随机载荷下疲劳寿命的估算

复杂随机载荷下疲劳寿命的评估，一直是工程上所关心的问题之一。在设计阶段，通常难以确定详细的应力历程，因而也无从进行循环计数和累计损伤。本文基于传统的疲劳设计思想和概率分析方法，综合考虑平均应力的影响和疲劳寿命固有的分散性，研究了宽带随机载荷作用下疲劳寿命的估算问题     

随机载荷作用下汽车驱动桥壳疲劳寿命预估

运用三维造型软件Pro/Engineer建立某型商用车驱动桥后桥壳的实体模型.依据有限元基本理论,在MSC.Patran中进一步建立该桥壳的有限元模型,利用有限元分析系统MSC.Nastran进行桥壳的应力分析和模态分析.同时建立与该桥壳相匹配的某型商用车的整车多体动力学系统模型,并进行在不同等级的虚拟路面上的整车动力学分析,得到作用在桥壳弹簧座上的随机载荷历程.综合有限元分析获得的应力结果和以上所得到的随机载荷历程数据,利用专业级疲劳分析系统MSC.Fatigue,进行桥壳整体基于S-N法的单事件和多事件复合工况下疲劳性能分析,给出桥壳疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值.通过与台架疲劳试验的桥壳失效情况相对比,预估结果与试验结果一致.     

多级随机载荷作用下机械零件动态疲劳可靠性模型

针对机械零件承受的多级随机载荷,首先运用等强度退化量原理推导出多级随机载荷下的机械零件剩余强度模型,由此公式利用矩法得到剩余强度在随机载荷循环下的均值和方差。然后,利用得到的剩余强度均值和方差,基于满足正态分布的假设,根据一次二阶矩法计算出机械零件的动态疲劳可靠度。最后,通过算例说明了本文方法的可行性,实用性和有效性。     

随机载荷作用下结构低周疲劳可靠性研究

将影响结构低周疲劳寿命的不确定因素视为随机变量,基于可靠性分析理论,从概率论和数理统计的角度出发对随机载荷作用下的结构低周疲劳进行了可靠性分析.利用Neuber法得到低周疲劳结构的随机应力和应变响应.将随机载荷作用下的结构低周疲劳表示为材料参数、结构尺寸、载荷等随机变量的函数,并推导出了功能函数对随机变量偏导的表达式.算例显示了该方法的有效性和适用性.     

二维随机载荷作用下疲劳寿命的研究

基于Goodman公式和Miner损伤定则,提出了一种考虑载荷均值影响的二维随机载荷作用下疲劳寿命的计算方法。在此基础上以幅值和均值均符合正态分布的随机载荷为研究对象,推导出了其当量载荷的概率密度函数和等效载荷的数学模型,采用Gauss-Legendre求积公式进行积分运算,对该载荷作用下的疲劳寿命进行了研究。分析了等效载荷随载荷均值和幅值不同分布参数变化而变化的规律,并与不考虑载荷均值的一维随机载荷作用下的等效载荷进行了对比。研究结果表明：载荷均值μm的正负变化对等效载荷产生明显的影响,负的μm导致等效载荷降低,甚至低于一维随机载荷作用下的等效载荷;而正的μm会导致等效载荷迅速增大以至到远大于一维随机载荷作用的等效载荷;当μm=0时,二维随机载荷则略高于一维随机载荷作用的等效载荷。     

随机载荷作用下的零件动态可靠性模型

运用顺序统计量和概率微分方程建立随机载荷作用下的零件动态可靠性模型,并研究零件可靠度和失效率随时间的变化规律。首先,分析随机载荷多次作用时零件的失效过程,从载荷作用的统计学意义出发,运用顺序统计量建立随机载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数。进一步,根据应力—强度干涉理论建立载荷多次作用下的零件可靠性模型。运用泊松随机过程描述载荷的作用过程,分别建立强度不退化和强度退化时的零件动态可靠性模型。研究表明,强度不退化或退化不明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低,失效率随时间逐渐减小;考虑强度退化或强度退化明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低且较为明显,失效率具有“浴盆”曲线的全部特征。     

随机载荷下导弹贮箱强度可靠性仿真计算

使用了一种计算随机载荷下导弹贮箱强度可靠性的 Monte- Carlo模拟方法 ,即通过建立导弹贮箱强度的累积损伤模型 ,采用直接模拟法随机模拟应力和导弹贮箱初始强度来获取导弹贮箱的可靠度。这种方法能有效地预测运输、飞行等环境下导弹贮箱的强度可靠性。最后 ,结合实例进行了可靠性数字仿真     

随机载荷循环作用下的机械结构疲劳寿命预测模型

基于名义应力法建立了随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型。分析了结构所受循环载荷作用的不确定性特征,在以循环载荷作用次数为寿命度量指标框架下,运用概率加权法和线性Miner累积损伤法则,分别建立了疲劳寿命与应力之间关系分别服从指数函数和幂函数两种形式时,随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,并运用所建立的模型对某转动轴的疲劳寿命进行了预测研究。     

服从正态分布随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验研究

根据齿轮传动过程中普遍承受的高斯分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下全寿命齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变差系数高斯分布载荷谱下齿轮弯曲强度的R-S-N曲线。试验结果证明,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命低于由疲劳载荷上限值取为载荷谱均值的恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命,因此,如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的齿轮的弯曲疲劳寿命是非常危险的。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。结果表明,理论分析结果与试验结果基本相符。     

随机载荷下疲劳裂纹起始寿命的实时监测

本文介绍了以单板机为手段应用局部应变法进行疲劳损伤实时监测的过程。指出采用应力——应变分析与简化的雨流计数法(四蜂谷法)的快速处理方法,可以满足大多数疲劳问题的频率要求(单通道可达200Hz,4通道可达50Hz)。     

车轴轮座微动损伤对车轴疲劳寿命的影响

使用有限元软件ANSYS计算轮座损伤对车轴疲劳寿命的影响.首先计算车轴的稳态受力,这时主要考虑两种栽荷:过盈应力和额定载重应力,关键是考虑两种载荷的复合作用效应.采用外推方法获得车轴材料的S-N曲线,然后将其导入有限元程序进行计算.计算结果表明:有微动损伤的车轴疲劳寿命比无微动损伤的疲劳寿命明显减少.     

Vibration and reliability of a rotating beam with random properties under random excitation

In this paper, vibration and reliability of a rotating beam with random properties under random excitations are studied. The rotating beam is under a stochastic load modeled as a stationary white noise. The cross-sectional area, elasticity modulus, moment of inertia, shear modulus, damping coefficient, mass density and rotational speed are modeled as random variables. To develop the equations of motion, the finite element method and space state analysis are applied. In order to consider the randomness of properties, a second order perturbation method is used. The effects of rotational speed, setting angle, hub radius, variances of random properties, correlation of random variables and damping matrix forms on the vibration and reliability of rotating beams, are studied completely.     

Fatigue life of complex structures under random loads

A new method is proposed for calculating the life of structural components in random loading processes, when the number of extrema greatly exceeds the number of zero values.     

设计和分析

通过计算分析起重机车轮与轴过盈连接的受力情况 ,利用可靠性联结方程 ,对此连接方式进行可靠性验证 ,从而得出过盈连接优先选用的配合     

轴类零件校直设计理论和计算的修正研究

本文立足实验和计算，总结出误差挠度曲线，对轴类零件校直设计理论和计算公式进行修正研究。实验证明本修正是精确可行的。     

大轴重铁路货车轴承选型与设计

根据重载货运需求,借鉴既有铁路货车轴承成功使用的经验,进行了重载铁路货车轴承选型、设计及维护的研究,通过优化设计、仿真分析及综合试验等手段,实现了重载铁路货车轴承的合理设计,满足了重载铁路货车的使用要求。     

车架的随机静强度分析在粗糙集理论中的应用

当把路面凸凹不平度视为随机过程，根据路面凸凹不平所导致车架的上下移动，得到位移幅值的概率密度函数。根据粗糙集理论中的上、下近似集概念和随机参数的定义，可以把车架结构分析中的位移随机参数转化为在一定置信度意义下的区间数。当置信度从0取到1，将得到相应的上、下近似集所定义的一系列位移区间。利用区间算法的概念，可以运用普通的有限元软件对含有随机因素的车架进行静强度分析。     

Parametric studies on buckling loads and critical speeds of microdrill bits

Transverse bending vibrations of the spinning microdrill bit subjected to a compressive axial load are developed based on the Timoshenko beam theory. The system equations of motion are discretized into the form of time-dependent ordinary differential equations by the finite element method. Two types of eigenvalue problems are formulated and utilized to study the effects of the drill helix angle, flute length and diameter on the buckling load and critical speed of microdrill bits with different supported ends. Equivalent formulae similar to those of untwisted Euler beams are established to predict critical buckling loads and critical speeds for microdrills and provide results with sufficient accuracy. The effect of rotational speed on the buckling load, and the influence of thrust force on critical speed are also investigated. A Galef-type equation associated with critical speed, thrust force and buckling load is formulated.     

用静强度理论考查结构随机振动响应的工程分析方法

在结构的初期设计阶段,为了预测结构在随机振动激励下的响应,提出用结构在随机振动过程中的最大响应加速度作为准静态载荷计算结构应力响应的工程分析方法。给出Miles公式法、全频段PSD(power spectral density)法和半功率带宽法三种估算结构随机振动激励下最大响应加速度的方法,并用这三种方法对某相机主镜组件进行随机振动条件下的应力仿真计算。对比计算结果与试验数据,表明用Miles公式法和全频段PSD法仿真计算的误差较小,分别在13%和15%以内。说明用静强度理论考查结构随机振动响应的工程分析方法具有一定的应用价值。