基于等效结构应力的焊接结构疲劳寿命评估

焊接结构的疲劳破坏往往发生于焊缝部位,对于焊缝部位的疲劳分析常用方法有基于名义应力的BS7608标准的、IIW标准的方法,以及基于结构应力的ASME方法.基于等效结构应力的主S-N曲线疲劳寿命预测法由新奥尔良大学的董平沙教授提出,该方法具有疲劳寿命结果不受有限元模型网格大小影响,以及不受接头类型限制的主S-N曲线数据等特点.分析了该方法的疲劳寿命预测原理,并对某搭接接头进行实例分析,验证了该方法的可行性.     

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。     

动车组制动控制单元吊架基于nCode的随机疲劳寿命评估

针对某型400 km高速动车组制动控制单元BCU吊架对随机振动疲劳耐久性能的要求,基于ANSYS APDL软件对焊接吊架做频率响应分析,获取吊架的应力频响函数(FRF);按IEC 61373标准对长寿命随机振动加速度功率谱密度的规定,利用BS 7608规定的不同焊缝接头等级的S-N曲线,在nCode中采用Miner线性累积损伤理论和Dirlik疲劳寿命计算方法,对制动单元吊架进行随机振动疲劳寿命分析。     

基于三种不同疲劳评估标准的不锈钢车体的焊缝疲劳评估

针对某不锈钢地铁车体结构,采用BS 7608、Eurocode3和IIW标准分别对焊缝进行了疲劳寿命评估,结果表明Eurocode 3和IIW的评估结果要严于BS 7608的结果。     

基于BS7608标准转向架构架疲劳强度评估

为了有效地预测转向架构架的疲劳强度,基于EN13749和BS7608标准,采用构架疲劳试验谱载荷的疲劳疲劳强度预测方法评估构架疲劳强度.应用雨流计数法将EN13749中规定的疲劳试验谱载荷分级,并用有限元法求得构架每级载荷作用下的应力分布,以BS7608钢结构耐久性设计规范提供的焊接接头S-N曲线为依据,计算构架在谱载...     

桁架臂K型管接头寿命评估方法的对比分析与研究

以国外通用疲劳设计标准ABS,DNV,BS7608,ASME,IIW等为依据,总结对比了起重机桁架臂K型管接头疲劳评估的方法.通过对比可知,国外标准中没有给出名义应力法对应的S N曲线,热点应力法成为其疲劳寿命评估的主要方法.ABS,DNV,BS7608标准中推荐的表面外推热点应力法与提供的管接头S-N曲线基本一致;ASME中给出的网格不敏感结构热点应力法即Battelle结构应力法也适用于管接头.同规格K型管接头在5种不同网格大小下的有限元应力计算结果的对比表明:相对于ABS,DNV,BS7608标准中的外推热点应力法,ASME标准中的Battelle结构应力法对网格有更强的适应性.     

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。     

基于不同标准的公铁联运铁路货车车体关键焊缝疲劳强度研究

铁路货物运输重载化一直是货运的发展方向,车辆在运行过程中会承受复杂多变的力,致使焊缝开裂事件时有发生。因此,以公铁联运铁路货车的关键焊缝为研究对象,以AAR标准提供的载荷谱为依据,利用AAR标准和BS标准,基于Miner累积损伤理论,对关键焊缝进行疲劳寿命评估,同时运用ASME标准的结构应力法研究车体焊缝的应力分布规律,对比两种方法下精细网格与粗略网格的疲劳寿命里程。通过对公铁联运驮背运输车的关键焊缝的疲劳强度研究,验证了主S-N曲线法对网格的不敏感特性。     

最大主应力预测点焊疲劳寿命研究

采用基于最大主应力的点焊疲劳寿命预测方法对拉剪受力状态下的电阻点焊疲劳寿命进行有限元模拟。使用壳单元、CWELD点焊连接单元建立点焊有限元模型,利用商业有限元软件Nastran进行线弹性分析。通过对比分析线弹性有限元分析结果、焊接接头疲劳试验数据,拟合出基于最大主应力的点焊疲劳寿命S-N曲线,并依据拟合的S-N曲线和有限元分析取得的最大主应力预测不同载荷水平下的点焊疲劳寿命。疲劳寿命预测结果与疲劳实验结果对比表明,不同载荷下的点焊疲劳寿命预测结果与实验寿命有良好的一致性。     

桥式起重机箱形主梁焊缝疲劳寿命研究

以某桥式起重机箱型主梁为研究对象,利用ANSYS软件对其进行静态分析,结果表明该起重机静强度以及静刚度均满足设计要求。依据英国标准BS7608,采用FE-SAFE疲劳软件,对主梁翼缘焊缝疲劳寿命进行分析,得出该起重机主梁下翼缘板与主腹板连接处的翼缘焊缝处疲劳寿命最低。并对该处采用不等边角焊缝模型进行对比分析,结果显示适当增加角焊缝一边的长度,且长边位于翼缘板上时,同一焊缝上两条焊趾处的疲劳寿命均有所提高,有助于改善焊接结构件的抗疲劳性能。     

某轴悬式牵引电机疲劳强度分析及优化

为验证某型轴悬式牵引电机强度是否满足设计要求,通过有限元前处理软件HyperMesh对其进行有限元建模,依据《TB/T 3548—2019机车车辆强度设计及试验鉴定规范总则》要求,对电机进行加载并确定计算工况;通过ANSYS软件计算分析该型电机的静强度,并依据BS 7608标准对其关键位置焊缝进行疲劳损伤评估,得出该型牵引电机结构强度满足设计要求的结论。针对疲劳损伤大的焊缝进行优化处理,为之后电机结构优化和改进设计提供理论依据。     

不锈钢管路焊缝连接疲劳性能试验研究

通过高周疲劳试验机，采用升降疲劳试验法，开展了室温及高温(150℃)环境下，UNS32100不锈钢管路焊缝接头疲劳性能的试验测试。得到了应力比R在-1、0.1、0.5等不同载荷条件下焊缝接头的疲劳寿命极限。基于非线性模型及最小二乘法，推导得到了不同载荷条件下的S-N曲线方程，并同步给出了其相对应的S-N曲线图。最后，进行了焊缝疲劳断口形貌的观察和分析。对UNS32100不锈钢管焊缝接头连接疲劳性能的试验研究及获得的疲劳寿命曲线，为航空发动机外部管路的疲劳设计与分析提供了数据支撑，具有重要的工程实际意义。     

焊缝的随机振动多轴频域疲劳方法研究

基于制造行业对焊接结构随机振动疲劳评估的迫切需要,以铁道车辆转向架悬挂设备天线梁为分析对象,研究不同频域方法的焊缝疲劳损伤结果差异。介绍了焊缝随机振动多轴疲劳的频域方法——临界面法(CPM)和频域结构应力法(FSSM)的原理,依据IEC 61373与BS 7608标准,应用两种方法预测了焊缝的疲劳损伤,对比分析了两种方法的损伤值差异。研究结果表明：CPM与FSSM相比,前者得到的损伤值较大。     

高速客车转向架构架焊接接头疲劳可靠性分析

为研究构架焊接部位的疲劳可靠度,根据国内Q345焊接头的疲劳数据,结合包含超长寿命概率S-N曲线,建立了动车组转向架焊接构架横向对接、横向T形和纵向T形焊接头的概率疲劳S-N曲线。以我国高速动车组典型的CRH2动车组转向架构架为研究对象,确定了其焊接构架吊挂点附近31个焊接头局部的疲劳应力。结合概率疲劳S-N曲线进行了较大应力部位的疲劳寿命预测和可靠度评估。结果说明:齿轮箱吊座与横梁附近的焊接部位是较危险的部位;在置信度97.5%、可靠度0.975下的寿命为3.88×108循环;在置信度97.5%、寿命为109循环的可靠度为0.948 2。     

2524-T3铆接接头与搅拌摩擦焊接接头疲劳性能对比研究

通过2524-T3铝合金的搅拌摩擦焊接头疲劳性能对比试验,得到了母材、FSW对接接头、铆钉连接接头的疲劳S-N曲线。试验表明,搅拌摩擦焊的疲劳裂纹大多数起源于焊缝底部;2524-T3材料薄板的疲劳性能略好于厚板的疲劳性能;搅拌摩擦焊接头疲劳性能要明显好于铆接接头疲劳性能。拟合得到了各种不同厚度,不同应力比下的S-N曲线公式,为搅拌摩擦焊技术应用于飞机结构积累了相关数据。     

某铁路平板车车体强度的多标准联合仿真分析

车体强度对于车体的使用寿命及安全可靠性具有重要意义,国内外对焊接结构的疲劳分析理论与方法也较为完善,但是在同种载荷工况作用下,依据不同的标准技术方法及理论所得的疲劳强度分析也会有所偏差,准确分析车体的疲劳强度显得尤为重要。首先,采用UG、HyperMesh、ANSYS Workbench及HyperView软件的联合仿真平台,构建平板车车体的有限元模型;其次,参照EN 12663-1:2010标准技术要求,依据平板车的静载荷工况完成静强度分析;最后,为准确分析车体的疲劳强度,分别依据BS 7608:1993标准技术方法、AAR标准疲劳分析方法对其进行疲劳强度分析,研究对比不同标准技术方法下的累积损伤值大小,评估标准技术方法的最优选择。计算结果表明:车体的静强度与疲劳强度均满足设计要求,车体静强度下的最小安全系数为1.152;BS 7608:1993标准技术方法下车体疲劳强度的疲劳累积损伤最大值为0.165 7,AAR标准疲劳分析方法下的车体疲劳累积损伤最大值为0.064 9,将两者的疲劳累积损伤值对比后发现,BS 7608:1993标准技术方法下的疲劳累积损伤值较大,结合理论评估方法对比,综合分析表明,采用BS 7608:1993标准技术方法下的疲劳分析相对更全面,结果也相对更保守。     

2524-T3铝合金搅拌摩擦焊对接接头的疲劳性能

对2524-T3铝合金母材及三种尺寸搅拌摩擦焊(FSW)对接接头的疲劳性能进行了研究,获得了各试样的S-N曲线并进行了分析。结果表明:在疲劳寿命为1×105周时,小厚度、短焊缝FSW对接接头的疲劳强度约为母材的80.8%,大厚度FSW对接接头的疲劳强度约为小厚度、短焊缝FSW对接接头的80.3%,大焊缝FSW对接接头的疲劳强度约为小厚度、短焊缝FSW对接接头的79.9%。     

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.     

某型塔吊伺服阀阀套疲劳分析

以某型塔吊液压式伺服阀阀套为例,采用雨流计数法处理其承受的周期载荷;采用经典处理S-N曲线(应力-循环次数关系曲线)的方法得到阀套材料440C的安全S-N曲线;针对用雨流计数法得到的载荷谱中的每一种工况,采用有限元分析软件MSC.PATRAN进行应力分析,得到每一种工况下的最大应力值;对照安全S-N曲线,找到每一最大应力值对应的损伤值,并将所有工况下的损伤值与循环次数相乘并求和,即可得到阀套的疲劳损伤值。采用的疲劳损伤计算方法与传统的疲劳试验方法相比,不仅计算时间比传统疲劳试验时间短,成本低,而且不会因为试件制造过程的缺陷等因素而使计算结果发散。     

基于ANSYS的压力容器疲劳分析

压力容器在重复载荷的作用下往往会出现疲劳失效。重点阐述了利用ANSYS对压力容器进行疲劳分析的方法和过程。在材料的S-N曲线基础上,通过ANSYS有限元软件建模、分析得到了平板封头压力容器在最大工作压力和标准工作压力下的疲劳循环次数。这种方法对压力容器产品设计研发有一定的指导意义。