旋压皮带轮的疲劳裂纹扩展寿命计算

基于线弹性断裂力学理论,利用Workbench有限元软件在旋压皮带轮拉应力最大处建立沿周向的初始裂纹的三维有限元模型,计算了该模型的裂纹前缘应力强度因子,得到旋压皮带轮以Ⅰ类为主的张开型裂纹类型结论;接着建立不同裂纹扩展模型,仿真计算得到各裂纹前缘的应力强度因子和应力强度因子幅;根据Paris经验公式和拟合后ΔK-a曲线计算,得到了旋压皮带轮裂纹扩展寿命。该计算裂纹扩展寿命的方法为旋压皮带轮的安全设计提供了一种新途径,具有积极的参考意义。     

装载机动臂的裂纹扩展寿命预测

装载机动臂在服役过程中所产生的疲劳裂纹直接影响作业安全.基于线弹性断裂力学理论,首先采用有限元法,在动臂铰孔处内壁建立半椭圆形的初始裂纹模型,分析计算在单个循环周期内载荷峰值下的应力强度因子值.然后通过数值拟合来研究在裂纹扩展过程中应力强度因子幅与裂纹深度的对应关系,在绘制?K-a曲线后利用Paris公式预测动臂的裂纹...     

高速列车锻钢制动盘热疲劳裂纹耦合扩展特性研究

据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制动盘热疲劳裂纹扩展的主要原因。在此基础上,建立制动盘盘面的裂纹网格,研究了裂纹扩展过程中的应力强度因子和多裂纹耦合扩展规律。通过研究发现对于给定的载荷条件,不同初始形状比时,裂纹前缘应力强度因子的分布规律存在一定的规律性,随着裂纹的扩展,裂纹形状趋于扁平化;多裂纹扩展时,裂纹间距越小,裂纹间的相互作用越明显,扩展速度越快;但受制动盘结构和尺寸限制,共线裂纹数越多,每条裂纹扩展到临界值时的应力强度因子越小。     

面向数字孪生的构架裂纹扩展寿命预测建模分析方法

高速列车转向架构架裂纹扩展寿命预测对列车的可靠性和运行安全性具有重要意义。为实现基于数字孪生的构架裂纹扩展寿命预测,提出一种数据和模型融合驱动的构架裂纹扩展寿命预测建模方法。首先,基于数字孪生五维模型建立构架数字孪生模型框架;然后,构建构架裂纹扩展有限元仿真模型得出应力强度因子,并基于Paris公式构建构架裂纹扩展寿命机理模型;进而采用仿真模型和机理模型相结合的方法得出构架裂纹扩展寿命数据集;最后,基于构架裂纹扩展寿命数据集采用Kriging代理模型建立构架裂纹扩展寿命预测模型。研究结果表明该预测模型具有较高的精度和效率,能够有效支持孪生物理数据驱动的构架裂纹扩展寿命预测。     

基于小裂纹扩展的耐久性分析和经济寿命预测方法

综述基于小裂纹扩展的耐久性分析和经济寿命预测方法.该方法将小裂纹扩展的△Keff理论与耐久性设计、分析的概念相结合,用于建立结构的损伤度变化曲线和预测结构的经济寿命.由于采用小裂纹理论,该方法不依赖载荷谱,而且能很好地考虑结构的实际形状、载荷谱以及三维小裂纹的实际状况对经济寿命的定量影响,从而克服现有耐久性分析方法的不足.同时,当上述因素改变时无需重新进行结构模拟试件的耐久性试验,因而在结构初步设计阶段的耐久性分析更能体现它的优越性.     

齿轮齿根疲劳裂纹扩展特性和剩余寿命研究

以某渐开线圆柱齿轮为对象,基于有限元法对其齿根疲劳裂纹的扩展进行了数值模拟。首先通过对一对健康齿的啮合分析确定其啮合过程中齿根部位弯曲应力最大点,并将其作为裂纹起始点。据此将其分割为裂纹块和非裂纹块。在裂纹块预制初始裂纹并重生网格,裂纹块网格采用等参奇异单元,裂纹块和非裂纹块之间通过多点约束连接不匹配节点。利用有限元分析得到裂纹扩展过程中应力强度因子变化情况,并根据最大周向应力准则计算疲劳裂纹扩展角度,模拟齿根裂纹扩展轨迹,依据Paris公式对齿根疲劳裂纹剩余寿命进行预估。分析了载荷大小和初始裂纹长度对剩余寿命的影响。     

斜齿圆柱齿轮裂纹扩展特性及剩余寿命研究

随着现代检测技术的发展,开展有初始裂纹的齿轮寿命的预测,对特殊情况下的动力传动装置以及精密预测齿轮寿命来说都具有重要意义。基于线弹性断裂力学理论,应用边界元分析软件FRANC3D分析了某型变速器5挡齿轮的小齿轮裂纹前缘在不同位置处的应力强度因子,探讨了裂纹的扩展方式以及进程,并预测齿根中部裂纹扩展的失效特征及裂纹扩展预期寿命。提出的齿轮裂纹扩展研究方法,不仅可以丰富齿轮的强度理论,也为优化齿轮设计理论等提供较好的参考依据。     

不同裂纹扩展公式的裂纹扩展寿命对比研究

不同裂纹扩展公式所对应的扩展寿命是不同的,本文在某型直升机主桨叶延寿过程中,通过对其根部接头材料的断裂性能试验,计算得到了不同裂纹扩展公式下的裂纹扩展寿命,时比研究了不同裂纹扩展公式下的裂纹扩展寿命的差异,并分析研究了应力比对裂纹扩展寿命的影响.对于不同的裂纹扩展公式,应力比越大,裂纹扩展寿命越小,应力比越小,裂纹扩展寿命越大.     

对2024铝合金疲劳裂纹扩展寿命进行预测

通过二维弹塑性有限元计算得到Ⅰ型静态裂纹在常幅疲劳载荷下裂纹尖端塑性应变能,进而获得裂纹尖端塑性应变能和应力强度因子幅值的非线性关系;根据能量平衡概念,建立了裂纹扩展速率与裂纹尖端塑性应变能的关系。由此得到一种基于裂纹尖端塑性应变能的疲劳裂纹扩展寿命预测模型,利用该模型预测了中心裂纹平板的疲劳裂纹扩展寿命,预测结果与试验值吻合得很好。     

形状不规则裂纹的疲劳寿命预测技术

描述了一种能自动模拟任意面形裂纹疲劳扩展的计算技术。该技术基于三维有限单元法和Ｐａｒｉｓ疲劳裂纹扩展速率方程,并具有网格随裂纹扩展重新自动生成的能力。技术的实用性通过几个典型的工程裂纹模拟实例得到了说明。     

钢轨踏面斜裂纹扩展寿命的预测

利用断裂力学理论建立了钢轨踏面斜裂纹扩展寿命预测模型;以CRH2型动车组为研究对象,计算了轮轨接触时钢轨内部的应力分布,然后利用预测模型估算了钢轨踏面斜裂纹的扩展寿命,并分析了摩擦因数、裂纹倾斜角、钢轨磨损率等因素对钢轨踏面斜裂纹扩展寿命的影响。结果表明:倾斜角在30°～40°时,斜裂纹扩展寿命随摩擦因数的增大而降低;裂纹倾斜角增加到50°～60°时,斜裂纹扩展寿命先增加后减小;随裂纹倾斜角的增大,斜裂纹扩展寿命先增后减;斜裂纹扩展寿命随磨损率增大先缓慢增加,当磨损率达到一定值后急剧增加;实际使用数据间接证明了模型预测的准确性。     

基于ABAQUS的圆柱直齿轮齿根裂纹扩展与寿命估计

以渐开线直齿轮为研究对象,通过齿轮应力分析确定轮齿裂纹易萌生位置,利用ABAQUS软件建立齿轮裂纹扩展有限元模型,获取齿根裂纹扩展路径,计算不同阶段裂纹尖端应力强度因子.通过多种曲线拟合方式的对比,选取指数函数建立的裂纹长度与裂纹尖端应力强度因子幅之间的函数关系.运用Paris公式构建裂纹扩展速率模型,实现含齿根裂纹齿...     

摩擦块形状对制动盘摩擦温度及热应力分布的影响

列车制动产生的摩擦热在制动盘表面的分布与闸片结构密切相关,并影响到制动盘的耐热疲劳程度.基于实际应用的圆形、六边形、三角形3种形状摩擦块的制动闸片,利用有限元分析软件ABAQUS,模拟制动时制动盘的温度及热应力分布情况.结果显示:制动盘摩擦表面温度及热应力呈环形带状分布,沿周向变化不明显,在径向上分布的均匀程度差异较大;其变化程度与摩擦块形状和位置有关,摩擦块为圆形时,盘面的温差和热应力最小,摩擦块为三角形时,盘面的温差和热应力最大;摩擦块的位置分布影响到摩擦副接触弧长度,接触弧长度增加,对应的摩擦环带温度升高;各环带对应的接触弧长度偏差越小,制动盘温度越低,分布也越均匀.     

通风制动盘结构参数对制动抖动的敏感性

针对某通风制动盘制动抖动情况,采用正交试验设计方法,得到了通风制动盘各结构参数的最优水平组合。采用有限元法模拟制动盘15次循环制动,对比分析优化前后制动盘的热变形差异,得到各结构参数对制动盘热变形影响的敏感性,并利用台架试验验证了仿真分析的有效性。结果表明:通风制动盘各结构参数对制动抖动的影响敏感性由高到低顺序为盘厚、盘帽高度、颈部角度、制动盘外径、制动盘内径、颈部半径;盘厚、盘帽高度、颈部角度越大且制动盘外径及制动盘内径越小,制动抖动越小。     

汽车高速盘制动的摩擦温度场及热应力分析

应用有限元软件ABAQUS分析刹车盘随摩擦时间、摩擦速度的温度变化情况及在转速最大时Mises 应力分布。得出如下结论：当低速时刹车盘的散热比较好,升温幅度与时间成线性关系;随着速度的增加在摩擦中心出现一条高温环形窄带,并且在条带附近区与高温区的温差也随速度随之增加;在高温区的Mises 应力最小,说明弹性模量也随温度增加在变小,分析结论为新型复合材料研究提供理论依据。     

铁路列车制动盘常用材料的热疲劳性能研究

采用自行设计的热疲劳试验装置．试验研究了铁路列车制动盘常用的几种材料的热疲劳性能,并初步分析了影响热疲劳性能的各因素,为制动盘选材提供了依据。     

奇异裂纹单元在固体导弹发动机药柱裂纹分析中的应用

为评估含裂纹的固体导弹发动机能否正常点火发射，利用奇异裂纹单元进行固体发动机药柱的裂纹分析。在发动机点火增压与轴向过载作用下，于发动机药柱危险截面的翼锥根部构建二维奇异裂纹单元，模拟裂纹扩展。随着裂纹的扩展，分别计算对应裂纹深度的应力强度因子，由此判断裂纹的稳定性。     

钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究*

钢丝微动疲劳过程中,钢丝裂纹萌生特性直接影响其裂纹扩展特性,进而制约钢丝微动疲劳寿命,因此开展钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究具有重要意义。基于有限元法、摩擦学理论和断裂力学理论,运用Smith-Watson-Topper（SWT）多轴疲劳寿命准则建立考虑磨损的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,基于多种不同的钢丝疲劳参数估算方法对钢丝的微动疲劳裂纹萌生寿命进行了预测,并探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度及钢丝直径等微动疲劳参数对钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命的影响规律。结果表明：基于中值法的预测结果最接近实际值;在微动疲劳过程中,钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命主要与接触载荷和疲劳载荷相关。通过引入微动损伤参数建立简化的适用于钢丝绳的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,通过与考虑磨损的预测模型计算结果进行对比验证了该模型的准确性。