多轴加载下缺口件弹塑性有限元分析及疲劳寿命预测

利用有限元分析软件ANSYS,得到了承受拉扭循环载荷的缺口试件缺口的处精确应变数值,给出了引起疲劳破坏的危险点。在临界平面法的基础上,考虑到法向正应变对疲劳寿命的影响,建立了一个新的多轴疲劳寿命预测模型,该模型可以较好地预测缺口试件的疲劳寿命。     

基于损伤力学方法的带板连接件疲劳寿命预估

基于损伤力学理论,引入一种分式形式的损伤演化方程,研究飞机带板连接件的疲劳寿命预测方法.根据材料手册中的标准试件疲劳试验数据,确定损伤演化方程中的参数.利用有限元软件Ansys分析得到带板连接件的应力分布.通过几种典型载荷情况下的应力计算,揭示外载荷与钉孔边危险点应力呈线性的特性,从而很方便地根据载荷谱得到危险点应力谱...     

结构随机振动疲劳寿命估算的样本法

提出了一种结构随机振动疲劳寿命估算的样本法,通过该样本法能够处理在频域内用谱密度描述的宽带随机振动载荷的情况。利用该样本法,首先将频域内的随机振动载荷信号通过抽样使其转换为时域信号;然后用有限元法计算结构危险点的应力谱,再采用变程法过滤掉小载荷而获得危险点的应力谱;最后用传统的疲劳寿命估算方法进行寿命估算,获得危险点疲劳寿命的均值和方差。算例结果表明,采用样本法获得的预测结果与试验值吻合得很好。     

汽车车轮疲劳寿命预测方法的研究

根据疲劳寿命预测理论 ,建立 14× 5 .5J车轮受力危险点的疲劳寿命曲线。以车轮弯曲疲劳试验和有限元分析数据为基本参数 ,采用名义应力法和局部应力—应变法中的莫罗修正公式和史密斯修正公式 ,对 14× 5 .5J车轮分别在等幅载荷和载荷谱作用下进行疲劳寿命预测。运用可靠性理论 ,分别对等幅载荷和载荷谱作用下计算出来的疲劳寿命进行可靠度分析。结果表明 ,名义应力法和史密斯修正公式预测汽车车轮疲劳寿命具有较高的可靠性     

电镀铜薄膜疲劳性能与寿命预测

利用MMT-11N微机械疲劳试验系统对11.5 μm厚无基体支持的电镀铜薄膜试件的拉伸疲劳特性进行了试验研究。试件采用准LIGA工艺制作。试验在室温条件下进行,采用载荷控制、脉动循环加载,载荷频率为20 Hz,得到了铜薄膜光滑试件和缺口试件的S-N曲线,根据传统宏观疲劳理论确定了铜薄膜循环应力—应变曲线和应变—寿命曲线。利用修正局部应力—应变法对缺口试件的疲劳寿命进行了预测,预测寿命与试验寿命误差在3.2倍因子之内,预测结果较好地符合试验结果。试验表明,取半寿命周期的迟滞回线作为稳定迟滞回线在微机械疲劳中仍是可信的,局部应力—应变法亦可应用于微机电系统疲劳寿命预测,宏观疲劳理论在一定程度上也适合于描述微机械疲劳。     

耦合临界平面-临界距离理论的缺口结构疲劳寿命预测

工程中，为满足各种功能性需求，几何不连续特征广泛存在；同时，受疲劳影响的结构在服役时大都承受复杂多轴载荷作用。因而，亟需精确的缺口结构多轴疲劳寿命预测模型为结构抗疲劳设计及安全使役保障提供理论支撑。通过将临界平面法中经典的Fatemi-Socie模型与临界距离理论结合，提出了一种多轴载荷作用下缺口结构疲劳寿命预测方法，并以TC4轴肩试件疲劳试验数据验证了其有效性。结果显示，该方法可克服直接基于危险点应力应变数据预测寿命时的保守估计问题，预测值与真实值误差在2倍以内。最后，将该方法应用于某压气机盘疲劳寿命预测。     

疲劳寿命预测的应力梯度效应研究

分析不同形式缺口试件根部的非均匀应力场分布,重点研究材料危险点周围应力梯度对构件缺口敏感性与尺寸效应的影响。通过FE—Fatigue疲劳分析软件,基于应力梯度修正方法对两组具有不同缺口形式试件的拉压疲劳寿命进行了预测分析。数值计算结果与试验数据的比较,说明采用应力梯度修正方法预测疲劳裂纹的形成寿命,其精度要高于传统的局部应力应变法,并能在一定程度上反映疲劳寿命预测中的尺寸效应。     

一种考虑应力梯度的疲劳寿命预测方法

针对临界距离法及应力场强法在疲劳寿命预测过程中存在的问题,结合临界距离法计算量小、应力场强法能够反映构件所处应力状态的优点,提出了以缺口附近球形区域内的等效应力均值作为控制疲劳行为的当量应力的方法。参照一组疲劳试验对当量应力与球形区域半径的关系进行了研究,结果表明可用线性和指数函数的形式表示两者间的关系。通过定义应力梯度、相对应力梯度,构建了一种能够考虑应力梯度的疲劳寿命预测模型。对模型中参数的确定方法进行研究,提出了以光滑试件、缺口试件在各自相同载荷条件的疲劳极限作用下,两者当量应力相等时的球形区域半径作为损伤区域大小的方法,该方法不再需要通过试验获得半径参数,具有较强的实用性。疲劳试验结果表明,模型预测结果均在2倍分散带内,证明模型具有较好的预测精度,同时模型可准确预测疲劳破坏位置。     

对构件30CrMnSiN2A损伤磁记忆效应的研究

以30CrMnSiN2A钢为研究对象,采用高频疲劳试验机,在不同最大载荷作用下对带圆孔缺陷的30CrMnSiN2A圆棒试件进行拉拉疲劳试验。研究试件在不同疲劳应力水平作用下和不同循环周次后磁记忆检测信号的变化规律,以及磁记忆信号、K值与裂纹扩展速率、疲劳寿命、疲劳载荷之间的关系。     

载荷形式对疲劳寿命预测方法的影响

用力学分析方法解析了多种载荷条件下试件断面上各点应力分布规律,并根据这个分布规律由现有的大量旋转弯曲疲劳寿命实验数据推算同样材料的其他载荷形式下的疲劳寿命。同时,在旋转弯曲载荷条件下,通过建立试件表面应力应变与名义应力应变关系式,如何得出在单向拉压圆形试件名义与应力与旋转弯曲圆形试件表面应力相等时,通过试件断面上的应力梯度值和材料的静拉伸强度值,可以简便地预测出材料任何尺寸大小、一定应力水平下的疲     

游乐飞碟驱动半轴的疲劳寿命预测与试验研究

对游乐飞碟驱动半轴进行了疲劳寿命预测。运用ANSYS Workbench得到驱动半轴危险点的位置及该处的应力集中系数,设计相应的扭转试样,进行拉伸试验与扭转疲劳试验,得出材料的抗拉强度并修正材料的S-N曲线,进一步修正得出构件的S-N曲线,导入到NCODE软件中,结合设备满载与偏载载荷时间谱,通过小试样试验来实现对大型结构件的寿命预测。通过进行不同存活率P下疲劳寿命预测,得到在99%的存活率下,驱动半轴的疲劳寿命大概为2.9年。此数值可以作为游乐飞碟驱动半轴检修与更换的依据。     

时间序列载荷法的桁架式车架疲劳分析

桁架式车架因具有刚度大、质量小等优点,已在高性能车辆上得到广泛使用。为确保车辆安全性和耐久性,对其进行疲劳分析、预测疲劳危险点具有重要意义。根据该类车辆的特性,规划了测试路线,并通过加速度传感器获得加速度载荷谱;分析了车架系统特性和载荷变化频率,确定采用时间序列载荷法;使用雨流计数法对载荷谱进行计数,并对比分析了几种常用的平均应力修正理论;对车架进行疲劳分析,获得车架预测寿命与疲劳危险点的位置。     

基于损伤力学的某飞机构件冲击疲劳寿命预估

某飞机起落系统中某重要构件在飞机往复起落中承受循环冲击载荷作用,需对该构件的冲击疲劳强度进行分析。损伤力学方法对冲击疲劳问题来说是一种新的分析方法。首先分析构件在静载荷作用下的细节应力,判明疲劳危险点,接着分析得到危险点在冲击载荷作用下的应力响应。然后构建冲击型损伤演化方程,并识别其中的材质参数,提出将应力响应视为载荷谱的应力应变场—损伤场解耦处理方式,发展了损伤力学—有限元法,使其可用于预估构件冲击疲劳裂纹萌生寿命。而后应用该方法对构件在冲击疲劳载荷与非冲击疲劳载荷作用下的疲劳裂纹萌生寿命进行预估,得到寿命预估结果,进而比较得到冲击疲劳载荷作用下和非冲击疲劳载荷作用下构件寿命的当量关系,为该构件的等效疲劳试验提供重要参考依据。     

5kW离网小型风力发电机主轴的疲劳分析

以处于试制阶段的新型5 kW离网小型风力发电机主轴为研究对象,对该主轴进行了两种工作位置下的极限载荷分析.在确认分析结果正确后找出了该主轴上可能发生疲劳破坏的两个危险点,并得出这两个点的应力变化规律,通过有限元软件ANSYS求出这两个危险点在发生疲劳破坏前应力循环的次数,验证了该主轴能满足设计疲劳寿命.     

汽车离合器膜片弹簧的疲劳寿命分析

膜片弹簧的疲劳寿命对汽车离合器结构的安全可靠性起着至关重要的作用,文中应用有限元方法分析计算了膜片弹簧的载荷-变形特性曲线,及在膜片弹簧预加载作用下,分离行程的最大应力、疲劳危险点,以及膜片弹簧的疲劳寿命.分析结果与方法为缩短产品的设计周期,优化离合器结构提供了理论依据.     

改进TCD算法的疲劳寿命预测研究

在实际工程领域中,零件的疲劳破坏给工程界带来了难以计量的损失。所谓疲劳,是指零件在承受远低于其屈服极限的循环载荷时突然失效的情况。疲劳问题一直受到广泛关注,关键距离法(TCD算法)最初由Taylor等人提出,该理论将试件缺口附近区域某点,线上的应力特征值作为疲劳失效判断准则。拟选用疲劳试验机对45#钢缺口试样在四种应力级下进行疲劳试验,对45#钢缺口试样的疲劳性能进行了试验研究。同时运用了传统TCD算法以及改进TCD算法对45#钢缺口试样的疲劳寿命进行了预测,与实验结果进行比较,改进的TCD算法相对于传统TCD算法获得的预测结果更令人满意。从而为工程上缺口构件的疲劳寿命预测提供了理论计算方法。     

火车车轴悬臂弯曲试验机有限元分析

为了分析火车车轴的弯曲性能,对车轴臂弯曲试验机进行设计,并针对试验机的疲劳寿命进行了预测。建立车轴悬臂弯曲试验机的模型,选择合适的有限元方法,利用ANSYS软件模拟试验过程。介绍了悬臂弯曲试验机设计结构、所采用的疲劳理论和有限元分析的基本过程,并针对所得到的模拟结果进行分析,预测试验机的寿命。由分析结果可知,该车轴悬臂弯曲试验机应力和应变较小,所预测的疲劳寿命可以达到试验需求。     

基于响应面法的超高压柱塞泵缸套优化设计

超高压柱塞泵缸套在工作过程中承受脉动载荷作用,设计过程中需要考虑其疲劳寿命对可靠性的影响.根据缸套的结构形式和载荷特点,得到了脉动应力的幅值和影响因素.基于自紧增强理论设计了一种分层套接缸套结构,并分析了尺寸参数、材料性能以及过盈量对高压工作状态下内壁面切向应力的影响规律.在不改变缸套外形尺寸以及功能的前提下,以套接尺寸和过盈量为设计变量,以工作状态下缸套内壁最大切向应力等于0为目标,结合响应面法和APDL模型进行优化设计,得到了设计参数组合并验证其输出值的准确性.结果表明选取合适的套接设计尺寸可大幅降低内壁面的切向应力脉动幅值,且平均应力为压应力,进而提高了缸套的疲劳寿命.     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

基于有限元法的机械疲劳寿命预测方法的研究

介绍了一种采用疲劳有限元分析软件MSC．FATIGUE来对结构件进行疲劳寿命预测的方法。以一阶梯轴为研究对象,在指定的载荷工况下,用有限元法分析了轴上的应力分布情况,并估算危险点处的疲劳寿命。该方法对设计制造过程中机械零部件的疲劳强度分析具有一定的参考价值。