振动环境下焊缝疲劳寿命的预测及分析

根据名义应力法,对某结构焊缝在振动环境下的疲劳寿命进行了预测,并对影响焊缝疲劳寿命的因素进行了分析。使用振动台模拟真实振动工况环境,并得到对接焊缝不同焊点在此模拟振动环境下的应力—时间曲线。首先,应用雨流计数法得到各级应力的循环次数;然后,以BS7608标准中提供的焊缝S-N曲线为依据求得各级应力下焊缝的疲劳寿命;最后,根据Miner线性累积损伤理论预测各焊点的疲劳寿命并分析影响焊缝疲劳寿命的主要因素。分析结果表明:焊缝的存在降低了构件的疲劳寿命,且焊缝焊点的位值及余高的存在影响了焊缝的疲劳寿命。此分析结果与工程实际中对接焊缝的断裂情况相吻合,证明了此焊缝疲劳寿命预测方法的正确性。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

基于应力场强法的抽油机驴头疲劳寿命预测

由于名义应力法对抽油机驴头疲劳寿命预测结果偏离实际而引入应力场强法,给出了两种方法的预测步骤。基于驴头所受循环交变载荷分析,在Ansys仿真环境下进行静态仿真,计算极限载荷下喉口处应力值;进行准静态仿真,计算喉口处应力值与局部损伤区域内应力场强随时间的变化历程,依据步骤处理仿真结果得到两种方法的疲劳寿命预测值。对驴头现场使用寿命进行统计并拟合其疲劳寿命分布来验证两种方法准确性,并分析了形成误差结果大小不同的原因,结果表明应力场强法预测精度较高,预测结果贴合现场实际。     

用于地铁门的变导程螺旋副疲劳寿命分析

变导程螺旋副是利用一个滚子及导程变化来实现螺旋传动,容易发生疲劳破坏,需要进行疲劳寿命分析。首先分析出变导程螺旋传动的疲劳形式为接触疲劳。同时,分析滚子和丝杆的接触应力,确定滚子所受接触应力明显大于丝杆,可通过分析滚子寿命以验证螺旋副的可靠性。通过分析接触疲劳寿命的相关理论,给出载荷谱及应力-寿命曲线的计算方法,针对地铁门的特点,分析出变导程螺旋副的寿命,确认了地铁门可靠性。并对不同受力作用下的寿命进行分析,为地铁门维护保养周期的确定提供了必要的依据。     

汽车车轮弯曲疲劳试验分析研究

针对车轮动态弯曲疲劳试验, 对车轮结构在三种作用力( 螺栓预紧力、离心力和试验弯矩)下的应力分布情况,分别进行有限元分析,可以有效反映离心力对车轮结构应力分布的影响,以及动态弯矩作用下车轮结构的危险点和应力分布的变化情况.结构危险点的计算应力反映该处的应力集中程度.进行螺栓孔变形试验,验证螺栓预紧力作用下螺栓孔变形量的有限元计算结果.对车轮结构危险点进行静态和旋转一周的实验应力分析,验证动态弯矩有限元分析结果.分析表明,采用材料线性有限元分析并不能有效模拟螺栓孔变形量,离心力对车轮结构应力分布影响不大,可以忽略,动态弯曲疲劳试验中,车轮结构各点承受的是非对称应力循环,弯曲试验的动态弯矩有限元分析能较好地模拟出车轮结构的应力水平,给后续的疲劳寿命分析提供更可靠的依据.     

高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性研究

为分析高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性,对构架疲劳关键测点进行动应力线路实测并对测点实测时域数据波形进行解析;基于实测应力时间历程及雨流计数法编制二维应力谱,利用Goodman等寿命方程将二维应力谱等效转换为一维应力谱;阐述线性累积损伤及非线性累积损伤模型的建立方法并对实测数据的线性累积损伤及非线性累积损伤进行了计算及对比分析;分别基于线性累积损伤理论及非线性累积损伤理论推导出各理论下的等效应力,基于实测数据对两种等效应力进行了计算及对比分析;通过结合非线性累积损伤及线性累积损伤理论计算的等效应力及不同可靠度下的材料S-N曲线计算并对比分析构架结构的疲劳寿命。研究结果表明,与非线性疲劳分析理论相比,线性疲劳分析理论对高速列车转向架构架的疲劳特性评估偏于保守。     

离合器膜片弹簧热-结构耦合疲劳寿命分析

分析了汽车离合器膜片弹簧疲劳破坏的原因,依据机械零件疲劳强度理论,综合考虑了零件尺寸、应力集中、表面加工等影响因素,修正了膜片弹簧的S-N曲线。利用有限元方法分别对膜片弹簧进行静结构和热-结构耦合变形应力分析,找到了疲劳破坏参考点的位置,并结合相应的S-N曲线,得到了参考点的疲劳寿命。仿真结果表明:膜片弹簧内径下表面与分离指过度圆弧切点处是疲劳破坏的根源;工作温度对膜片弹簧的变形应力具有重要影响,并且降低膜片弹簧的使用寿命。     

压缩机螺栓联接结构的有限元模拟及疲劳寿命分析

疲劳破坏是螺栓失效的主要形式之一。应用接触有限元方法,对螺栓联接结构进行了应力分析。通过螺栓材料的疲劳试验,获得了材料的应力应变寿命曲线;采用多轴应变下的局部应力应变方法进行疲劳寿命计算;并研究了螺栓预紧力对螺栓疲劳寿命的影响,提出了延长螺栓寿命的方法。     

含表面缺陷容器的粘接补强

本文采用边界元方法数值应力分析、应变片法应力测试和疲劳试验,研究了含表面缺陷压力容器的粘接补强效果。粘接补强可以显著降低表面裂纹深度方向的应力强度因子,可以极大地提高含表面缺陷容器的疲劳寿命。根据数值计算的应力强度因子和Paris公式,可以预测粘接补强含表面裂纹容器的疲劳寿命,疲劳试验证实了这种估算寿命方法的有效性。     

某型航空发动机涡轮盘低循环疲劳寿命分析

确定发动机零部件的最大应力应变循环是进行零部件寿命研究的重要内容之一.弹塑性有限元分析常用于计算最大应力应变循环,但是由于各种载荷、约束等条件考虑不全面,得到的应力应变循环往往偏大.同时,某些零部件的瞬态温度场是决定其疲劳强度和使用寿命的重要因素,而获得准确的瞬态温度场是非常困难的.文中对某型发动机的高压涡轮盘进行疲劳试验条件下弹塑性有限元分析,对一台涡轮盘的残余应力进行测试,利用稳态温度场计算涡轮盘危险点最大应力应变循环,并根据弹塑性有限元分析和通过残余应力测试得到的最大应力应变循环进行低循环疲劳寿命预测.研究结果表明,弹塑性有限元分析法预测的寿命偏低,由残余应力可以较准确地确定最大应力应变循环.     

压力容器受低周疲劳裂纹萌生寿命的可靠性分析

由于压力容器构件的不确定因素,造成了构件局部应力应变响应和疲劳寿命具有随机性。通过将循环迟滞回线,应变寿命曲线表示为概率曲线,并考虑累积损伤的随机性,反映了构件的不确定性。使用Taylor多项式计算局部应力应变的均值和方差,并求出构件疲劳萌生寿命的均值和方差。计算了一定可靠性下的疲劳萌生寿命,得出在一定使用寿命时,结构的可靠度曲线。算例表明,它在疲劳寿命的可靠性估计中的应用及其工程意义。     

集成铸造数值模拟的车轮疲劳分析

弯曲疲劳寿命是汽车车轮重要的性能指标,目前其预测方法仍局限于传统的名义应力法或局部应力应变法,没有考虑微观组织和铸造缺陷对疲劳寿命的影响,预测铝合金车轮在低应力水平下的高周疲劳寿命时与实际情况存在相当差距。基于小裂纹扩展理论,建立低压铸造铝合金A356-T6车轮的以二次枝晶臂间距、针孔尺寸为参数的疲劳寿命预测模型。实现铸造模拟、有限元分析与疲劳分析的集成,初步建立起综合铸造过程、铸造缺陷以及相关下游制造工艺对车轮力学性能影响的平台。以某型车轮为例,采用该方法预测其弯曲疲劳寿命,试验验证预测结果比Simth-Waston-Topper方法更为准确。     

基于ANSYS/FE-SAFE的模具联接螺栓疲劳仿真分析

分析了预紧力和热应力对模具联接螺栓强度的影响.结果表明,模具联接螺栓的应力远远低于材料的强度极限,但在固化过程中,模具联接螺栓经常会出现断裂现象.应用ANSYS/FE-SAFE软件,对螺栓进行疲劳分析,计算了螺栓的使用寿命,揭示了模具联接螺栓断裂的根本原因.     

近海废弃物收集系统压缩装置的疲劳寿命分析

针对近海废弃物收集系统中压缩装置在焊接处易产生裂纹等问题,对压缩装置的推板进行了疲劳寿命分析.首先基于有限元法对推板进行静力学分析,得到推板在理论载荷和约束下的应力应变云图.结果表明:推板强度能够满足设计要求,最大受力区域位于推板顶部,推板变形较大.为保证推板的安全性,对推板的结构做出改进,并进一步对改进后的推板做静力...     

单层涂层最佳厚度的有限元分析

采用有限元数值计算的方法对TiN、TiC、Si3 N4及SiC四种材料的硬涂层体系表面下的应力分布进行了模拟分析。结果表明 ,对于TiN材料 ,当涂层厚度与接触半宽之比t/a <0 .3时 ,表面下的最大剪应力分布对提高轴承疲劳寿命较为有利 ;t/a =0 .5时 ,涂层系统的摩擦力学性能最差。涂层厚度较薄时 ,位于赫兹接触中心附近的涂层表层上的最大剪应力要远大于基体内的最大静态剪应力 ;当t/a >0 .1时 ,涂层表面上的最大剪应力对提高轴承疲劳寿命较为有利 ;涂层材料与基体材料的弹性模量之比小于 2 .0时 ,有利于提高涂层系统的疲劳寿命     

基于有限元计算的Ⅰ型凹痕管道峰值周期应力分析

凹痕缺陷是影响管道疲劳寿命的重要因素之一,它会大大降低在役管道的疲劳寿命。而凹痕管道上的峰值周期应力则是计算管道疲劳寿命的关键参数。针对管道上的Ⅰ型典型凹痕缺陷建立不同情况下的有限元模型;对大量计算结果进行整理、归纳、作图,在此基础上,对结果进行单因素和多因素分析;采用非线性回9-3分析方法,利用Matlab对大量计算结果进行拟合,得到一定适用范围下凹痕管道峰值周期应力与凹痕深度、管径、壁厚以及凹痕纵向长度之间的具体关系表达式。     

XSP800收排线机的结构分析与疲劳分析

在收排线机的设计计算中,以往都是基于经典力学和经验公式,其计算精度难以保证。利用有限元软件ANSYS对收排线机机架进行结构静力分析、模态分析和疲劳分析,得出了机架结构在多工况下的应力、应变云图,固有频率与振型,以及疲劳寿命。从静强度,动强度和疲劳寿命3个方面对机架设计方案进行评价,验证了原始结构的合理性。有限元分析结果为结构的进一步改进和优化提供了参考。     

基于nCode Design-Life传动轴可靠性分析

根据链传动提升系统的结构,计算了提升传动轴的受力。基于ANSYS Workbench对其做静态分析得到其应力分布云图,将有限元分析结果导入至疲劳分析软件nCode Design-Life中,对传动轴进行疲劳可靠性分析,得到传动轴在循环载荷作用下的疲劳结果云图以及各节点的疲劳寿命图,验证了传动轴的可靠性。     

球囊扩张式冠脉支架的动静态扩张过程的变形机理研究

研究冠脉支架在压握收缩、压握卸载、自由扩张、球囊卸载等植入过程的静态扩张变形强度和在冠脉内受到脉流循环载荷时的疲劳强度。建立冠脉支架系统的有限元模型,全面考虑冠脉支架、压缩壳、球囊和冠脉血管之间的相互作用,定量评价冠脉支架的静态强度和疲劳强度。为了检验冠脉支架受到脉流循环载荷时的疲劳强度,将冠脉支架植入到人工血管中,实施加速寿命疲劳试验。试验结果表明,支架结构完整,支架表面无破损和裂纹等失效形式。所提出的冠脉支架系统的有限元建模方法,将为冠脉支架的优化设计与失效评价提供可靠的科学依据。