新型全液压履带式装载机平衡梁的疲劳分析

工程设计中疲劳分析具有很重要的意义。工程中常用的疲劳分析方法有3种:名义应力法、局部应力应变法和损伤容限法。名义应力法是一种很重要的疲劳分析方法,主要应用于高周疲劳问题。平衡梁是履带式装载机上的重要构件,在装载机工作过程中,平衡梁上受到的是一个循环变化的载荷,平衡梁的疲劳寿命直接影响整机性能。将有限元分析得到的应力应变结果导入疲劳分析系统;而后在疲劳分析系统中建立材料的疲劳曲线,并选择或输入载荷谱;在选择合适的疲劳损伤累计规则后,疲劳分析系统便自动对零件进行疲劳分析,得到零件危险部位的寿命。以平衡梁为例,论述了以通用有限元软件和疲劳分析软件为平台对平衡梁进行疲劳分析的过程。     

两种常用疲劳寿命估算方法的可靠性对比

疲劳破坏是结构的主要破坏方式之一,准确预测结构的疲劳寿命非常重要。目前,对疲劳寿命的估算有许多方法,最常用的是局部应力应变法和名义应力法。论文评述了两种估算方法的估算步骤和特点,对两种方法在疲劳估算寿命的可靠性做了简单的比较。对比结果表明:局部应力应变法比名义应力法有较高的精度和可靠度。并通过实例验证了结论的正确性。     

大型概率筛焊缝疲劳寿命仿真与试验研究

针对4GLS2530型概率筛焊缝疲劳开裂的问题,采用关于焊缝疲劳评估的名义应力法与子模型法相结合的方法来开展研究。首先建立包含焊缝细节的概率筛的整体有限元模型,然后通过子模型法获得关注焊缝局部区域的静应力精确解,采用名义应力法来计算焊缝疲劳寿命,最后搭建概率筛疲劳试验台进行试验。理论与试验结果表明,所关注焊缝的理论和试验疲劳寿命误差不大于9.30%,验证了名义应力法与子模型法相结合来分析概率筛焊缝疲劳寿命的有效性,为概率筛整改后焊缝疲劳寿命的评估提供了指导。     

钢管K形节点足尺模型疲劳性能试验研究

为研究钢管K形节点的疲劳性能,进行了足尺模型的疲劳试验,采用梯度应变片测量焊缝区域应力变化,采用相控阵扫描成像检测系统(简称相控阵)检测初始缺陷和疲劳裂纹,对疲劳开裂后的钢管K形节点进行切片观测,研究节点相贯焊缝附近的热点应力分布、疲劳裂纹扩展规律和疲劳破坏模式等,并分析了采用名义应力法和热点应力法评定钢管K形节点疲劳寿命的合理性。结果表明:钢管K形节点的热点应力宜采用梯度应变片得到的梯度应力进行线性外推得到,最大热点应力位于主管和受拉支管相贯焊缝靠近主管侧的冠点处;节点两侧鞍点热点应力值最大误差率为6.64%,节点基本不受面外弯矩影响;采用相控阵检测能够对节点初始缺陷和疲劳裂纹进行定位、定性和定量分析;切片观测结果表明,钢管K形节点疲劳裂纹属于张开型I裂纹;疲劳裂纹的萌生、扩展和破坏阶段分别对应的加载次数为0～229.1万次、229.1～245.5万次和245.5～251.2万次,疲劳裂纹萌生于热点应力最大主管和受拉支管相贯焊缝靠近主管侧的冠点处,其疲劳破坏属于弹性范围内的脆性破坏;名义应力法由于名义应力幅放大系数偏大,评定所得的钢管K形节点疲劳寿命过于保守;基于热点应力法,CIDE...     

基于nCode DesignLife的车载过滤器振动疲劳分析

针对机车车辆空气过滤器出现的疲劳问题,以某车辆的空气过滤器为研究对象,基于频率响应分析,获取设备结构应力响应函数,结合材料的应力-寿命曲线,利用疲劳仿真软件nCode DesignLife,根据名义应力法和线性疲劳损伤累积法则,在频域范围内预测其疲劳寿命大小及分布,为过滤器的进一步优化设计提供技术支持。     

基于动态过程的沥青混合料疲劳损伤特性分析

以沥青混合料动态疲劳损伤为研究内容,以劈裂疲劳试验为对象,定义损伤变量,分析动态过程中应力水平的变化规律,导出损伤过程非线性表达式。为研究不同于静载强度条件下的劈裂疲劳动载强度Smax和实际应力水平,推导了动载强度计算公式和实际应力水平公式。通过疲劳试验得出名义应力水平下的S-N疲劳方程,依据此方程准确求算动载强度和实际应力水平,并建立动载强度、实际应力水平与名义应力水平回归表达式,为研究沥青混合料动态疲劳过程提供参考。     

基于名义应力法的工业钢烟囱风致疲劳损伤评估

文章基于名义应力法对某工业钢烟囱的风致疲劳安全性能进行了研究,并对于该钢烟囱的风振响应开展了分析。首先,运用通用有限元软件ANSYS建立了工业钢烟囱的杆系模型,并验证杆系模型的可靠性。然后,基于谐波叠加法进行了风速时程的模拟,并考虑钢烟囱所在地实际风速风向联合分布特性对风致疲劳损伤分析的影响。最后,通过雨流计数法、Goodman应力修正、S-N曲线和Pelmgren-miner线性累积损伤理论,并运用名义应力法对工业钢烟囱的顺风向和横风向进行疲劳损伤评估。结果表明,使用名义应力法仅考虑横风向作用时的疲劳寿命为11.1年,横风向和顺风向共同作用时的疲劳寿命为9.09年,工业钢烟囱报告中实际出现裂纹的时间为4年,计算的疲劳寿命与实际裂纹出现时间接近。     

正交异性钢桥面板足尺节段疲劳模型试验研究

<正>交异性钢桥面板疲劳问题突出,试验研究是评估其疲劳性能并揭示其疲劳特性的重要途径。以港珠澳大桥钢箱梁为研究对象,通过足尺节段模型对于正交异性钢桥面板的疲劳强度及其疲劳性能评估的关键问题进行试验和理论研究。采用足尺节段模型对多个关键疲劳易损部位进行疲劳试验研究;通过多点异步加载模拟行车效应对于结构疲劳特性的影响;采用在模型不同位置加载的方式验证各关键疲劳易损部位在设计寿命期内的抗疲劳安全性;在此基础上对于重要疲劳易损部位的疲劳性能进行试验和理论研究,探讨关键疲劳易损部位的疲劳强度及其疲劳性能评估的名义应力法和热点应力法。研究结果表明,港珠澳大桥正交异性钢桥面板的疲劳性能满足设计要求且有一定的安全储备;各关键疲劳易损部位的疲劳特性和疲劳强度存在显著差异,热点应力法适用于正交异性钢桥面板关键疲劳易损部位的疲劳性能评估。     

焊接管节点疲劳研究综述

为加深对焊接管节点疲劳问题的认识,对焊接管节点名义应力法、热点应力法、切口应力法和断裂力学法4种常用疲劳评估方法应用现状和存在问题进行介绍,从疲劳效应（热点应力集中系数）和抗力（热点应力幅S N曲线）2个方面对首推的热点应力法研究现状进行总结,探讨了管节点结构形式的发展趋势。结果表明:焊接管节点常用四大疲劳评估方法中名义应力法应用最广,但过于保守,热点应力法最被推崇,但仍有待进一步完善,切口应力法实施难度大,尚未在规范中使用,断裂力学法则适用于剩余疲劳寿命评估;对于传统的圆形和矩形钢管节点,已形成了较为系统的热点应力评估方法,对热点应力集中系数最大值可能发生位置、外推区域、热点应力集中系数计算公式、壁厚效应修正系数等方面进行了明确的规定;在传统的圆钢管和矩形钢管节点基础上,创新节点形式,提出了钢管混凝土节点、PBL加劲型钢管混凝土节点、圆管 方管节点和鸟嘴式节点,对比传统钢管节点,钢管混凝土节点热点应力集中系数降幅在25%以上,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点降幅在50%以上,圆管 方管节点和鸟嘴式节点降幅则介于圆形钢管和矩形钢管节点之间。     

基于名义应力法的高强钢泵车臂架疲劳寿命研究

利用名义应力法对某泵车臂架进行寿命预测,通过试验得到标准材料及焊缝T形接头的S-N曲线,并对箱型梁的缩比模型进行疲劳台架试验,利用S-N曲线及Mine r法则对泵车臂架进行疲劳寿命预测。研究结果表明应用名义应力法预测泵车臂架的疲劳累积损伤和与箱型梁的临界损伤和之间存在一定的误差,通过引入修正系数,得到适用于960 MPa高强钢疲劳寿命预测的修正S-N曲线,为泵车臂架的寿命分析提供数据依据。     

基于实测的苏通大桥疲劳寿命评估

通过分析苏通大桥钢箱梁疲劳关键部位的实测应变时程,研究了其在正常运营阶段的应力谱的特征和疲劳状况预测。由测得的应力时程可知,绝大部分时刻的应变值都在40με以内,但重车过桥时的瞬时应变值可达120με,远大于一般车辆。由应力谱分析可知,苏通大桥钢箱梁顶板及索梁钢锚箱处应力水平较高。由名义应力法计算可知,苏通大桥钢箱梁疲劳寿命最短的部位为顶板与U肋焊缝,为188年。以目前的交通量和结构状况,苏通大桥不会发生疲劳破坏。     

160m桁架式预应力钢管风电塔塔柱法兰节点抗疲劳性能研究

在低风速地区,风电机组大型化并提升轮毂高度是获取更高效、稳定风资源的有效手段,桁架式钢管风电塔是一种新型的组合式高风塔,利用钢绞线对塔柱施加预压力以提高塔柱节点抗疲劳性能。分析一2.5MW机组、轮毂高度为160m的桁架式预应力钢管风电塔塔柱法兰连接节点的抗疲劳性能,该节点法兰为锻造高颈法兰,根据有限元分析及疲劳荷载Markov矩阵,采用名义应力法计算法兰螺栓、热点应力法计算法兰颈部对接焊缝焊趾处损伤累计值。分析结果表明锻造高颈法兰高强螺栓及法兰颈部对接焊缝焊趾处应力变化均存在非线性特征;塔柱预压力可降低塔柱在疲劳循环荷载下的平均应力,抑制法兰板张开,提升节点抗疲劳性能。     

两种常用疲劳寿命估算方法的可靠性对比

评述了两种估算方法的估算步骤和特点,对两种方法在疲劳估算寿命的可靠性上做了一个简单的比较,对比结果表明:局部应力应变法比名义应力法有较高的精度和可靠度,通过实例验证了结论的正确性.     

基于有限元法的塔式起重机剩余寿命预测

介绍以名义应力法为基础预测塔机剩余寿命的主要步骤,给出了利用有限元法与疲劳寿命分析软件MSC/FATIGUE相结合预测塔机金属结构剩余寿命的方法与思路。     

136t履带起重机桁架臂结构寿命预测的研究

以136t履带起重机臂架为研究对象,应用名义应力法对其进行寿命预测的研究,并用专业疲劳软件对其主臂进行全寿命分析.得出臂架系统出现较大的损伤的总寿命以及臂架系统出现大面积裂纹的原因.     

136t履带起重机桁架臂结构寿命预测的研究

以136t履带起重机臂架为研究对象,应用名义应力法对其进行寿命预测的研究,并用专业疲劳软件对其主臂进行全寿命分析。得出臂架系统出现较大的损伤的总寿命以及臂架系统出现大面积裂纹的原因。     

钢桥整体节点疲劳寿命评估

以某钢桁梁桥为背景,基于ANSYS有限元软件对桥梁在移动荷载作用下的动力性能进行分析,找出了桥梁最不利的整体节点;提取了车辆过桥时,该整体节点的应力时程曲线,利用雨流计数法原理,计算出该整体节点处的应力频值谱,并利用名义应力法对桥梁整体节点疲劳寿命进行了评估。研究结果表明,桥梁整体节点设计合理,正常使用年限内是不会产生破坏的。     

机械的有限寿命设计和试验：第十二讲 名义应力法估算机件的寿命

名义应力法估算机件的寿命是建立在下述假设的基础之上,即材料和机件是理想的连续体,且承受的载荷不大,断面的应力小于材料的屈服极限,应力应变成线性关系,应力循环作用下的寿命很长,属高周疲劳。因此,寿命估算的依据是应力谱,材料的抗力指标是S—N曲线或P—S—N曲线,在很多情况下采用线性累积损伤理论——迈纳理论及其派生出来的寿命估算式,或者采用修正的线性累积损伤理论及其派生出来的寿命估算式。图12—1表示了名义应力法估算机件寿命的思路。     

不同焊接构造的铸钢节点环形对接焊缝的热点应力分析

铸钢节点与主体构件的环形对接焊缝处存在材料差异、几何差异和焊接残余应力,因此环形对接焊缝是铸钢节点疲劳破坏的重要研究对象。目前,国内对铸钢节点焊缝疲劳问题的研究比较缺乏,传统名义应力方法并不适用于铸钢节点。采用热点应力方法对铸钢节点环形对接焊缝的疲劳问题进行探究,比较4种热点应力外推方法的计算结果。为减小铸钢节点与主体构件不等壁厚对接焊缝产生的应力集中对疲劳性能的影响,分析对比了3种不同的焊接构造,并分别研究在壁厚t、径厚比d/t、壁厚比T/t三种参数影响下的热点应力变化规律。     

钢材强度对钢桥面板焊缝疲劳强度的影响

针对钢桥面板顶板与U肋构造细节,通过振动疲劳试验机开展20个试件的弯曲疲劳试验,研究钢材强度对连接焊缝疲劳强度的影响,同时采用名义应力法与热点应力法,结合我国JTG D64—2015、日本JSSC颁布的《道路钢桥设计指南》、国际焊接协会IIW document XIII-1965-03/XV-1127-03给出的S-N曲线,对试验结果的疲劳强度进行评定。研究表明:随着钢材强度的提高,疲劳寿命略有缩短,裂纹扩展寿命的缩短幅度大于萌生寿命;高强钢的疲劳强度与传统钢材总体相当,97.7%存活率下Q345q D试件与Q420q D试件的疲劳强度相差在10%以内;基于热点应力法评估顶板与U肋细节时,建议采用75 MPa强度等级疲劳曲线。