地铁悬挂设备用工装结构的评价方法

随着城市化进程的发展,地铁作为解决城市化拥堵的有效解决方式已经进入了高速发展阶段。地铁的安全运行必然是最重要的考量因素。以轮缘润滑装置的工装为例,重点讨论悬挂工装结构的评价至少应考虑疲劳强度、动态分析及所选螺栓的评价。根据轮缘润滑装置的结构及车体接口尺寸、其它有可能干涉的机械结构设计出轮缘润滑装置的悬挂工装。考虑到悬挂工装一般受到车体施加的振动载荷,首先依据EN 12663计算工装在运营工况下的疲劳载荷,对三维实体模型进行结构的网格离散化,再利用ANSYS软件计算出工装疲劳应力;而后根据工装的工作状态,计算出其约束状态的共振频率。根据有限元的计算结果提出螺栓所受载荷,并根据VDI 2230中的要求对螺栓进行评价。最后结表明工装的疲劳应力小于所选材料的疲劳极限,模态分析标明工装的固有频率远离车体的振动频率,螺栓的预紧力、静强度及疲劳强度也满足要求,因此设计的工装合理可行。     

基于接触分析的高强度螺栓疲劳寿命分析

针对结构复杂的螺栓连接及螺栓受力的复杂性,提出一种新的计算螺栓疲劳寿命的方法.本文通过有限元建模对某MW级风力发电机组塔筒法兰螺栓进行强度分析,并对应力最大螺栓进行分布加载计算;在MATLAB/simulink中对计算结果进行编程运算,拟合出螺栓载荷应力曲线;采用雨流计数法对载荷谱进行处理,结合材料的S-N曲线在Palmgrem-Miner理论准则下,并借助于MSC.Fatigue软件计算得到螺栓的疲劳寿命.同时应用Schmidt-Neuper理论及VD12230对螺栓疲劳寿命进行校核验证,得出这种新的螺栓疲劳方法的合理性.     

螺栓疲劳寿命计算方法探讨及研究

螺栓作为飞机结构中最重要的传载连接件,其静强度性能已经引起了人们的高度关注,然而由于螺栓为标准件,因而对其疲劳性能重视程度不够。通常对螺栓疲劳寿命计算,也只分析其拉应力对寿命产生的贡献,而忽略其剪切应力对疲劳寿命的影响,这样可能会得到螺栓寿命偏危险的设计结论。介绍了螺栓的受载特点及破坏型式,研究了螺栓应力集中系数的确定方法,通过引入螺栓当量拉应力概念,对螺栓疲劳寿命计算中参考应力的选取方法进行了改进,给出了名义应力法及DFR方法计算螺栓疲劳寿命的一般步骤,最后总结了影响螺栓疲劳寿命的因素,提出了改善螺栓疲劳性能的常见方法。     

风力发电机叶根螺栓的疲劳分析

为保证风力发电机螺栓套预埋式叶根连接既不会在最大载荷下发生静强度断裂,也不会在循环载荷下发生疲劳破坏,在设计叶根时,需要进行螺栓疲劳分析。建立叶根螺栓的有限元模型,对叶根螺栓进行疲劳计算,得到叶根螺栓外部载荷与应力之间的关系曲线,进而通过疲劳损伤计算程序得到螺栓的疲劳损伤值,确认不同预紧力对叶根螺栓疲劳损伤的影响。     

连杆螺栓的应力分析与疲劳寿命研究

利用ANSYS软件对连杆螺栓进行静力学分析，得出其应力集中的位置，根据Weibull分布概率密度函数计算了连杆螺栓的等效应力幅。分别采用Miner疲劳损伤理论和ANSYS软件中的疲劳分析模块计算连杆螺栓的疲劳寿命，通过计算表明两种方法的计算结果基本上是一致的。     

兆瓦级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的疲劳分析

针对1. 5 MW级风电机组叶片与轮毂连接处变桨轴承上的螺栓,提出一种计算连接螺栓的疲劳损伤值的方法。首先,运用Abaqus软件建立合理的有限元模型,对叶根中心处加弯矩载荷,利用Matlab完成弯矩时间历程谱转换成应力时间历程谱。最后对应力时间历程谱进行雨流计数法处理,再利用Miner线性累计损伤理论和S-N曲线对螺栓进行疲劳分析计算。结果表明螺栓的疲劳损伤值在安全范围内,风机到达使用寿命前螺栓的疲劳损伤很小。研究工作可以指导整个风机上连接螺栓的优化设计,为螺栓疲劳设计和寿命分析提供参考。     

地铁用弹性车轮应力分析及其多轴疲劳评估

基于Ansys有限元软件,分析国内某地铁用弹性车轮压装过程和服役过程的应力,对服役过程的疲劳进行评估,并对实物进行疲劳试验,分析疲劳试验前后刚度变化。结果发现：弹性车轮压装过程中,压盖为等效应力最大的组件,周向拉应力占主要贡献;弹性车轮服役过程中,压盖螺栓孔等效应力是其他组件的1.5倍以上,其中周向应力占主导作用;轮箍疲劳薄弱部位为轮箍内侧与橡胶接触区域,压盖疲劳薄弱区域为螺栓孔区域：弹性车轮经过疲劳试验后,金属元件探伤未发现疲劳裂纹,刚度变化小于20%。     

压缩机螺栓联接结构的有限元模拟及疲劳寿命分析

疲劳破坏是螺栓失效的主要形式之一。应用接触有限元方法,对螺栓联接结构进行了应力分析。通过螺栓材料的疲劳试验,获得了材料的应力应变寿命曲线;采用多轴应变下的局部应力应变方法进行疲劳寿命计算;并研究了螺栓预紧力对螺栓疲劳寿命的影响,提出了延长螺栓寿命的方法。     

基于加速度信号的悬置螺栓疲劳寿命研究

零件在实验工况下所受应力数据对预测其疲劳寿命至关重要。针对发动机悬置螺栓等无法通过应变片传感器直接得到载荷数据的部位,提出一种基于加速度信号的悬置螺栓疲劳寿命估计方法。通过宏观断口及力学模型分析,明确了在不同工况下造成悬置螺栓疲劳失效的主要矢量载荷与加速度载荷的转换关系。结合悬置螺栓S-N曲线,计算出不同工况下由加速度引起的弯矩和拉压波动载荷的时间历程,并进行了发动机悬置螺栓的疲劳损伤计算,从而形成了一种复杂载荷下的发动机悬置螺栓疲劳寿命分析方法。最后基于悬置螺栓在两种道路的应力载荷谱所分别对应的疲劳寿命,建立起了针对悬置螺栓的道路间的当量关系。     

MW级风力发电机组变桨螺栓疲劳寿命分析

基于德国船级社Germanisher Lloyd(GL)认证规范,在有限元软件MSC/Marc中对变桨螺栓进行了疲劳应力分析,得到载荷-应力历程;将多体动力学软件Bladed中计算得到的时间-载荷历程与载荷-应力曲线进行通道合并,处理成疲劳分析的时间-应力历程(随机载荷谱),并通过雨流计数法将随机载荷谱处理成规律性的载荷谱.同时依据VDI2230规范建立S-N曲线并对其进行修正,最后运用Palmgren-Miner线性损伤理论得到螺栓最终的损伤值.研究结果表明变桨螺栓在20年的设计寿命中不会发生疲劳破坏.     

汽车车轮弯曲疲劳试验分析研究

针对车轮动态弯曲疲劳试验, 对车轮结构在三种作用力( 螺栓预紧力、离心力和试验弯矩)下的应力分布情况,分别进行有限元分析,可以有效反映离心力对车轮结构应力分布的影响,以及动态弯矩作用下车轮结构的危险点和应力分布的变化情况.结构危险点的计算应力反映该处的应力集中程度.进行螺栓孔变形试验,验证螺栓预紧力作用下螺栓孔变形量的有限元计算结果.对车轮结构危险点进行静态和旋转一周的实验应力分析,验证动态弯矩有限元分析结果.分析表明,采用材料线性有限元分析并不能有效模拟螺栓孔变形量,离心力对车轮结构应力分布影响不大,可以忽略,动态弯曲疲劳试验中,车轮结构各点承受的是非对称应力循环,弯曲试验的动态弯矩有限元分析能较好地模拟出车轮结构的应力水平,给后续的疲劳寿命分析提供更可靠的依据.     

连杆螺栓的强度分析

对连杆螺栓受力进行了研究,利用ANSYS对螺栓进行静力学分析,得出螺栓的应力分布状况。对连杆螺栓断裂事故进行了分析,得出可能造成螺栓断裂的原因;利用Miner疲劳损伤理论和ANSYS软件,分别对连杆螺栓进行疲劳寿命计算,预估螺栓的使用寿命。     

大型风力机桨叶螺栓断裂失效分析及优化研究

针对某风场风电机组桨叶螺栓批量断裂的问题,为分析其是否由于疲劳损伤导致的断裂,采用了有限元仿真和现场实验测试对比分析的方法,研究了桨叶螺栓连接系统的刚度行为和桨叶螺栓的疲劳寿命。将桨叶螺栓疲劳寿命计算结果与桨叶螺栓断口分析相结合,确认了桨叶螺栓断裂原因是由疲劳损伤所致;提出了降低桨叶螺栓刚度以改善其疲劳寿命的方法,设计了细杆螺栓优化方案并进行了现场实施与验证。研究结果表明:桨叶螺栓疲劳断裂位置主要集中在前缘±45°范围以内,与仿真分析结果一致;改进后的细杆螺栓方案使得桨叶螺栓的应力幅值下降13%左右,现场应用明显改善了桨叶螺栓断裂情况。     

风电叶片螺栓套疲劳试验机支架寿命分析

以风电叶片螺栓套试验机支架为研究对象,通过有限元分析和试验研究的方法,对螺栓套疲劳试验机加载支架的疲劳寿命进行研究。首先,根据实际工况的要求,对试验机支架进行建模并通过Solid Works Simulation组件对支架进行静力分析。然后,采用名义应力法对支架后梁结构的疲劳寿命进行计算并采用Solid Works Simulation组件对支架后梁结构进行疲劳分析。最后,通过疲劳试验对试验机支架的抗疲劳特性进行试验验证。研究结果表明,在有限元分析的基础上,采用名义应力法能够对风电叶片螺栓套试验机加载支架的疲劳寿命进行有效估算,为风电叶片螺栓套疲劳试验机的设计与应用提供理论基础。     

1 300MPa级高强度螺栓的研制

用42CrMoVNb钢研制了l300MPa级高强度螺栓,结合生产工艺对其主要力学性能进行了试验研究,对经不同表面处理的螺栓进行了残余应力测试,分析了残余应力对疲劳性能的影响。结果表明,1300MPa级高强度螺栓在热处理后滚丝对提高抗拉强度和降低缺口敏感性有利;表面经磷化处理和“达克罗”处理对抗拉强度和缺口敏感性没有影响,但降低螺栓表面滚压或滚丝的残余压应力并由此影响螺栓的疲劳性能,表面经磷化处理的螺栓疲劳性能优于表面经“达克罗”处理的螺栓。     

汽车制动器疲劳试验台架优化设计

对目前常用的汽车制动器疲劳试验台架的优缺点进行研究分析,进行试验台架的优化设计。用扭矩传感器替代液压扭臂扭矩测量机构,解决了液压系统易漏油问题;在工装夹具中加入心轴,改善工装夹具的刚度性能,提高了试验的稳定性;在试验台上增加了恒温箱系统,可以对非常温工况进行疲劳测试。运用正交试验对工装夹具在满足强度和刚度的条件下进行轻量化设计,对轻量化设计后工装夹具进行150℃工况下热应力分析和疲劳分析。根据金属材料热膨胀的特性提出了一种制动器试验台架的控制方法,可避免工件在发生热膨胀后发生干涉的问题。结果表明:加入芯轴后工装夹具刚度提高15%;在应力循环400000次下,工装的疲劳损伤值为0.00379,工装夹具使用寿命为10年。结果证明了疲劳台架设计的可行性。     

蒸汽发生器人孔在设计工况下应力计算

简述并研究了对蒸汽发生器人孔应力的计算方法,提出了选择轴对称谐单元模型对蒸汽发生器人孔进行应力计算,轴对称谐单元模型的应力计算分析方法适合人孔的应力计算,它的计算方法简单、可操作性好且易实现材料和结构的疲劳分析和计算,其应力评定便捷且符合RC C-M规范。人孔、盖板、螺栓孔区域,法兰结构、螺栓孔区域采用等效弹性模量和等效泊松比方法进行模型简化,简化模型简化了应力计算,简化模型应力计算结果保守且满足RC C -M规范要求。轴对称谐单元模型进行人孔设计工况下的应力计算方法可推广应用于蒸汽发生器人孔在其他工况下的应力计算及其密封设计计算。     

高锁螺栓干涉连接中极限干涉量

干涉配合是提高螺栓连接疲劳寿命的有效工艺方法,针对钛合金高锁螺栓的干涉配合静态压入过程,建立有限元模型并进行数值模拟.分析不同干涉量下螺栓上最大应力、孔壁上最大应力值和叠层板上应力分布特点.结果表明,采用静态压入方法的最大干涉量为2.0％,并分析塑性区随干涉量的变化特点及数值模拟结果中的凸瘤大小.在数值模拟的基础上进行高锁螺栓液压压入试验,通过对比试验和模拟压入力的峰值、历史曲线和孔出口处凸瘤大小,有限元模拟得到了验证,利用有限元结果分析带孔边压痕的试验件孔口易产生裂纹的根本原因,并分析试件孔口凸瘤范围大小对结构疲劳磨损的影响,得出干涉量不宜超过2.0％.     

柴油机铸造机体主轴承座结构强度分析及优化

为验证某款新开发的直列4缸柴油发动机主轴承座设计的可靠性,建立了包括气缸体、主轴瓦、轴承盖、曲轴及连接螺栓的发动机主轴承座有限元强度分析模型,运用Abqus和Femfat软件从应力分布、安全系数、轴瓦背压、主轴承孔变形等四个方面进行了强度计算。针对计算结果中主轴承座安全系数不足的问题,提出了结构改进方案,并重新对改进后的主轴承座进行应力和安全系数计算分析,结果表明,改进方案对疲劳安全系数的提高有明显的效果,满足设计要求。     

基于VDI标准柴油机连接箱螺栓强度分析

对于分体式设计的柴油发电机组,柴油机与主发电机之间过渡连接的部分的通常采用连接箱进行结合,这就要求连接箱的螺栓具有良好的安全性能,文中以连接箱与柴油机连接螺栓作为研究对象,建立螺栓连接有限元连接模型,采用非线性静强度有限元计算,得到连接箱与机体连接螺栓的受载情况,然后运用VDI2230标准对连接螺栓进行多维度的安全校核,结果得到连接螺栓的屈服安全系数、疲劳安全系数、表面压应力安全系数、抗滑移安全系数均符合设计要求,具有良好的安全性能,对实际生产具有指导意义。