基于主S-N曲线法的地铁制动箱焊接疲劳分析

为研究地铁车辆制动箱焊接接头的疲劳寿命,根据实际结构建立4节点壳单元有限元模型,给出搭接焊和T型焊的焊缝建模方法.在3种振动工况下,运用主S N曲线法计算焊缝的等效结构应力和对应损伤比.结果表明：该地铁车辆制动箱焊接结构设计合理可靠;通过与实体单元模型计算结果进行对比证明壳单元模拟焊缝的合理性;在不同尺寸单元下对比2种疲劳评估方法,结果表明名义应力法预测疲劳寿命的准确性较低.     

基于热点应力法的桥式起重机主梁焊缝疲劳寿命分析

针对在起重机初期设计阶段由于实验数据短缺而难以快速准确地预测结构疲劳寿命的难题,依据IIW标准,应用热点应力法,用Marc进行桥式起重机主梁焊缝有限元应力分析.分析结果表明,应用热点应力法和有限元分析相结合的方法计算焊缝疲劳寿命简单可行,可实现在产品设计阶段有效地预测焊缝应力的分布,降低焊缝应力峰值,从而可有效地防止或延缓局部焊缝开裂现象发生.     

基于等效结构应力的铝合金地铁车体疲劳寿命预测

为评估某铝合金地铁车辆的疲劳寿命,采用美国ASME标准中的网格不敏感的主S-N曲线法对该车焊缝进行疲劳寿命预测.用HyperMesh对车体进行有限元建模,并对焊缝处网格细化;用ANSYS计算焊缝处应力;运用自主开发的FE-Weld软件对其进行等效结构应力的计算和疲劳寿命的预测;对疲劳寿命不符合设计要求的结构进行改进和优化,改进后结构的疲劳寿命符合设计要求.网格不敏感的主S-N曲线法具有重要工程应用推广价值.     

基于名义应力法的弹性链型接触网疲劳寿命预测

针对高速铁路弹性链型接触网进行接触线疲劳寿命预测分析.利用ANSYS,采用直接积分法对弓网耦合系统进行动态仿真,得到接触线的应力时程;运用雨流计数法得到离散的应力循环,采用应力修正算法得到平均应力为零的疲劳应力谱;通过简化方法估算获得材料S-N曲线,从而计算得到疲劳破坏次数;最终运用线性累积损伤理论预测接触线的疲劳寿命.对比分析接触线不同位置的疲劳寿命值,结果表明:接触线每跨疲劳寿命趋势一致;每跨在吊弦处和定位点处疲劳寿命较低,其中寿命最低值出现在左侧第一根吊弦处,疲劳寿命最低值为20 a左右.结果可为高速铁路弹性链型接触网接触线的实际施工维护和更换周期的确定提供参考.     

一种读取Ansys rst文件中节点力信息的方法

为从Ansys rst文件中准确读取焊缝节点力信息,对研究对象进行建模、有限元加载和强度计算,得到包含焊缝单元及焊缝节点编号的rst文件。用MATLAB软件读取rst文件,筛选出其中的焊缝单元节点力信息,展示焊缝节点力信息的获取方法。将获得的节点力信息转化为等效结构应力,利用主S-N曲线计算应力损伤比,将计算结果与FE-WELD的计算结果进行对比,验证节点力的准确性,反映读取方法的有效性。     

船用柴油机连杆结构有限元分析

对一种新型连杆进行结构有限元及疲劳分析,计算连杆在不同载荷下的变形以及应力分布,进而得到连杆的疲劳安全因数.通过动力学计算求得连杆在上止点时小端的受力,并得出连杆相对于曲柄销中心的加速度和旋转角速度.基于Abaqus对连杆的1/4模型进行静力学计算,得到连杆的轴向变形量、应力以及接触面的接触压力.对所有节点在所有工况下的等效应力进行组合分析,求得每个节点的最大应力幅值,而后得到连杆的疲劳安全因数.连杆的最大压缩量小于1.14 mm,最大伸长量小于0.86 mm,最大主应力、接触压力小于材料的屈服极限,疲劳安全因数大于2.14,因此该连杆满足设计要求.     

高速动车组铝合金车体强度分析及试验验证

建立高速动车组铝合金车体有限元模型,依据EN12663标准设置计算工况,通过试验验证了有限元模型的准确性,最后根据DVS1608进行疲劳强度评估。计算结果表明静强度结果均小于车体相关结构的许用应力,试验和仿真结果控制在15%以内。选用DVS1608标准对于铝合金车体进行疲劳强度评估时,使用多轴应力评估方法计算母材和焊缝的利用度。对有限元计算结果进行处理,得到适用于评价标准的方向应力,最终得到各个评估点总的利用度。最后考虑了载荷循环对母材或者焊缝许用疲劳强度的影响,对评估点总利用度进行修正。计算结果表明,所有工况得到的最大应力值都满足材料或者焊缝的屈服强度,并且有一定的富裕量。     

正交异性钢桥肋-桥面板焊缝裂纹的三维断裂力学分析

正交异性钢桥的肋-桥面板焊缝处的疲劳裂纹是典型的三维裂纹问题,但是现在普遍采用平面应变二维裂纹模型对其进行断裂力学分析.基于Schwartz-Neuman交替法建立正交异性钢桥肋-桥面板焊缝裂纹的局部三维断裂力学分析模型;评估焊缝处表面裂纹的形状和深度对应力强度因子的影响;采用Paris公式估算等应力幅下焊缝的疲劳寿命.计算结果表明:用平面应变二维裂纹模型进行正交异性钢桥的肋-面板焊缝的断裂力学分析会严重低估其疲劳寿命;采用三维断裂力学模型进行肋-桥面板焊缝裂纹的疲劳寿命分析十分必要.     

基于主S-N曲线法的焊接结构疲劳寿命预测系统开发和关键技术

根据ASME标准的计算公式,开发基于主S-N曲线法的焊接结构疲劳寿命预测软件,其核心是采用网格不敏感结构应力及一条主S-N曲线的方法计算焊接结构的疲劳寿命.系统开发选用面向对象的VC++语言和OpenGL开发库;采用模块化程序设计的思想将系统划分为有限元定义模块、焊缝定义及结构应力计算模块、载荷谱管理及雨流计数模块、主S-N数据管理及疲劳计算模块等4个核心模块;开发专用的接口程序和三维交互界面.该软件系统已在我国轨道交通制造行业中得到良好应用.以某货车车体关键焊缝疲劳寿命计算为典型实例,用软件系统进行车体疲劳寿命评估,计算结果表明该货车焊缝满足设计要求,同时也证明该软件系统的实用性和高效性.     

尿素合成塔衬里间隙对衬里层应力分布的影响

为探究尿素合成塔间隙大小对设备安全性的影响.首先通过理论计算,对层板无间隙理想状态时与各层板间隙为1mm时的衬里板的应力分布作了对比分析,并采用有限元(ANSYS)计算的方法对焊趾处的von Miscs应力分布情况作了模拟分析.结果表明,层板间隙的存在使衬里层板轴向应力和周向应力都达到了最大值,且易造成环焊缝处的应力集中,增加了衬里发生强度失效的可能性以及在焊缝处发生破裂的机率.因此设备制作过程中要严格控制层板间隙的大小.     

轮辋与轮辐间焊缝参数对钢制车轮弯曲应力影响的仿真分析

为考察轮辋与轮辐间焊缝对钢制车轮强度的影响,建立包括该焊缝在内的钢制车轮的有限元模型,分析在弯曲载荷作用下,钢制车轮轮辋与轮辐间的焊脚高度、焊缝截面形状以及焊缝布置位置对车轮应力的影响．仿真结果表明：对于该钢制车轮,轮辋与轮辐间焊脚高度可以由目前的3.5mm减至2.5mm,这为焊接工艺参数的调整提供一定参考;焊缝截面边界为直边时焊缝处应力较小;当每段焊缝的一半对着通风孔时焊接区域应力较小．该仿真分析可用于钢制车轮轮辋与轮辐间焊缝结构的优化,并为钢制车轮在弯曲载荷作用下的疲劳寿命估算提供更准确的应力计算结果．     

某载货车动力总成后悬置托架疲劳强度分析

针对新设计的某载货车动力总成后悬置托架,在Abaqus中建立其所用材料的线性强化弹塑性模型,计算垂直冲击工况下的强度,结果表明危险位置的von Mises应力未达到材料屈服强度,满足垂直工况下的强度要求.同时计算动力总成后悬置托架在垂直加速度分别为-2g和4g工况时的von Mises应力,并用FEMFAT对动力总成后悬置托架计算疲劳安全因数,验证托架满足疲劳强度要求.该动力总成后悬置托架样件装配在某载货车上进行2×107m整车强化道路试验后无损坏,证明该计算可靠.     

基于MSC Nastran的某电机支架强度优化分析

采用有限元法对一款电机支架进行强度仿真和优化,将刚性单元和集中质量单元组合模拟负载质量连接,具有较高的计算精度和计算效率.强度分析结果表明,电机支架的端部支撑部件有应力集中现象,存在强度破坏风险.针对风险位置进行结构优化设计,使电机支架破坏的风险有效降低.     

燃料电池轿车变速器齿轮接触应力分析及疲劳寿命计算

为有效分析燃料电池轿车变速器齿轮接触应力以及更精确地计算齿轮的疲劳寿命,满足齿轮的使用要求,建立齿轮三维模型,应用有限元方法结合变速器实际载荷谱对齿轮接触应力进行仿真计算.根据计算结果,应用齿轮有限寿命设计理论对齿轮疲劳寿命进行计算,得到齿轮的接触应力和疲劳寿命.该方法可以为燃料电池变速器齿轮接触应力分析和疲劳寿命计算提供参考.     

动车水箱安装座的强度计算和结构改进

为使动车上的水箱安装座具备足够的强度,以保证连接的可靠性,利用三维实体建模并用Hyper Works对水箱安装座进行有限元计算;依据EN 12663:2010标准对水箱安装座进行强度校核并针对不满足强度要求的部分进行结构改进.结果表明:改进后的模型设计能够满足EN 12663:2010的标准;CAE软件的应用为水箱安装座的结构设计提供参考.     

基于主S-N曲线法的T形接头疲劳评估和试验验证

以T形焊接接头为研究对象,将可能发生疲劳破坏的焊趾截面和焊喉截面的节点力转换为相对于中面焊线的等效节点力和弯矩,并利用平衡等效原理转化为线力和线弯矩,基于材料力学公式求出截面的结构应力,解决应力对网格尺寸敏感的难题。从焊缝疲劳破坏的机理出发,基于Paris断裂力学公式推导以等效结构应力为变量的一条主S-N曲线,评估焊缝的疲劳寿命。分析结果发现：采用主S-N曲线法评估的寿命与试验值最接近且破坏位置准确,该主S N曲线法准确性较高。