基于临界面法的缺口件多轴疲劳寿命预测

基于多轴损伤临界面原理，根据多轴疲劳损伤和裂纹萌生与扩展的特点，在所建立的统一型多轴疲劳损伤模型的基础上，进一步推广应用到缺口件的多轴疲劳寿命预测中，经多轴疲劳试验验证表明，所建立的多轴疲劳损伤模型可以较好地预测比例与非比例加载下缺口件的多轴疲劳寿命。     

基于神经网络的球轴承剩余寿命预测

针对球轴承的剩余寿命预测问题,基于自组织映射(Self organizing map, SOM)和反向传播 (Back propagation, BP)两种神经网络,提出一套新的预测球轴承剩余寿命的方法体系。深入对比分析几种不同轴承衰退指标的优缺点,利用三套时间域衰退指标和三套频率域衰退指标,包括一套新设计的指标,训练自组织映射神经网络。将源自于SOM的最小量化误差(Minimum quantization error, MQE)作为新的衰退指标,建立一套轴承性能数据库。针对球轴承衰退期,训练一套BP神经网络,根据权值计算失效时间技术,成功开发一套剩余寿命预测模型。结果表明,该方案远优于业界常用的L10寿命估计。     

倾覆力矩对推力球轴承疲劳寿命的影响

由于滚动轴承标准中推力球轴承基本额定寿命的计算没有考虑倾覆力矩的影响,造成其误差较大,针对此问题,考虑了推力球轴承在轴向力和倾覆力矩作用下钢球的实际载荷分布,用Lundberg和Palmgren方法计算了轴承的疲劳寿命,并在此基础上拟合出了倾覆力矩与增量当量载荷之间的关系,对滚动轴承标准中推力球轴承基本额定寿命的计算公式进行了修正,计入了倾覆力矩的影响。修正后的寿命计算方法不仅简便,而且准确。     

复合材料的疲劳寿命预测

较详细地介绍了疲劳寿命预测的剩余刚度，强度和疲劳模量模型，并且指出了这些方法的主要不足。在此基础上提出了一种基于疲劳损伤过程能量衰减的剩余能量模型，以及进行复合材料结构疲劳寿命预测的二元方法的构想。     

基于接触载荷等效的角接触球轴承疲劳寿命计算方法

针对滚动轴承疲劳寿命计算方法未考虑轴承元件不断变化的载荷和速度、预测精度还有待进一步提升的现实,结合轴承拟动力学分析方法、轴承元件接触载荷及速度等效计算模型,建立了基于轴承接触载荷等效的疲劳寿命计算方法。该方法可为轴承寿命预测、工程选型提供更准确的计算模型和分析工具。     

New Stress-Based Fatigue Life Models for Ball and Roller Bearings

New stress-based life models are introduced to define “dynamic stress capacity” in rolling bearings for the first time. The generalized stress capacity equations are formulated, for both point and line contacts, in terms of distinct geometrical and materials parameters while the empirical constants are now material independent. Life equations are first developed for individual rolling element to race contacts and then statistically combined to estimate lives of both races, rolling elements, and, finally, the whole bearings for both ball and roller bearings. An estimate of the empirical constant for the ball bearing equation is derived by regression analysis of available experimental data. The applicable constant for roller bearings is then derived by relating the ball and roller bearing constants to the fundamental subsurface fatigue hypothesis applicable to both point and line contacts. For AISI 52100 bearing steel at room temperature, life predictions with the new stress-based equations are in complete agreement with those currently provided by widely used load-based formulations, where the empirical constant contains the elastic properties of AISI 52100 bearing steel. In addition to these life equations based on the magnitude and depth of maximum orthogonal subsurface shear stress and the volume of material stressed, a new model that eliminates life dependence on the depth of maximum orthogonal shear stress and relates life to only the subsurface maximum shear stress and the stressed volume is presented. Though the predicted life estimates with the currently used and newly introduced life models are comparable in the contact stress range of 2 to 3 GPa, the new model provides significantly higher lives at low contact stresses.     

基于线性疲劳累计损伤橡胶悬置疲劳寿命预测研究

橡胶元件疲劳寿命的有效预测是其设计开发过程中的重要环节。引入橡胶元件线性疲劳累计损伤原理,提出张量形式橡胶疲劳寿命公式,且根据橡胶材料的实际承载工况提出其失效标准。依据橡胶材料的承载变形可简化为单轴拉伸及简单切应变,设计用于承载拉伸载荷的哑铃型橡胶试柱和承载剪切载荷的环形橡胶试柱,并实测疲劳寿命数据,以最小二乘法原理拟合拉伸与剪切的疲劳寿命函数公式。以车用变速箱悬置与发动机后悬置为疲劳寿命预测研究对象,通过分析其承载位移载荷时的应变张量,利用张量形式的疲劳寿命预测公式预测两种悬置在两种典型工况下的疲劳寿命。结果发现,橡胶材料的拉伸疲劳寿命曲线与简单剪切疲劳寿命曲线的变化趋势一致、形状类似、拟合函数幂指数十分接近;张量形式的疲劳寿命预测公式可有效地预测橡胶悬置的疲劳寿命。     

轴承疲劳寿命理论的新进展

对各种主要的滚动轴承疲劳寿命理论预测模型(L-P模型、工程模型、I-H模型、Z模型、C-C模型,T模型与Y-H模型)进行评述;通过对各种预测模型的对比分析,阐明了影响轴承寿命的各种因素,并对滚动轴承寿命理论模型的今后发展趋势和方向进行了探讨。     

基于损伤力学-临界面法预估多轴疲劳寿命

基于损伤力学理论建立的非线性疲劳寿命预估模型在多轴疲劳寿命预估中获得了广泛的应用,但该模型并未考虑损伤面发生的位置及其物理意义,将其与临界面法相结合提出一种新的多轴非线性疲劳寿命预估模型,新模型能够弥补现有的非线性疲劳寿命预估模型未考虑临界面物理意义的不足。新模型从损伤的角度来预估多轴疲劳寿命,不仅考虑了临界面上裂纹形成及扩展的物理意义、相位差对附加强化现象的影响,而且对非对称加载下的平均应变进行修正。新模型仅仅利用单轴疲劳试验数据以及单轴疲劳材料常数就可以预估出试样的多轴疲劳寿命,从而避免了代价高昂的多轴疲劳试验。采用45钢、316不锈钢、钛合金TC4三种材料的多轴疲劳试验数据对提出的模型进行评估和验证,对几种材料比例/非比例以及对称/非对称加载下的多轴疲劳寿命进行预估,预估结果与试验结果的误差都在5%以内,结果表明提出的多轴非线性疲劳寿命预估模型具有较高的预估精度。     

基于修正L-P模型的轮毂轴承载荷分布与弯曲疲劳寿命分析

以第三代轮毂轴承为研究对象,推导了弯矩作用下滚动体与内滚道、外滚道的接触变形与接触载荷,提出了更为准确的接触载荷分布计算模型,分析了不同工况下轮毂轴承内部接触载荷和接触角的周向分布规律。在轮毂轴承内部载荷分布的一次修正基础上,考虑不同位置角的滚道材料和滚动体的接触疲劳,利用乘积定律进行统计处理,得到了第三代轮毂轴承疲劳寿命的修正L-P模型。结合ISO281—2007寿命修正计算方法,针对润滑现象进行二次修正,得到了经过润滑修正的第三代轮毂轴承疲劳寿命模型。利用旋转弯曲疲劳试验机进行了轴承的弯曲疲劳试验,试验结果显示,该疲劳寿命模型计算得到的理论值与试验值的误差在10%以内,验证了模型的正确性。     

基于接触应力的圆柱滚子轴承疲劳寿命分析

首先介绍了圆柱滚子轴承疲劳寿命的经典理论计算方法.然后运用Hertz接触应力理论计算出圆柱滚子轴承的最大接触应力,结合三参数幂函数公式确立疲劳寿命曲线方程计算出轴承的疲劳寿命值.通过改变轴承滚子数目、径向力大小以及径向游隙等参数,将基于接触应力得到的疲劳寿命结果与经典理论结果进行比较,证明了该方法的合理性.并分析了在考虑离心力作用下高速圆柱滚子轴承疲劳寿命与转速之间的关系.     

基于隶属函数的疲劳寿命预测模型

将隶属函数应用于疲劳寿命预测 ,建立了基于隶属函数的疲劳寿命预测模型。通过实例对比分析 ,证明了本文所建立的预测模型较好地克服了传统疲劳寿命预测模型的不足之处 ,具有精度高、适用性强、使用方便的特点 ,为疲劳寿命预测提供了一种新方法     

基于不等间距灰色模型的疲劳寿命预测方法

运用不等间距灰色模型与传统Miner准则相结合的方法对结构件的疲劳寿命进行了预测。首先针对应力统计分级得出的相邻应力间距不相等的情况,构建了不等间距灰色模型,并用遗传算法优化不等间距灰色模型的背景值以保证模型的精度。其次运用不等间距灰色模型与Miner准则相结合,建立了疲劳寿命预测的灰色Miner方法。再次采用算例验证了不等间距灰色模型建模的精确性以及将不等间距灰色模型应用于疲劳寿命预测的合理性。最后将该方法应用到矿用自卸车A形架的疲劳寿命预测之中,不仅提高了A形架疲劳寿命的预测精度,而且证明了该方法对构件疲劳寿命预测的有效性。     

基于双应力加速寿命试验的关节轴承寿命预测与可靠性分析

自润滑关节轴承寿命主要是由衬垫的磨损性能决定的,但衬垫的磨损一般是非线性的,使得寿命难以预测。采用同时改变载荷和摆频2种应力的方法进行加速寿命试验,建立以pv值、磨损量退化数据为输入参数,寿命值为输出参数的灰色神经网络预测模型。经验证该预测模型对关节轴承寿命预测的最大误差仅为7.33%,平均误差仅为3.892%。对不同加速应力下自润滑关节轴承可靠性进行评估,结果表明,关节轴承的可靠性在L_(10)(可靠度为90%时的寿命)之前下降趋势缓慢,然后迅速下降,pv值越大可靠性下降越迅速;随着pv值的增大,关节轴承寿命近似呈指数下降,经验证可用逆幂率加速模型反映二者关系。