疲劳寿命预测概况

本文对疲劳寿命预测的基本方法及研究动态作了简要综述。说明了针对不同的工程结构或零部件需要选取不同寿命预测方法的重要性。     

基于随机有限元的车辆扭力轴疲劳寿命预测

采用随机有限元法预测车辆扭力轴的寿命,对车辆训练中扭力轴的工作环境进行分析,建立扭力轴的随机有限元模型,运用Matlab对扭力轴所受的载荷谱进行编制,将确定型有限元分析软件ANSYS与随机有限元相结合,得出扭力轴的应力分布函数,利用S—N曲线计算扭力轴的疲劳寿命,提出新的更换周期。     

基于频率响应分析的越野车车架疲劳寿命预估

以某越野车车架为研究对象,对车架有限元模型在MSC.Nastran中进行频率响应分析,以获得输入和结构应力之间的传递函数;以车架为柔性体在ADAMS中建立整车刚柔耦合动力学模型,得到相应的载荷时间历程;综合有限元分析获得的频率响应结果和由以上随机载荷时间历程数据所转换得到的功率谱密度,进行基于频域的车架疲劳寿命预估,分析结果与实际道路试验情况相符,证明该分析方法可以在产品设计阶段准确、高效地预估车体结构疲劳寿命.     

非充气机械弹性车轮静态径向刚度特性研究

为了研究机械弹性车轮的径向刚度特性,建立了一种基于Timoshenko曲梁的车轮模型,并利用有限元方法和样机试验进行了验证。通过对机械弹性车轮的悬毂式承载和刚度特性进行分析,揭示了车轮径向刚度主要取决于輮轮和铰链组的结构和力学特性。基于车轮的非线性有限元模型,对影响车轮径向刚度的輮轮刚度、铰链组材料和结构尺寸进行了参数化分析,结果表明：随着铰链组个数、横截面积和杨氏模量的增加,车轮径向刚度呈非线性增加;在车轮刚度较小且其他设计变量不变时,輮轮刚度的变化量近似等于车轮径向刚度的变化量。     

随机振动载荷下发射装置尾罩疲劳寿命分析

针对发射装置尾罩在随机振动试验中可能存在的疲劳破坏问题,采用有限元法对其随机振动疲劳寿命进行了预计。分析了频率响应,得到结构的应力传递函数。结合5A06铝合金的S-N曲线和加速度PSD激励,采用Dirlik法计算了尾罩随机振动疲劳寿命,结果满足随机振动试验的考核要求。     

变幅中载条件下的疲劳寿命预测

在疲劳累积损伤分析的基础上得出了对数累积损伤模型，阐明了变幅加载条件下疲损伤的累积特征和寿命预测方法，对数累积损伤模型作为一个失效判据，已在某中口径自动舰炮输弹簧疲劳寿命预测中得到较满意的应用。研究表明，应国水平改变时，损伤因子Ｄ发生不连续变化导加载顺序效应的重要原因。     

电弧喷涂修复曲轴多轴疲劳寿命计算

为了定量研究电弧喷涂修复后曲轴的疲劳寿命,对具有3Cr13 涂层的48MnV 材料进行 了拉伸实验,利用Baumel Jr. 和Seeger 提出的方法估算了该材料的循环疲劳特性参数,并将其应用 到电弧喷涂后修复曲轴的疲劳寿命评估计算中。通过动态仿真获取各连杆颈上的载荷,将其作为 曲轴的载荷,同时利用弹簧单元对主轴颈处的弹性支撑实际状况进行了模拟,相邻拐影响作为边界 条件,进行了有限元分析模拟。利用多轴损伤模型并分别采用正应变法、SWT-Bannantine、剪应变 法、Fatemi-Socie 法对曲轴的寿命进行了计算。对新的曲轴分别进行500 h、1 000 h、3 000 h 发动机 台架强化实验,然后将强化实验后的曲轴截成单拐并进行了单拐疲劳实验。实验结果与计算结果 吻合。     

飞机中外对接件的结构疲劳寿命预测

为得到飞机中外对接件在载荷状态下的应力分布情况,合理的对其寿命进行估算,采用ANSYS软件对飞机中外对接件进行有限元分析并与试验值对比,得到应力分布情况,应用局部应力应变法做寿命的估算,其结果为结构细节改进和评价构件的疲劳分析提供依据。     

装甲车体疲劳裂纹扩展寿命预测方法研究

以多体动力学和线弹性断裂力学为理论基础,基于虚拟样机技术,通过建立履带式装甲车辆的刚柔耦合模型并对其进行虚拟试验测试,获得车体薄弱部位的应力谱数据;结合裂纹形状尺寸及材料的断裂特性,预测出了车体裂纹从初始长度扩展至一定长度所经历的寿命里程,从而提出了一种比较实用的预测装甲车体疲劳裂纹扩展寿命的技术方法。     

基于动态特性分析的复进簧寿命预测

多股复进簧是自动武器的关键部件,为提高复进簧设计水平,就必须深入研究多股复进簧动态特性与疲劳寿命预测。针对某航空机枪多股复进簧进行研究,采用ABAQUS进行有限元仿真、时域分析和应力谱分析,同时基于动态特性分析进行Miner理论工程计算和n Code数值仿真计算,分别对多股复进簧进行疲劳寿命预测。研究结果表明,后坐阶段复进簧固定端应力在18 ms达到最大值519. 4 MPa,复进阶段复进簧固定端在38 ms达到最大值705. 2 MPa,通过时域分析可知,复进簧固定端最有可能出现疲劳失效; n Code仿真中,复进簧复进后坐一次产生疲劳损伤最大值为5. 074×10-5,其最小循环次数为19 708次,与工程计算中50%可靠度下的预测值接近,符合一般试验情况。此方法对自动武器其他机构的疲劳分析具有指导意义,对其他类弹簧或火炮复进簧寿命研究也具有借鉴意义。     

自行火炮综合传动装置非线性动力学仿真与疲劳可靠性寿命预测

为准确地获取综合传动装置关重件的载荷谱,对自行火炮的综合传动装置非线性动力学仿真与疲劳可靠性寿命进行预测研究.建立非线性多级齿轮传动系统的虚拟样机,对其工作过程进行仿真,将同工况条件下综合传动装置虚拟样机仿真结果与综合传动实验台实验结果进行对比,验证基于虚拟样机获取载荷谱的可信性,对载荷谱进行插值运算得到齿轮危险点的应力-时间历程,采用三峰谷雨流计数法生成2维分布的随机疲劳应力谱,充分考虑材料的疲劳性能,预测关重件在多存活率下的疲劳可靠性寿命.研究结果表明:该方法能准确地描述齿轮-转轴-轴承非线性系统的动力学特性,预测关重件在多存活率下的疲劳寿命,为实现预防性维修和精确化保障提供决策依据.     

基于协同仿真的传动箱齿轮疲劳寿命预测方法

复杂部件的疲劳寿命预测一直是结构抗疲劳设计和装备维修保障的研究重点。将计算机辅助工程(CAE)技术引入到武器装备领域中,对协同仿真技术在武器装备领域中的应用作了深入探讨,构建了传动箱被动齿轮寿命预测的协同仿真平台,通过4种商务软件的集成,对传动箱齿轮的疲劳寿命进行了预测。     

典型封装结构热疲劳寿命评估及试验技术

为了开展典型仪器设备结构的应力分析及寿命评估研究,利用工程算法和有限元分析方法对常见的封装管壳进行热环境下的应力分析,采用显微数字图像相关技术对焊点热应变进行全场测量,验证了计算模型的正确性和准确性,最后采用蠕变应变寿命评估模型和剪切应变寿命评估模型对焊点寿命进行了评估,并设计了CQFP68封装管壳的温循试验,验证了计...     

冲击载荷作用下抽筒子疲劳寿命预测与试验验证

在火炮发射过程中,抽筒子在冲击载荷作用下,经常产生疲劳断裂。为了实现有针对性的预防性维修,提出了一种冲击载荷作用下基于协同仿真技术的不规则零部件疲劳寿命预测方法。基于Pro/E和ADAMS建立了火炮射击过程的虚拟样机,并从定性和定量两个方面进行验证,仿真得到抽筒过程中抽筒子的载荷谱。结合有限元分析,计算抽筒子在静应力下的强度和寿命。在仿真载荷谱和有限元静应力分析的基础上,结合材料的S-N曲线,建立了抽筒子疲劳损伤与寿命预测模型,得到其危险部位的最小寿命。为了验证疲劳寿命预测模型的有效性,设计了由撞击试验台、传感器和信号测试分析系统组成的抽筒子疲劳寿命验证试验装置,根据抽筒过程和仿真载荷谱,合理确定撞击高度。试验结果验证了所建立的疲劳寿命预测模型的可信性。     

基于蒙特卡洛模拟的身管疲劳寿命加速试验与分析

为解决身管疲劳寿命试验时间长、费用高等问题,提出对身管进行加速寿命试验。基于蒙特卡洛方法对身管疲劳寿命的加速试验进行模拟,得到身管疲劳寿命的分布规律,同时对加速试验的基本假设进行验证,并估计出加速模型的参数。研究表明,身管的疲劳寿命在不同加速应力水平下均服从对数正态分布,加速因子与应力水平呈指数关系,通过加速模型估计的正常应力水平下身管疲劳寿命值与试验值之间的误差较小,验证了身管疲劳寿命加速试验的可行性。该研究为今后开展身管疲劳寿命的加速试验以估计身管疲劳寿命提供了一种理论方法。