航空发动机火焰筒整流罩断裂原因

某航空发动机火焰筒整流罩在工作过程中发生断裂,通过宏/微观形貌观察、表面质量检查、金相检验、疲劳试验和动应力测试等方法分析了断裂原因。结果表明：整流罩断裂性质为高周疲劳断裂,疲劳裂纹源位于整流罩转角应力集中处;整流罩原始锻件晶粒尺寸粗大,使得疲劳强度较低,这是整流罩发生疲劳断裂的一个主要原因;在最大振动应力作用下,整流罩转角应力集中处载荷过大,明显高于其动强度储备,这是整流罩发生疲劳断裂的另一主要原因;整流罩转角应力集中处的异常轴向划痕进一步提高了此处的应力集中系数,促进了疲劳裂纹的萌生。     

气缸盖的热疲劳试验

在发动机的主要零部件中,气缸盖集合了进排气系统、冷却系统、燃油系统及润滑油道系统,工作过程中需承受高爆发压力、高螺栓预紧力、高温燃烧及冷热循环冲击,是结构最为复杂、工作环境最为恶劣、最易失效的零部件之一。气缸盖的可靠性很大程度上决定了发动机的可靠性。从用户质量信息反馈得知,气缸盖80％以上的故障模式是燃烧室区产生裂纹,     

PBGA焊点的热疲劳寿命分析

采用焊点阵列数学分析的方法得到阵列在热循环载荷作用下,由于元件、焊点及基板的热膨胀系数不匹配所产生的阵列对关键点焊点的热位移影响。然后利用焊点盛开有软件得到焊点的形态,通过编制相关转换程序进行关键焊点的非一有限元分析,从而得到关键焊一内的最大变值,利用低周热疲劳寿命预测公式得到焊点的热疲劳寿命。     

推焦杆热疲劳寿命评估

推焦杆是焦炭生产的重要设备,对推焦杆使用寿命进行评估,既可以在避免推焦事故的前提下延长推焦杆的使用期限,也可以为推焦杆的优化设计提供帮助。首先运用有限元方法分析了推焦杆在工作时的温度应力,根据计算得到应力分布,采用局部应力法对推焦杆热疲劳寿命进行评估,得到推焦杆正常的使用期限,并对含裂纹缺陷的推焦杆的剩余寿命进行评估,得到不同裂纹长度情况下的剩余使用寿命,结果与工程实际中推焦杆的使用情况基本吻合。     

热作模具热疲劳寿命评估及预测方法的研究进展

热作模具服役过程中存在温度及机械载荷的循环变化,产生变形及失效的机理复杂,故热作模具热疲劳寿命的评估预测是模具应用研究的难点。结合现有研究成果,介绍了热应力疲劳研究中可用于热作模具热疲劳寿命评估及预测的方法, 从唯象寿命模型和损伤累积模型两个角度分别阐述了热作模具热机械疲劳寿命的研究,并对热作模具热疲劳寿命预测的发展趋势进行了展望。     

连铸中间罐盖热疲劳失效有限元分析

热效应引起的高温表面断裂是一个重要工程问题。由于热循环造成的热龟裂、表层剥落及热脆断是高温钢液存储罐盖、热轧辊、压铸模等工件的主要失效形式,热疲劳损伤裂纹主要是热应力与冲击热应力共同作用的结果。根据有限元技术和传热学理论,以高温钢液中间存储罐在热疲劳条件下其罐盖失效的物理解剖描述为基础,对实际罐盖的温度场、应力场进行ANSYS有限元计算,进而得出罐盖的瞬态温度场和热应力场的计算结果,并确定罐盖危险点。同时对罐盖热疲劳损伤及断裂产生的原因进行进一步的分析。分析结果再现罐盖部件所受的温度、应力、应变及失效的全过程,证明有限元分析模型和求解条件的正确性,从而提出一种实际部件热疲劳失效的有限元法,认为罐盖热疲劳抗力的改善主要取决于罐盖结构与使用的材料。该问题的深入研究,为后续罐盖材料与结构优化提供理论基础,对在高温和热冲击条件下工作设备热疲劳损伤问题、寿命预测及其控制具有重要参考价值。     

4Cr2NiMoV和5CrMnMo钢热疲劳裂纹的萌生

从工程角度定义了热作模具钢的热疲劳裂纹萌生（ＴＦＣＮ）寿命,应用ＴＦＣＮ寿命的数学模型：Ｎ１＝Ｋ（ΔＴ－ΔＴ０）＾－２,对４Ｃｒ２ＮｉＭｏＶ和５ＣｒＭｎＭｏ热作模具钢热疲劳裂纹的萌生进行了分析。当热作模具的热循环温差（ΔＴ）低于热疲劳损伤的临界温差（ΔＴ０）时,热作模具的热疲劳裂纹起始寿命趋于无穷。研究表明,在最佳热处理条件下,４Ｃｒ２ＮｉＭｏＶ钢的ΔＴ０为３５０℃,５ＣｒＭｎＭｏ钢的ΔＴ０为３２     

焊点热疲劳多模式失效寿命分析

采用概率分析方法研究表面贴装器件无铅焊点的可靠性.以片式元件0603为例,基于非弹性切应变的疲劳寿命模型Coffm-Manson关系式,建立无铅焊点简化几何模型和热疲劳寿命预测的概率求解方法,对该方法的精确度进行验证.将生产制造过程所导致的焊点几何参数随机性和产品在实际服役过程中环境温度的不确定性对热疲劳寿命的影响进行量化分析,为产品初期设计、质量控制标准的制定及售后质量的预测提供依据.研究结果表明,随着随机变量的增多,焊点热疲劳寿命明显降低.将焊点几何参数H、L及温度循环范围△θ等影响低周热疲劳寿命的关键因素视为相互独立并服从正态分布的随机变量,利用已测得的焊点几何参数的均值及方差和小样本试验数据,可以预测同批次所有样本的焊点热疲劳寿命.     

SiCp_A356复合材料制动盘应力场数值模拟与热疲劳寿命预测

以新型颗粒增强铝基复合材料(Sicp_A356)制动盘为研究对象,在试验研究SiCp_A356复合材料常、高温力学本构关系和低周疲劳寿命曲线的基础上,系统地对制动过程中SiCp_A356复合材料制动盘的瞬态温度场、应力应变场以及热疲劳寿命预测方法进行研究.运用热弹塑性有限元分析模型,进行制动盘的多线性随动强化热弹塑性应力应变场数值模拟,结合制动盘载荷特点给出制动盘的疲劳-蠕变损伤分析和寿命预测模型,为高速客车轻型制动盘的结构设计和工程应用提供了参考.     

基于有限元分析的裂纹比拟法估算微动疲劳寿命

采用Ansys有限元软件对方足微动桥/平面试样接触状态进行分析,确定试样微动接触面上应力场分布和接触面三区(黏着区、滑移区、张开区)分布特征,分析接触面上接触状态随外加交变载荷的变化规律,在此基础上改进微动疲劳(fretting fatigue,FF)寿命估算的裂纹比拟法(crack analogue method,CAM)。选取不同水平的循环载荷及不同名义接触压力对Ti811钛合金试样在350℃下进行微动疲劳试验,验证改进裂纹比拟法(modified crack analogue method,MCAM)的准确性。结果表明,微动疲劳中接触面压应力与剪应力在黏/滑交界区存在突变,张应力幅在滑移/张开分界处达到最大值,裂纹易在此萌生并扩展。改进的裂纹比拟法估算值与实验结果取得良好的一致性。     

高速铁路钢轨剩余疲劳寿命预测研究

利用断裂力学理论建立高速铁路钢轨剩余寿命的预测模型;首先对特定线路上钢轨的动载弯曲应力、温度应力、残余应力进行计算,然后利用预测模型估算高速钢轨的疲劳剩余寿命,分析钢轨材料、列车速度系数、钢轨基础弹性系数对钢轨剩余寿命的影响。结果表明:相同营运条件下,U71Mn钢轨剩余寿命比PD3钢轨长;钢轨剩余寿命随列车速度系数的增加而降低,随钢轨基础弹性系数的增长而延长。     

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。     

汽轮机叶片材料的疲劳板限与疲劳寿命估算

研究了汽轮机叶片材料２Ｃｒ１３马氏休不锈钢在室温到４５０℃之间拉—拉或拉—压疲劳试验过程中平均应力与疲劳极限之间的关系。结果表明,平均应力与疲劳极限之间的关系与Ｇｅｒｂｅｒ关系式吻合。根据室温疲劳极限值导出等效理论疲劳极限与应力疲劳寿命估算公式,并通过引入频率因子对疲劳寿命公式进行修正,推出２Ｃｒ１３钢在不同频率条件下的应力疲劳寿命公式,并进行了试验验证。     

某型主战坦克扭力轴的疲劳断裂分析与寿命计算

应用断裂力学理论和有限元分析方法对某型主战坦克扭力轴进行疲劳断裂计算和分析,论述裂纹尖端的奇异三角形单元划分技术,在有限元法计算的基础上求解裂纹尖端应力强度因子和裂纹形状系数,并结合Paris公式对某坦克扭力轴的疲劳寿命进行计算。     

变幅载荷下疲劳寿命预测及其模拟结果

预测了变幅载荷下给定存活率的疲劳寿命,并用蒙特卡洛法模拟变幅载荷下疲劳试验进行了验证。结果表明,变幅载荷下疲劳寿命的预测结果和模拟结果服从对数正态分布,且两者符合很好。这一结果与文献「１,２」中的结果相一致。     

脉冲放电截止热疲劳裂纹的亚临界扩展

对３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ模具热疲劳裂纹进行脉冲放电,裂纹尖端熔化形成焊点,使裂尖钝化,阻止了热疲劳裂纹的亚临界扩展。脉冲放电能使裂尖处的组织和性能发生有利的变化,显著地 提高裂尖处裂纹萌生所需的能量和扩展功,截止了亚临界裂纹的继续扩展。     

曲轴轴系的结构强度分析与疲劳寿命估算

将多柔体动力学方法引入到曲轴计算中,建立发动机曲轴轴系的动力学仿真模型,对曲轴轴系进行刚柔耦合多体运动学和动力学仿真,为下一步疲劳寿命计算提供可靠的载荷条件;然后,从曲轴所受的载荷中找出三个载荷比较大的时刻,计算得到其相应时刻的应力和应变分布规律,找出曲轴受力的危险部位,为曲轴的动态强度分析提供数据;最后,结合Ansys有限元分析软件和柯顿-多兰(Certon-Dolan)理论,估算连杆疲劳寿命,同时分析多级载荷加载次序对疲劳寿命的影响,为零部件的主动寿命设计提供参考数据和理论判据.