平衡轴力作用下K节点焊缝周围应力分布规律

首先建立了焊接K节点的有限元分析模型,计算了承受平衡轴力作用下的K型管节点在焊缝周围的应力分布情况.然后通过对420个K节点模型进行的参数分析,研究了表征K节点的几个主要几何参数对热点应力分布规律的影响.通过模型分析,发现在平衡轴力作用下K型管节点焊缝周围应力分布情况是要受几何参数影响的.在几何参数不同的情况下,热点应力的位置会在冠点和鞍点之间发生移动.由于热点应力处是疲劳裂纹出现的位置,因此K节点疲劳断裂过程是要受到几何参数影响的.     

几何参数对TY-TY型管节点疲劳性能影响研究

海洋平台中焊接管节点的疲劳寿命主要受到热点应力值的大小影响。热点应力值的大小决定了管节点在疲劳失效前所能承受的最大循环载荷次数。通过数值模拟该管节点在轴向作用下的应力分布情况,采用多因素正交试验的方法开展管节点的循环试验,考察α、β、γ、θ、τ等参数对其热点应力值影响敏感性。结果表明,参数α对TY-TY管节点处热点应力影响最大,γ、β和τ次之,θ影响最小。试验结果对于TY-TY型管节点的设计具有一定的参考价值。     

承受轴压的X管节点极限荷载有限元分析

采用有限元法分析轴力作用下X管节点所能承受的极限荷载。在对X管节点进行数值模拟的时候,考虑焊缝对其强度的影响。在有限元分析中,采用分区网格产生法形成X管节点的有限元网格,即把整个X管节点根据计算精度的需要划分成几个不同的子区域,每个子区域的网格单独产生,整个管节点的有限元网格通过合并各个子区域的网格而形成。这种分区网格产生法可以针对不同应力梯度的区域形成不同质量和精度的网格,从而可以保证有限元结果的准确性并节省存储空间和计算时间。在分区网格法的基础上,用ABAQUS(2000)通用软件分析X管节点在承受压力作用时的荷载和位移之间的关系,并得到X管节点所能承受的极限荷载大小。此外,通过对50个X管节点模型进行分析,研究几何参数以及材料参数对X管节点极限荷载的影响。     

带有真实焊缝的焊接结构工作应力分析

针对传统的建模软件难以较精确描述焊缝几何的问题,利用UG二次开发的焊缝模块进行焊缝建模,所建立的焊缝能较精确的模拟焊缝真实几何。将带有较真实焊缝形体的焊接结构用于静载工作应力分析,并与实验得出的经验公式对比表明,有焊缝焊接结构模型计算结果更接近实验值,无焊缝模型明显低估了节点的承载力。通过此类焊缝建模能较精确评估出承载时焊缝处受到的工作应力,再结合残余应力,可为结构强度校核,疲劳与断裂分析提供重要依据,具有较强的工程意义。     

兆瓦级风机机架焊缝疲劳分析

在风力发电机机架的焊缝疲劳分析时,目前应用最广的方法为表面外推热点应力法.表面外推热点应力法直接应用热点应力作为疲劳应力控制参量,板厚尺寸和载荷模式效应通常按经验修正公式考虑,焊趾缺口效应在热点应力S-N曲线中统计考虑.以某兆瓦级风机焊接机架为例,首先建立机架的有限元分析模型,计算得到热点的应力,其次通过将载荷历程与其进行通道合并,并运用雨流计数法计算得到等效疲劳应力,最后结合焊缝的S-N曲线进行焊缝的疲劳强度评定及寿命预测.     

桁架结构K形节点焊缝应力分布规律的研究

由于K形管焊缝周围的应力分布受载荷形式影响,首先针对履带起重机臂架中K形管的受力特点,对K形管常用的几何参数进行分析,建立了45个适应于履带起重机桁架臂几何参数的K形管有限元模型。其次,采用热点应力法并考虑K形管的弯曲次应力,得出了K形管焊缝周围应力集中系数随几何参数的分布规律。通过分析可知,在履带起重机典型载荷形式下,K形管焊缝周围的应力集中系数受几何参数影响,最大应力集中系数出现在跟点处,且冠点处与跟点处应力集中系数接近,而鞍点处最小,为履带起重机的抗疲劳设计提供了重要的数据参考。     

构架管接头焊缝参数对疲劳缺口应力的影响

为了克服整体法进行焊接结构强度设计时造成的母材强度过剩,焊缝强度不足的问题,采用局部缺口应力法,分析了焊缝各局部参数对疲劳应力的影响程度;目的是在不改变整体结构参数的前提下,通过优化焊缝设计参数,实现焊接结构疲劳强度的提高。文章以某动车焊接构架为研究对象,建立了横梁管焊接接头的多尺度模型。以参数化的1mm虚拟缺口模型分析了各焊缝参数变化以及砂轮打磨半径对于缺口应力集中系数的影响规律,结果表明焊趾角度的影响较焊喉深度更为显著,而砂轮磨削的最佳半径为6mm。以构架整体模型分析了焊接接头在各疲劳工况下的实际受力情况,联合各向缺口应力集中系数并采用形状改变能密度准则计算了管接头焊趾处的多轴等效缺口应力。通过与原焊缝设计参数相比较,减小15°的焊趾角度能够降低10%的疲劳缺口应力,6mm的磨削半径则能够降低超过20%的疲劳缺口应力。     

轴、弯载荷下完全叠接K型管节点的应力集中系数研究

对大型完全叠接K型管节点试件分别承受轴向荷载和平面内弯曲荷载时的应力集中系数进行了实验测试,通过数值分析,得到了完全叠接K型管节点承受这两种基本荷载作用时焊缝周围的应力集中系数分布情况,分析结果与实验数值相吻合,结果表明在轴向荷载和平面内弯曲荷载作用下,斜管与叠管交接处的应力集中现象比较严重,而主管相对安全,这对指导工程设计是非常有益的。     

转向架焊接构架强度模型及其对寿命预测的影响

为了对转向架焊接构架疲劳分析模型的合理性进行了探讨,以构架箱体梁为研究对象,针对主焊缝的不同处理方法建立了名义应力模型、结构应力模型和缺口应力模型。通过三种应力模型下应力特点、疲劳评估、累积损伤和参数影响的比较,结果表明:名义应力模型和结构应力模型下的应力大小和方向相似度较高,名义应力模型忽略焊缝的做法具有一定合理性,但前提是以焊趾前端应变片测试位置为应力取值点。缺口应力模型的特点在于能够较真实的描述焊缝局部的应力状态和循环特性;其优势也体现在能够同时对焊趾和焊根进行疲劳评估,因为计算结果显示箱体梁疲劳破坏也可能源于焊根处。由于结构应力模型对焊缝参数的变化并不敏感,进行焊缝参数优化时只能选择缺口应力模型。     

T23水冷壁焊接接头失效分析

超超临界塔式锅炉T23水冷壁运行一段时间后,多处焊缝出现不同程度的泄漏,严重影响机组的安全性。断口分析发现轴向拉应力产生的环向裂纹在热疲劳作用下导致了接头泄漏。通过有限元分析软件ABaqus模拟了T23水冷壁管的焊接过程,获得焊接残余应力分布场,在此基础上研究了强制对口产生的装配应力对T23水冷壁管焊接接头应力场的影响,发现强制对口严重影响焊接接头处的应力,极易造成T23水冷壁焊接接头的失效泄漏。从许用应力角度给出了强制对口所能承受的最大弯矩,为存在错边问题的T23水冷壁焊接施工规范提供了参考依据。最后对水冷壁温度波动产生的热疲劳行为进行了分析,结果表明热疲劳是环向裂纹扩展的关键因素。     

装载机焊接接头的疲劳强度及焊缝尺寸的影响

装载机的工作装置主要为焊接结构，本文根据某新型国产装载工作装置的实际结构，模拟简化了七种焊接接头，试验研究了这些接头的疲劳强度，给出了不同接头的１０条Ｓ－Ｎ曲线，同时还就焊脚尺寸对不同载荷形式下十字接头及丁字接产砂疲劳强度的影响进行了研究，对不同载荷形式临界焊脚尺寸的大小进行了讨论；并根据试验所得Ｓ－Ｎ曲线及国产装载机动臂的实际载荷谱，对三种机型动臂的疲劳寿命进行了估算，估算结果有力地支持了国产新     

在超塑性压缩状态下矩形断面条料的变形力计算

本文利用超塑性力学方程式S (ij)=2/3K（ε e）{sup}(m-1)ε (ij)对矩形断面条料在超塑性压缩状态下,采用主应力法与能量方程进行推导,得到变形力计算的理论公式。近拟地估计Zn－22%Al合金在250℃下的单位平均压力P (avc),与经验数值基本接近。     

在金属超塑性状态下用工程计算法计算反挤压时变形力

本文采用工程计算法（即主应力法）对金属超塑性状态下反挤压时变形力进行推导,得到其单位平均压力,对锌铝共析合金作了计算,与试验所得值接近。可作为近似地变形力估算来参考采用。     

采煤机含间隙行走机构驱动速度对滚筒随机载荷的影响

为了研究牵引速度对采煤机滚筒工作载荷的影响,建立截割部与牵引部相互耦合的动力学系统模型,并考虑截割阻抗为随机量,服从正态分布,运用数值仿真的方法对其求解,并对结果运用数理统计方法得出采煤机滚筒三向力的均值及标准差;研究结果表明,滚筒三向力的均值和方差随着初始牵引速度的增加呈递增趋势,最后经仿真值与实验测量值对比,验证了模型的准确性。     

薄壁构件的长度对抗撞性影响的研究

基于显式有限元技术,采用响应面法,以结构的比吸能为优化函数,以提高吸能原件的抗撞性为目的,研究正方形截面金属薄壁构件的长度对抗撞性的影响;经过数值分析,得出正方形截面薄壁构件的比吸能关于构件长度和截面边长的变化规律,这些规律可以用于实际吸能原件的设计,并为进一步研究奠定基础.     

采煤机端盘截齿载荷特性研究

为研究采煤机端盘截齿的载荷特性,以MG500型采煤机滚筒为研究对象,采用非线性动力学仿真软件LSDYNA建立采煤机螺旋滚筒与被截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了斜切工况下端盘截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明:斜切进割过程中,端盘截齿截割阻力和滚筒截割阻力矩随端盘截齿圆周切向安装角的增大而减小,随端盘截齿截距的增大而增大;滚筒截割阻力矩的特征值均随圆周切向安装角的增加其减小的趋势随之减缓,随截距的增大其增加的趋势也随之增强;为使滚筒拥有良好的截割性能,端盘截齿宜选用较大的圆周切向安装角和较小的截距。     

飞机结构紧固件柔度计算公式研究

紧固件柔度是飞机连接部位疲劳寿命的重要影响因素,常常作为飞机结构疲劳寿命分析的主要参数。通过材料力学和弹性力学理论对紧固件的柔度计算公式进行了推导,根据计算过程中的假设和各种不确定因素,提取出了柔度计算公式中的待定系数,然后利用有限元软件计算出的不同材料和尺寸柔度值对柔度计算公式进行修正,确定其待定系数,最后再利用紧固件柔度的试验值对有限元修正公式进行试验修正,得到更合理和准确的柔度计算公式。     

直缝焊管成型机组的力能参数研究

本文根据弹塑性弯曲变形的原理,分析了各直缝焊管成型机座的变形过程,从而提出了确定其力能参数的计算方法。又根据无限长管局部均布受压的物理模型,导出按定经量及弹复量确定钢管定径尺寸以及万能参数的计算方法。最后,按静负载和动负载,并参考电动机控制系统的完善情况,确定所选电动机的功率。带钢弯曲成型和定径是生产电焊钢管的主要工序。认识和了解网管弯曲成型的过程及其力能参数计算,对于进行电焊钢管成型机组的设备设地和挖掘生产潜力,有一定的现实意义。然而国内外在这方面的研究甚少,致使我们在设计时,深感资料缺乏。已查到的各种成型力计算,其计算结果相互间差距很大,难于以之作为根据。作者在国内外学者所进行的基本理论分析基础上,提出了直缝管成型机组力能参数计算方法,并进行了大量实验研究,确认两者之间是相当符合的。下面是我们的研究结果。     

基于Pareto前沿的单晶Si放电加工工艺参数优化

针对电火花加工复杂、时变、多参数的特点,在单晶硅Si放电成型加工可行性的基础上,对材料去除率和表面粗糙度等工艺目标进行综合评价。采用中心组合设计实验综合考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对P型单晶Si放电成型加工过程中材料去除率以及表面粗糙度的影响程度,通过响应曲面法分别获得材料去除率和表面粗糙度的二次响应模型,方差分析结果表明模型具有很好的拟合程度和适应性。以提高材料去除率和降低表面粗糙度为目标建立工艺参数优化模型,设计遗传算法对优化问题进行求解并得到Pareto最优解集。实验结果表明,料去除率的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.8%,表面粗糙度的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.3%。表明该算法能有效快速的实现P型单晶Si放电成型加工过程的工艺参数优化。