应力—强度干涉模型的可靠度计算方法的研究

静态应力－强度系统的可靠度仅与应力和强度的干涉有关,应力－强度干涉模型在概率法和可靠性预测中,有非常重要的作用。对应力－强度干涉模型的4种重要的可靠度计算方法进行了介绍、分析和比较,并对各自的特点、应用场合作了说明。     

程序实现蒙特卡洛法确定机械零件的应力和强度分布

根据蒙特卡洛法和有关应力和强度的理论,在Visual C 6.0的环境下开发了蒙特卡洛法确定应力、强度分布的通用程序,从而确定机械零件的应力、强度分布.     

内压作用下弯管环向穿透裂纹应力强度因子分析

应力强度因子是缺陷结构安全评定的必需参数。利用有限元分析软件ANSYS建立了内压作用下弯管环向穿透裂纹模型,以管道外径、管道厚度、纵向裂纹角、裂纹半角、环向裂纹角为参数,对不同参数下的应力强度因子进行了计算。结果表明:应力强度因子与纵向裂纹角θ1无关;应力强度因子随裂纹半角θ的增大而增大;应力强度因子随环向裂纹角θ2的增大先减后增。依据计算结果对参数进行了无量纲化,继而拟合了内压作用下弯管环向穿透裂纹应力强度因子计算关系式。     

随机载荷作用下动态应力-强度干涉模型

研究了随机应力作用下强度随时间退化时,随时间变化的应力-强度干涉模型。用泊松过程描述应力的作用过程,运用概率微分方程,建立了不考虑强度退化和考虑强度退化时的动态应力-强度干涉模型。在考虑强度退化时,分别将强度退化视为随机变量和随机过程。     

高速动车组齿轮副齿根裂纹应力强度因子数值计算

为研究高速动车组齿轮的齿根裂纹的应力强度因子,结合有限元法和作图法确定了裂纹萌生位置。基于线弹性断裂力学理论,以Abaqus为工具,研究了齿根初始裂纹前缘不同节点处的应力强度因子大小及变化规律,通过对比,确定Ⅰ型应力强度因子在裂纹扩展中占主导地位;在此研究的基础上,探讨了Ⅰ型应力强度因子随载荷、裂纹半径、裂纹形状等因素的变化规律。结果表明,载荷对Ⅰ型应力强度因子大小影响最为显著且呈线性关系;裂纹形状对Ⅰ型应力强度因子在裂纹前缘的分布规律影响十分明显。     

石油钻机吊环有限元分析结果评判方法研究

介绍了第四强度理论、极限设计理论、应力线性化等常见的有限元分析结果评判方法,并分析了这些方法用来校核吊环有限元计算的局限性,基于API Spec 8C中强度分析的指导思想,提出了吊环静强度计算应以危险截面上最大平均应力值作为计算应力。以DH500吊环为例,用ANYSY软件中提取平均应力的功能得到了各危险截面的安全系数,吊环强度足够,与2倍拉伸载荷试验结果一致。说明用吊环危险截面上的平均应力来校核吊环强度是合适的。     

管道穿透斜裂纹应力强度因子计算

裂纹是引起管道开裂失效的主要原因,裂纹尖端应力强度因子是表征裂纹应力场强度的主要物理量,也是对管道进行安全评估时的主要依据之一,但管道不同于平板,有曲率影响,因此基于平板推导出来的裂纹尖端应力强度因子公式必须进行修正。为了准确计算管道上斜裂纹应力强度因子,建立了不同管道直径、不同裂纹倾角以及不同裂纹长度下的管道穿透斜裂纹有限元模型,并计算了裂纹尖端应力强度因子,在无限大板中心斜裂纹应力强度因子计算公式基础上,修正得到了管道穿透斜裂纹应力强度因子计算公式,这对于含裂纹管道安全评定有重要参考价值。     

典型耳片接头三维Ⅰ型裂纹应力强度因子研究

在二维有限元分析的基础上,得出了典型耳片接头的二维应力强度因子修正系数;进行了典型耳片接头的三维弹塑性接触有限元模型的仿真分析,引入了耳片厚度修正因子,并结合二维应力强度因子修正结果与三维有限元应力强度因子仿真结果对耳片厚度修正因子进行了拟合,得到了典型耳片接头的三维Ⅰ型裂纹应力强度因子表达式。最后,结合相应的剩余强度试验对应力强度因子表达式的准确性进行验证,结果表明,该应力强度因子计算公式准确性较高。     

TiN涂层残余应力对其界面结合强度的影响

用X射线衍射法测试了40Cr基体表面生成的TiN涂层结合界面残余应力,并利用划痕试验法测试了TiN涂层的结合强度,建立了残余应力与结合强度的定性关系。试验结果表明,TiN涂层残余应力对其结合强度有明显的影响,涂层残余应力越大,其结合强度越小,在涂层制备程中减小残余应力,有利于提高其结合强度。     

简化概率设计方法

一、应力强度均服从正态分布的可靠度应力是引起失效的负荷,强度是抵抗失效的能力.在机械强度中也可狭义地认为应力是单位面积所受作用力的大小,强度是单位面积能承受的最大作用力.影响应力的主要因素为外力、几何尺寸,影响强度的主要因素为材质、加工方法、绝对尺寸、使用条件等.影响应力和强度定量的因素尚有计算的简化假定、测视设备和技术水平等.显然,上述各影响因素都是随机因素,各有其统计规律.因此,应力和强度均为随机变量,各服从某一统计规律.实践指出,应力和强度多服从正态分布,故通常概率法设计多按应力和强度都服从正态分布的干涉模型进行计算,即     

基于模糊分析的机械强度可靠性方法

将机械零件的应力和强度均视为模糊变量 ,用模糊贴近度方法建立了机械零部件应力 -强度可靠性模型。该模型不限于应力和强度服从正态分布 ,便于工程应用 ,且能很好地处理离散数据的应力与强度的可靠性问题     

弹流应力用于齿轮强度设计的研究

研究用弹流应力取代Hertz应力进行齿轮强度设计。给出了基于弹流应力拟合公式的齿轮接触强度设计公式,研究了各种因素对设计结果的影响,并和基于Hertz应力的设计结果进行了对比。结果表明,和Hertz应力一样,弹流应力也完全可以作为齿轮强度设计的依据;基于弹流中心应力拟合公式的设计结果和基于Hertz应力公式的设计结果非常接近,但在高速工况时,由于弹流二次应力峰远大于中心应力,应将弹流二次峰应力作为接触强度设计依据。     

裂纹齿轮应力强度系数的有限元分析

应力强度系数是缺陷机构安全评定的必要参数,对裂纹尖端的应力应变与应力强度系数的关系进行研究,并依据断裂力学理论分析了裂纹齿轮应力强度系数与裂纹尺寸及裂纹形状的关系,建立了单个裂纹齿轮的有限元模型。利用有限元分析软件ANSYS Workbench分析了裂纹齿轮在不同参数时的应力强度系数的变化特征。计算结果表明,在给定约束及载荷条件下,随着尺寸形状及位置参数变化,齿轮应力强度系数也不断变化,这些结果为研究齿轮疲劳折断提供了参考。     

厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子影响因素的研究

在现有文献对平面结构任意分布多裂纹间相互作用影响因素及厚壁筒轴向表面单裂纹尖端应力强度因子分析的基础上,提出了包含裂纹尖端应力强度因子影响因素的厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式.根据有限元方法,利用ANSYS软件对不同厚壁筒壁厚比、不同裂纹深度比及不同裂纹夹角情况下双轴向表面裂纹尖端应力强度因子进行了计算,分析...     

不同强度理论下自紧身管应力数值仿真

自紧身管是一种重要的枪炮身管,自紧身管强度与其管壁内应力分布密切相关。为理解不同强度理论下自紧身管的应力状态,基于第三强度理论解析解、第四强度理论开端解析解、第四强度理开端半解析解、第四强度理论闭端解析解,对某火炮身管截面制造时、制造后和射击时应力分布进行了数值仿真。其中,第四强度理论开端解析解为复杂的隐式公式,需要迭代求解。仿真表明：不同强度理论下,自紧身管应力分布大致相似,只是第三强度理论采用treca屈服准则,第四强度理论采用mises屈服准则;第四强度理开端半解析解是对解析解的简化,但是应力分布不连续,属于第三和第四强度理论的混合;第四强度理论闭端解析解与第三强度理论解析解应力分布仅相差一个常系数。     

循环载荷下热疲劳裂纹的应力强度因子

为揭示循环温度载荷对热疲劳裂纹应力强度因子的影响规律,考虑材料的多线性塑性随动强化性质,用有限元法计算多种循环载荷作用下裂尖点的应力-应变和热疲劳裂纹的应力强度因子。该应力强度因子值由裂尖附近压缩塑性应变的累积量决定。压缩塑性应变对温度载荷的作用次序敏感,因此应力强度因子也受到温度载荷的作用次序的影响。恒温度幅循环条件下,如果不考虑裂纹扩展,热疲劳裂纹的应力强度因子不随循环次数变化。变温度幅循环条件下,低温循环不会影响其后的高温循环应力强度因子;高温循环却影响其后的低温循环应力强度因子,并使得低温循环的应力强度因子与高温循环的应力强度因子相同,因此突发的高温载荷严重威胁高温构件的寿命。热疲劳裂纹扩展试验证明了有限元计算结果的正确性。     

基于随机有限元的可靠度计算

基于随机有限元 ,研究了复杂机械零件的可靠度计算。根据随机有限元算法 ,编写了计算机程序 ,求出了变形、应力的均值和方差。应力、强度概率密度函数确定可采用应力 -强度干涉模型 ,用公式或数值积分求可靠度。应力、强度概率密度函数不确定 ,用 Monte- Carlo法。基于极限状态方程 ,研究了优化方法求可靠度 ,采用了遗传算法。考虑模糊因素对复杂机械零件可靠性影响 ,给出了模糊可靠度计算公式。随机有限元使复杂机械零件可靠性预测成为可能     

T应力对复合型断裂韧度的影响

作为结构疲劳裂纹重要的断裂参数之一,应力强度因子可反映裂纹尖端应力场的强度。但实验发现,在求解断裂角时,裂纹尖端应力场中的T应力项对数值计算结果影响较大。文中采用Ansys 15.0中的相互作用积分法来求解应力强度因子和T应力,分析含裂纹结构的几何尺寸、载荷大小、初始裂纹长度和裂纹角对SIF和T应力的影响,对比考虑T应力后的最大周向应力准则MTS和传统的MTS,分析了T应力对裂纹扩展方向的影响。     

基于ANSYS的裂纹尖端应力强度因子研究

通过ANSYS建立焊接接头三区域模型。分别定义了不同的力学性能参数来模拟焊接接头各个区域力学性能的不均匀性,分别计算裂纹处在焊接接头各个区域的应力强度因子。计算结果表明：焊缝应力强度因子最低,母材次之,热影响区最高。说明材料的屈服强度与裂纹尖端的应力强度因子有密切的关系。屈服强度越高,应力强度因子越低。     

自动变速箱壳体强度研究

研究自动变速箱壳体强度分析的方法,即利用应力测定的方法进行变速箱壳体的静扭转测试。分析采用应变片测定变速箱壳体应力的原理,通过扭转机对变速箱总成施加扭力,进行变速箱壳体应变量、应力的测定,实施壳体强度耐久测试,以验证变速箱壳体的强度。比较各测点的实测应力与有限元分析得到的应力,结果表明:各测点实测应力与有限元分析得到的应力值相当,验证了有限元模型的正确性。根据该施加扭力的测试方法,实施变速箱壳体的强度耐久测试,能有效验证变速箱壳体的疲劳损伤及寿命。