强度进行分析,尤其是骨架中焊缝的疲劳方法进行研究分析;首先建立座椅骨架及焊缝的有限元模型,分别基于Hypermesh软件,使用Block Lanczos法进行了计算模态分析,基于LMS Test.lab软件,使用锤击法进行了试验模态分析,对有限元模型进行校验,并确定了焊缝的材料属性;对校验后的有限元模型进行静力分析得出结构强度薄弱的位置,尤其是危险焊缝的位置;进而基于Ncode软件采用Miner损伤法则,在针对特定焊缝类型进行应力修正,计算出其疲劳寿命;根据企业的疲劳试验结果,对该方法进行验证分析,结果表明此疲劳计算方法对座椅骨架焊缝的寿命预估准确有效,为分析和改善该类座椅骨架的焊接寿命奠定了基础,为此类结构的设计与优化提供了参考.     

基于仿真分析的电动汽车车架强度分析及优化

为保证电动汽车车架性能满足要求,开展了基于仿真分析的车架强度分析与优化设计。首先,利用Nastran软件建立某型电动汽车前副车架的有限元模型,依据惯性释放理论,分别计算其在典型、极限工况下的静强度;其次,利用ADAM S软件建立前副车架多体动力学模型,基于nCode Design-life平台和M iner线性累积损伤准则,分析前副车架钣金与焊缝区域的累积疲劳损伤;最后,依据分析结果提出将摆臂安装支架厚度改为2.5 mm,同时增加转向器左右安装点处焊缝区域收尾的优化设计方案,并进行仿真对比分析。结果表明：优化后的前副车架结构性能满足要求,焊缝区域的疲劳损伤值在规定范围内,可为汽车类似结构的性能分析和优化提供参考。     

风力发电机组重要零/部件强度分析系统

为提高传统理论计算的效率和验证有限元分析的结果,根据强度计算理论,应用VC++软件开发了风力发电机组重要零/部件理论强度分析系统,应用该系统对连接螺栓、主轴、法兰以及焊缝的静强度和疲劳强度的计算,得到零/部件的相关理论参数,并将结果以数据形式输出.最后以螺栓疲劳应力模块为例,验证该系统的可行性.     

兆瓦级风力发电机组塔架强度分析

塔架的强度分析包括极限强度分析和疲劳强度分析.极限强度分析是指塔架在极限载荷作用下,得出各截面的Von Misses应力,再与材料的许用应力比较判断.对作用在塔架上的疲劳载荷谱,通过通道合并和雨流统计得到各焊址处的等效疲劳载荷,并结合S-N曲线进行疲劳损伤判断.     

压弯组合应力下高强钢焊接板表面裂纹疲劳寿命计算

潜艇上浮下潜运动使得其耐压壳承受交变的外压载荷。潜艇耐压壳的疲劳热点为锥一柱过渡结构连接焊缝焊趾处，该处所受的应力特征为压弯组合应力。压弯组合应力下表面裂纹应力强度因子及其疲劳寿命的计算尚无报道。弄清楚压弯组合应力作用下带表面裂纹焊接板试件的疲劳特性对潜艇等结构的疲劳研究是必要的。文中提出用成一定角度的对接焊板试件和轴向加载获得压弯组合应力来模拟潜艇耐压壳锥一柱焊接结合区的应力特征的实验方法。用980高强钢作试件，研究焊趾处预制表面裂缝，并在压弯组合应力为特征的疲劳载荷作用下表面裂纹的疲劳行为。给出高强钢焊趾表面裂纹在压弯组合应力下应力强度因子及其疲劳寿命计算式。该结果可供海洋平台、压力容器及管道的某些受力特征为压弯组合应力的重要结构的疲劳设计时参考。     

考虑修正平均等效应力强度因子的焊点缺陷疲劳寿命研究

提出了一种基于超声回波的焊点缺陷疲劳寿命预测评价方法。该方法采用模糊数学理论,基于超声回波特征获得损伤系数,然后综合考虑法向应力、剪切应力和初始缺陷的影响,将焊点缺陷在裂纹扩展路径上的修正平均等效应力强度因子作为疲劳评价的参量。通过对DP600GI材料的合格焊点、焊核过小焊点和烧穿焊点的接头进行疲劳试验,比较不同缺陷对焊接疲劳寿命的影响,得到一条修正平均等效应力强度因子与疲劳寿命的拟合曲线作为含初始缺陷的焊点疲劳寿命预测曲线,研究结果表明,该曲线能有效预测含初始缺陷的点焊接头的疲劳寿命。该方法有助于合理设计电阻点焊的缺陷容限。     

平衡轴力作用下K节点焊缝周围应力分布规律

首先建立了焊接K节点的有限元分析模型,计算了承受平衡轴力作用下的K型管节点在焊缝周围的应力分布情况.然后通过对420个K节点模型进行的参数分析,研究了表征K节点的几个主要几何参数对热点应力分布规律的影响.通过模型分析,发现在平衡轴力作用下K型管节点焊缝周围应力分布情况是要受几何参数影响的.在几何参数不同的情况下,热点应力的位置会在冠点和鞍点之间发生移动.由于热点应力处是疲劳裂纹出现的位置,因此K节点疲劳断裂过程是要受到几何参数影响的.     

Spot weld arrangement effects on the fatigue behavior of multi-spot welded joints

In the present study, the effects of spot weld arrangements in multi-spot welded joints on the fatigue behavior of the joints are studied. Three different four-spot welded joints are considered: one-row four-spot parallel to the loading direction, one-row four-spot perpendicular to the loading direction and two-row four-spot weld specimens. The experimental fatigue test results reveal that the differences between the fatigue lives of three spot welded types in the low cycle regime are more considerable than those in the high cycle regime. However, all kinds of spot weld specimens have similar fatigue strength when approaching a million cycles. A non-linear finite element analysis is performed to obtain the relative stress gradients, effective distances and notch strength reduction factors based on the volumetric approach. The work here shows that the volumetric approach does a very good job in predicting the fatigue life of the multi-spot welded joints.     

起重机门架结构的疲劳寿命分析

重点介绍利用断裂力学理论进行门式起重机结构的疲劳寿命分析的方法,通过运用损伤容限设计方法对门架结构进行的疲劳寿命计算,得出了门机主梁与悬臂梁联结部位初始裂纹为0.5mm时门架结构的设计寿命,并分析了模型中参数变化对门架结构寿命的影响,说明利用该方法估算门架结构的寿命具有可行性,对实际工程具有参考价值。     

铝合金5083纵向角接板焊接接头疲劳强度

对铝合金5083钨极氩弧焊纵向角接板焊接接头的疲劳强度进行了试验研究,用有限元计算和应变片测量热点应力,用国际焊接学会推荐的方法进行数据处理,并分别做出了名义应力和热点应力疲劳S-N曲线。试验分析说明铝合金5083纵向角接板焊接接头名义应力和热点应力疲劳S-N曲线试验数据拟合斜率为5.62,高于国际焊接学会推荐的斜率为3.0;名义应力试验疲劳极限为54.0 Mpa,热点应力试验疲劳极限为64.8 Mpa;选取3.0进行结构设计具有较高的安全系数;用名义应力疲劳级别FAT28,热点应力疲劳级别FAT40来进行结构设计是安全的。     

多点焊拉剪搭接接头构件的最佳焊点间距研究

通过研究多点焊搭接构件的静强度与疲劳强度，探讨了焊点间距对强度的影响，并且用弹性力学模型分析了板中焊点附近的应力状态，与实验结果能较好地对应。     

地铁车辆轮缘润滑装置吊架断裂机理和试验研究

针对地铁车辆服役过程中出现的轮缘润滑装置吊架断裂问题,采用材料和动应力试验与有限元仿真相结合的方法开展断裂机理研究,提出了一种新型结构设计方案。通过对吊架断口微/宏观的全面分析与表征,从材料角度确定疲劳断裂的机理成因;结合动应力试验和累计损伤理论,计算吊架断口关键位置的疲劳损伤值,从线路试验角度确定吊架断裂的结构成因;建立吊架的有限元模型,基于EN13749标准对其进行静强度和疲劳强度仿真,从理论角度判别结构设计的合理性,并与材料和线路试验分析结果进行对比分析;最后,提出吊架结构的改进方案,并进行仿真和动应力测试验证。结果表明：吊架断裂成因为低应力高周疲劳,疲劳源位于加强筋角焊缝内部,且加强筋角焊缝的累计损伤值和材料利用率均大于1;吊架断裂的主要原因为,结构不合理导致加强筋角焊缝承受较为频繁的交变载荷且焊缝存在未熔合缺陷;通过改变吊架结构和材质,提高了焊接质量,达到了轮缘润滑装置在线运行的标准要求。