液压挖掘机动臂疲劳试验载荷谱编制方法

为了研究液压挖掘机动臂构件的疲劳性能,提出了一种能够最大程度代表实测载荷数据,并广泛应用于同一吨位下不同机型的液压挖掘机动臂疲劳试验载荷谱编制方法。采集了 4 种典型工况下的载荷信号,并对其进行预处理。建立液压挖掘机的计算坐标系统,求解动臂各铰接点处的载荷,并将其等效为一个垂向载荷后,作为载荷谱编制过程中的输入信号。采用雨流计数法对压缩编辑后的信号进行统计计数。运用力的修正公式将非对称循环载荷谱转化为对称循环载荷谱。利用威布尔分布拟合幅值的概率分布。采用一步合成法实现工况的合成与外推。得到各级幅值及频次,形成 8 级疲劳试验载荷谱。提出的载荷谱编制方法和结果可为液压挖掘机动臂的寿命预测提供参考。     

金属薄壁板后屈曲疲劳寿命预估

针对四边简支的金属薄板在面内轴压载荷作用下的后屈曲疲劳问题进行了研究,并估算该平板的屈曲疲劳寿命。用ABAQUS对该平板进行有限元线性屈曲分析,得到临界屈曲载荷和屈曲模态。再利用位移控制的修正弧长法(Riks法)将线性屈曲的一阶屈曲模态作为初始缺陷进行后屈曲分析,研究在后屈曲状态下,最大应力值与所加载荷的关系。根据已有过载系数谱,再由最大应力点载荷系数与应力值的关系得到疲劳应力谱。以最大应力位置节点为疲劳危险点进行屈曲疲劳寿命估算。疲劳累积损伤理论选取线性疲劳累积损伤理论。     

小波分解重构截齿载荷谱的幅值关联性与分形特征

为了研究截齿截割煤岩载荷谱的特性,采用FFT分析载荷谱频谱特性,利用Db4和Sym5两种小波基对载荷谱分解与重构,提取分解与重构后载荷谱各层高、低频幅值均值,基于分形理论计算2种小波基重构载荷谱各层的盒维数。结果表明:载荷谱的幅值存在稳态值,幅值主要集中在0~5Hz;获得了Db4和Sym5两种小波基下重构各层载荷谱幅值均值拟合曲线,其中第4层幅值均值拟合曲线的最大值与原载荷谱的分别相差0.17%和0.12%,在全域范围内,Db4与Sym5各层低频重构载荷谱更趋近于原载荷谱均值变化规律,可作为一种计算载荷均值的有效方法。通过前一层低频与后一层的高频和低频部分的盒维数线性叠加数学关系以及盒维数叠加误差,可判断小波分解重构的精度。     

大型滚子轴承寿命分布和可靠性系数的研究

通过对５２５套大型滚子轴承疲劳寿命数据的分析,证明了大型滚子轴承疲劳寿命服从三参数威布尔分布,并且确定了大型滚子轴承可靠性系数α的值,此结果为合理评价大型滚子轴承的可靠性和准确预测其高可靠度下的寿命提供了科学依据。     

600×900复摆腭式破碎机齿板寿命的研究

用可靠性统计方法对600×900复摆腭式破碎机齿板进行了系统的研究;提出了按矿石普氏硬度系数把齿板寿命数据分组分析和处理的方法;对齿板寿命所服从的概率分布提出了假设;确定齿板寿命服从三参数威布尔分布;对威布尔分布三个参数进行了极大似然估计;提出了整个齿板寿命母体的分布规律。     

随机载荷作用下钎杆的疲劳寿命估测

本文根据Miner的线性累积损伤原理和钎杆的工作载荷谱进行了钎杆的疲劳寿命估测,分析了材料特性和应力波峰值分布特性对疲劳损伤的影响,提出了钎杆疲劳寿命的电算程序,计算和实测结果基本相符。     

基于Workbench的钢丝绳疲劳寿命分析

通过建立IWRC1×7单股钢丝绳三维模型,基于CAD-CAE协同仿真平台Workbench对其进行静力分析和疲劳分析,得到钢丝绳内部应力分布以及交变载荷下钢丝绳疲劳寿命云图,指出其疲劳破坏点位置。通过修改疲劳载荷比例和比例因子的值,获得多组疲劳寿命值,记录钢丝绳疲劳寿命与载荷比例和比例因子的对应关系,指出疲劳寿命随载荷幅值增大而减小。     

回转支承疲劳寿命计算及其试验验证

为保证回转支承的使用寿命,在早期设计阶段对其进行疲劳寿命预估至关重要。建立整体有限元模型获取轴承的载荷分布,以最大接触载荷为输入求解钢球和沟道间的接触应力分布,并基于应力寿命法预估轴承的疲劳寿命。在此基础上,设计并开展了回转支承的加速疲劳寿命试验,证明了计算结果的可靠性。     

基于威布尔分布的采煤机截割部工作温度分析

建立威布尔分布的数学模型,根据采集到的截割部工作温度,通过相关系数法估计威布尔分布的参数,并用origin作出最小二乘拟合曲线,得到相关系数。通过K-S法对分布函数进行拟合性检验,证明截割部工作温度符合二参数威布尔分布。以此进行可靠性预测,预测结果具有很高的准确性和实用性。     

锤杆冲击应力分析与疲劳寿命估算

锤杆中的应力波历程包括锤击和回弹两个阶段,冲击阶段的应力波影响着锤杆的疲劳寿命,它的幅值主要取决于冲击速度和材料性质。就锤杆的使用期而言,其应力波同值呈正态分布,根据断裂力学和Ｍｉｎｅｒ线性累积损伤理论,推导出了锤杆在随机载荷作用下的疲劳寿命估算公式,进行了实例计算和讨论,提出了一些处长锤杆疲劳寿命的建议。图２,参５。     

掘进机回转台可靠性分析研究

介绍了掘进机回转台可靠性测试方法。通过简化回转台受力得到决定回转台寿命的主要载荷,通过截割试验确定载荷值和加载频率。经过等效8 a的试验加载后,回转台无宏观裂纹,功能完好。探伤发现微观疲劳裂纹,裂纹位置与实际工作8 a的回转台裂纹位置一致。分析结果表明,通过此试验可有效验证回转台可靠性,准确预测其寿命。     

低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究

针对正四连杆放顶煤过渡支架极易出现前后排立柱受力不均衡以及放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以反四连杆放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用SolidWorks建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析。基于对顶梁与底座的耐用性以及损伤图等数据的研究,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。研究结果表明,设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,顶梁和底座的疲劳累积损伤最大比值均小于1,满足过渡支架各部分结构设计寿命小于可用寿命的要求。     

基于Workbench的液压缸疲劳寿命分析

利用ANSYS软件的Workbench模块建立了液压缸结构模型,并利用有限元法进行了静强度和疲劳分析。得到了液压缸的应力及寿命分布云图,发现支撑处安全系数较低。在此基础上对液压缸进行优化设计,增加液压缸支撑处的倒圆角半径,重新进行有限元分析,仿真结果证明了这种方法可以保证液压缸具有较高的疲劳寿命。     

基于Weibull分布的Bond冲击破碎粒度分布特征

为了对石灰石受冲击破碎后的颗粒粒度分布特征进行分析,采用Bond冲击破碎试验机对不同粒度的单个石灰石颗粒在不同摆锤冲击角度下进行冲击破碎试验。结果表明：Bond冲击破碎后石灰石颗粒粒度符合Weibull分布模型;破碎后颗粒的质量累积概率随冲击能量的增加而提高;破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线峰值随着给矿粒度的增加而减小;冲击能量增加到一定数值后,冲击能量继续增加,破碎后石灰石各粒径颗粒的质量增加效果随给矿粒径增加而逐渐减弱;给矿粒度一定时,细粒径颗粒的增加幅度随着冲击能的增加而较小,破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线的峰值随着冲击能的增加而提高;破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线的宽度随给矿粒径的增加而增大。     

修正离散正则化算法的截割煤岩载荷谱的重构与推演

为探求镐型截齿载荷反演定量求解的方法,利用多截齿参数可调式旋转截割实验台,对不同楔入角镐型截齿的载荷进行关联分析。采用修正离散正则化方法,根据镐型截齿实验载荷谱及其结构和运动参数,重构其载荷谱,提取载荷谱特征参量,给出不同楔入角载荷谱的拓扑关系及推演算法。结果表明:楔入角在35°~50°以及楔入角和齿尖半锥角之和小于90°时,给出了实验截割载荷随楔入角的增大呈现出极值性的变化规律。重构40°和45°楔入角截齿载荷谱的特征值易辨识和提取,其截割能量主要处在1~4 Hz,二者均值关系为F40°≈1.2F45°,幅值之间具有正相关性,其相关系数r=0.976 7。其推演和重构载荷的特征值与实验最大值误差分别为1.5%,9.8%,均值误差分别为5.5%,1.6%,二者具有较高的吻合度。     

随机动载荷作用下刨煤机刨链疲劳寿命预测

通过建立的刨煤机动力学模型,采用雨流法、线性Miner疲劳累积损伤模型,对刨链疲劳寿命进行预测。通过仿真计算,得到不同随机刨削阻力、不同刨链预紧力以及不同链轮齿数作用下的刨链疲劳寿命。结果表明：刨削阻力均值增加,疲劳寿命降低;增大刨链预紧力或增加链轮齿数均可提高刨链疲劳寿命;随机煤壁作用力和刨链预紧力对刨链的疲劳寿命影响较大,链轮多边形效应影响较小。通过刨链张力测试实验,分析在不同刨削深度情况下张力实验数据,得到刨链疲劳累积损伤规律与通过仿真得到的规律一致     

薄煤层采煤机可靠性分析与疲劳寿命预测

以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立了摇臂壳体和牵引部壳体为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型;根据滚筒工作阻力和采煤机主要技术参数,推导出了采煤机牵引阻力的取值范围,验证了动力学仿真分析中牵引阻力参数设置的正确性;基于Matlab编程,获得了前后滚筒的载荷文件,并通过ADAMS动力学仿真分析,发现了采煤机壳体的应力分布与变形情况,提出了改进措施;基于动力学仿真结果中壳体关键节点的主应力载荷,获得了用于疲劳寿命分析的载荷谱,通过疲劳寿命计算,得到了壳体的最小疲劳循环次数和疲劳损伤值,发现了壳体疲劳寿命的薄弱环节。为研究设备在大范围刚性运动与柔性构件小变形运动时的应力、变形和疲劳寿命情况提供了新的方法。     

循环冲击下砂岩力学及损伤特性研究

为研究循环冲击状态下砂岩力学及损伤特性,采用分离式Hopkinson压杆试验装置对红砂岩进行不同入射幅值的循环冲击试验,通过Weibull分布统计损伤模型分析了红砂岩损伤演化规律。研究结果表明：以90 MPa入射应力进行循环冲击试验时,随着循环冲击次数的增加,动态强度先增大后减小,最大应变以及平均应变率则正好相反,第一次冲击有助于提高红砂岩的抗压强度;随着入射幅值的增大,当以100 MPa、110 MPa、120 MPa入射应力冲击时,动态强度、变形模量和循环次数逐渐减小,最大应变和平均应变率逐渐增大,基于Weibull分布的损伤模型可以反映此材料的损伤演化特性,累积损伤随着冲击次数的增加而增大,累积单位体积吸收能与累积损伤规律具有较好的一致性,岩样出现失稳破坏为大块时的累积损伤均在0.8左右,没有明显的变化。研究结果为矿山岩体安全防护及正确评价岩石稳定性提供理论依据。     

基于Weibull分布的巷道围岩开挖损伤分析

首先,在假定微元强度服从双参数Weibull分布的基础上,分析了围岩微元破坏概率和临界破坏概率,依据围岩完整程度不同,分析了巷道开挖后的围岩损伤;随后,运用岩石破裂过程分析软件RFPA,分别对不同均质度的巷道围岩开挖损伤进行了数值模拟分析。结果表明,伴随围岩均质度增加即围岩完整程度增加,围岩起始损伤延后,临界破坏概率越来越小;在围岩微元所受载荷达到其统计平均抗压强度前,围岩的均质度越低其巷道开挖后的围岩损伤值越大;在微元所受载荷达到统计平均抗压强度后,围岩均质度越高其巷道开挖后的围岩损伤值越大,其巷道开挖后的危险率越高,且往往具有突发性;巷道开挖后的围岩损伤破坏程度与围岩完整程度和抗压强度关系密切;分析结果与模拟结果是一致的。