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.     

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.     

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.     

水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算方法

结合有限单元法和雨流计数法,利用名义应力法开发了一种用于水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算的方法.以某2.0MW水平轴风电机组轮毂为算例,分析了轮毂疲劳载荷产生的原因,在计算风电机组轮毂时序疲劳载荷的基础上,通过使用有限元分析选取轮毂疲劳热点,对轮毂疲劳应力进行雨流计数统计,结合轮毂结构S-N曲线计算了轮毂在20年运行寿命...     

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。     

连杆部件的疲劳寿命分析

在软件ANSYS中建立连杆的静力有限元模型,并计算其在静载荷下的等效应力。采用名义应力法,考虑连杆材料修正的S-N曲线,在FE-SAFE软件中,将连杆的载荷谱与静力分析结果相结合,计算得出连杆的疲劳寿命。     

道岔侧板变形装置关键部件的疲劳寿命分析

在ANSYS软件中,建立侧板的静力有限元模型和凸轮组的接触有限元模型,计算静载荷下的等效应力。在FE-SAFE软件中,将静力分析结果与已知的载荷谱相结合,考虑构件材料修正的S-N曲线,采用名义应力法计算并得出侧板和凸轮组的疲劳寿命。     

基于雨流计数法的疲劳寿命预测

对研发的甘蔗剥叶机机架进行了动态应力测试和疲劳寿命预测。通过结构分析得到甘蔗剥叶机机架危险点的位置,对甘蔗剥叶机架危险点进行动态应力测试,运用雨流计数法对数据结果进行循环计数统计。考虑平均应力的影响,运用Gerber曲线对统计得到的全循环进行等寿命转化。修正材料的S-N曲线得到构件的P-S-N曲线,根据P-S-N曲线和Miner法则进行疲劳寿命预测。结果显示,在99%的存活率下,甘蔗剥叶机机架连接处的疲劳寿命约为3.8年。这一数据为甘蔗剥叶机的维修和改进提供了参考。     

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GL规范对兆瓦级风力发电机组机架的分析计算

对机架的分析计算包括极限强度分析、疲劳强度分析和模态分析。由于机架的结构和承受的载荷复杂,利用有限元方法对兆瓦级风力发电机组机架进行极限强度分析。根据GL规范和EC3(1~9)等标准,对焊接结构的机架利用差值外推得到焊址处在单位载荷下的应力。对作用在机架上的疲劳载荷普,通过通道合并和雨流统计得到焊址处的等效疲劳应力,并结合GL规范进行疲劳损伤判断。使用有限元法计算了机架的固有频率,防止风机工作中机架在其它振源激励下发生共振。     

MW级风机塔筒门框焊缝的强度分析

运用有限元分析软件ANSYS建立某MW级风力发电机塔筒门框的有限元模型,分析了其在极限载荷下的静强度; 同时采用热点应力法对门框焊缝进行疲劳分析,基于临界面理论计算热点应力,并利用雨流计数法和Palmgren-Miner线性累积损伤理论计算了门框焊缝的疲劳损伤,结果表明,门框焊缝的极限强度和疲劳强度均满足使用要求。     

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。     

Unified Principal S-N Equation for Friction Stir Welding of 5083 and 6061 Aluminum Alloys

With the popularization of friction stir welding(FSW),5083-H321 and 6061-T6 aluminum alloy materials are widely used during the FSW process.In this study,the fatigue life of friction stir welding with two materials,i.e.,5083-H321 and 6061-T6 aluminum alloy,are studied.Fatigue tests were carried out on the base metal of these two materials as well as on the butt joints and overlapping FSW samples.The principle of the equivalent structural stress method is used to analyze the FSW test data of these two materials.The fatigue resistances of these two materials were com-pared and a unified principal S-N curve equation was fitted.Two key parameters of the unified principal S-N curve obtained by fitting,Cd is 4222.5,and h is 0.2693.A new method for an FSW fatigue life assessment was developed in this study and can be used to calculate the fatigue life of different welding forms with a single S-N curve.Two main fatigue tests of bending and tension were used to verify the unified principal S-N curve equation.The results show that the fatigue life calculated by the unified mean 50％master S-N curve parameters are the closest to the fatigue test results.The reliability,practicability,and generality of the master S-N curve fitting parameters were verified using the test data.The unified principal S-N curve acquired in this study can not only be used in aluminum alloy materials but can also be applied to other materials.     

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.     

Fatigue analysis of spot welded joints in suspension mounting part

Experimental and numerical analyses were performed to characterize the fatigue behavior of spot welded joints in suspension mounting of a passenger car body. Static and fatigue tests were carried out for the tensile-shear and cross-tension specimens. S-N curve and fatigue strengths were obtained from the fatigue test of various specimens. Nonlinear finite element analysis showed that fatigue behavior of spot welded joints could be well estimated in terms of Von Mises stress at the nugget edge. Fatigue behavior of spot welded joint was represented by Von Mises stress better than the fatigue load.     

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。     

根据S－N曲线确定P－S－N曲线

给出了一种根据已知Ｓ－Ｎ曲线和某一应力水平下疲劳寿命分布参数，确定Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线的极大似然法。该方法在求解所需Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线时，充分利用了原有Ｓ－Ｎ曲线的大量信息，因而不仅节约试验试件，减少试验时间，而且所求得的Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线与原有Ｓ－Ｎ曲线的关系也更为合理。应用实例与分析表明，该方法的实用性及曲线拟合的合理性均很好。     

高碳铬轴承钢的超长寿命疲劳行为的研究

使用砂漏型试样对高碳铬轴承钢的S-N曲线特性和破坏机理进行了研究。通过旋转弯曲疲劳试验获得的S-N曲线按照破坏模式的不同被划分为裂纹萌生位置不同的两组。一组叫做表面破坏模式的S-N曲线,它发生在高应力幅短寿命区,是由试样表面晶体滑移引起的。另一组叫做内部破坏模式的S-N曲线,它发生在低应力幅长寿命区,是由试样内部的非金属夹杂引起的。由于内部破坏模式的疲劳破坏发生在表面破坏模式的疲劳极限上下很宽的应力幅范围,因此,试验材料的S-N曲线的形状与通常报道的阶梯形状的S-N曲线的形状不同,它具有两条S-N曲线的特性。通过对断口上裂纹萌生位置的详细观察和裂纹萌生位置的初期尺寸参数的计算,阐述了内部破坏模式的破坏机理,提出了基于尺寸参数的超长寿命疲劳极限的推定方法。     

残余应力对齿轮弯曲疲劳的量化影响研究

随着风电、高铁、掘进等高端装备对齿轮功率密度、服役寿命等要求的提高,齿轮的弯曲疲劳问题日益显著。为提升齿轮弯曲疲劳性能,通过渗碳热处理、喷丸强化等工艺为齿轮引入较高的残余压应力已逐渐成为工业界的标配。为揭示残余应力对齿轮弯曲疲劳性能的量化影响,在最大主应变寿命预测准则中引入残余应力影响项,通过弯曲疲劳试验确定最优残余应力影响系数,进而采用新的试验数据验证模型的准确性。基于工程应用出发,引入修正应力的概念统一不同残余应力状态下的齿轮弯曲应力-寿命(S-N)曲线,研究结果显示,最大主应变准则中,残余应力影响系数取值为0.15时,可实现较高的寿命预测精度,而修正的S-N曲线中,最佳残余应力影响系数为0.25。研究成果可用于工程实际中齿轮弯曲疲劳快速评估。