装配应力对飞机管道随机疲劳寿命的影响分析与试验验证

针对飞机液压管路连接件疲劳断裂问题,基于随机振动理论对带有轴向装配偏差的液压导管进行疲劳寿命预估。从建立真实飞机液压系统管路连接件有限元模型入手,分析轴向装配偏差产生的装配应力对结构的影响规律,通过试验获取不同轴向偏差下的管路连接件的阻尼比。利用有限元分析软件进行随机振动分析,获取危险部位的应力响应功率谱密度函数,结合Miner线性损伤理论,对含有装配应力的管路连接件进行了随机振动疲劳寿命预估。设计并进行了管路共振疲劳试验,发现管道裂纹萌生位置及疲劳寿命下降趋势与仿真结果契合,仿真及试验结果表明当轴向偏差达到0.8 mm时,严重影响到了飞行安全。研究成果为航空液压管路的设计及装配理论研究提供理论参考和技术支撑。     

某柴油车空调管路的疲劳寿命分析

某柴油车在行驶一定里程后,其空调排气管的某弯管出现了裂纹失效现象.为了探究失效原因,预测管路疲劳寿命,建立了柴油车空调排气管分析模型,对空调排气管进行模态分析;采集试验车路跑过程中输入空调排气管的加速度信号,经处理转化为载荷功率谱;进行随机振动分析,发现理论分析的失效位置与实际损坏位置基本吻合;依据随机振动分析的结果,应用三区间法对管路的疲劳寿命进行计算,验证了理论计算的可靠性;最后,对管路结构进行优化,减小了结构的最大应力,为该柴油车空调排气管的生产设计提供了参考.     

某柴油车空调管路的疲劳寿命分析

某柴油车在行驶一定里程后,其空调排气管的某弯管出现了裂纹失效现象.为了探究失效原因,预测管路疲劳寿命,建立了柴油车空调排气管分析模型,对空调排气管进行模态分析;采集试验车路跑过程中输入空调排气管的加速度信号,经处理转化为载荷功率谱;进行随机振动分析,发现理论分析的失效位置与实际损坏位置基本吻合;依据随机振动分析的结果,应用三区间法对管路的疲劳寿命进行计算,验证了理论计算的可靠性;最后,对管路结构进行优化,减小了结构的最大应力,为该柴油车空调排气管的生产设计提供了参考.     

随机振动载荷作用下航空液压管路疲劳寿命数值预估

液压管路作为飞机液压传动系统的重要组成部分,是飞机安全飞行的重要保障。由于飞机飞行环境的复杂性,随机振动载荷下的疲劳分析是飞机液压管路动力学设计的重要手段。选取大型客机C919左侧机翼的一段典型液压管路作为研究对象,应用ABAQUS有限元软件进行随机振动响应分析,获取随机振动载荷下的应力响应功率谱密度函数,对液压管路在随机振动载荷下的强度特性进行分析,结合S-N曲线对管路结构危险部位疲劳寿命进行预估,为航空液压管路的设计及优化提供了理论参考。     

基于动应力的民机液压管路疲劳寿命分析

由于飞机液压管路系统载荷的复杂性,设计载荷不能完全真实的反映液压管路系统实际的受力状态,因此通过试验测量其在实际运用中的动态应力,并进行疲劳寿命的评估是非常必要的。目前,液压管路动态应力测试已经成为民用飞机试验验证必做的1项试验。对某机型液压管路系统进行了在线动应力试验,通过试验得到了实测的应力-时间历程,根据疲劳危险点的选取原则选出几个疲劳危险测点对其进行评估,然后运用雨流法对疲劳危险测点的应力-时间历程进行循环计数后编制出2维应力谱,最后应用Miner线性疲劳累积损伤理论对其进行了疲劳寿命的预测。     

功能振动载荷作用下民机发动机区域液压管路动力学响应研究

民机发动机正常工作时产生的功能振动载荷严重影响了该区域液压管路的安全性能和使用寿命,是民机液压管路设计重点考虑问题之一。针对ARJ21-700民机发动机区域某根液压管路,对其进行功能振动载荷作用下的动力学响应分析。基于传递矩阵法,建立液压管路动力学数学模型;采用ABAQUS有限元软件建立液压管路有限元模型,对其进行模态分析和在功能振动载荷作用下的振动响应分析,得到管路固有频率和应力响应规律;对管路危险部位疲劳寿命进行预估。最后,通过理论计算、仿真分析和试验,验证了液压管路动力学数学模型和有限元模型的正确性,研究结果为民机发动机区域液压管路设计及优化提供了理论参考。     

纯滚动状态下氮化硅陶瓷球临界应力分析

氮化硅陶瓷球临界应力在很大程度上决定其滚动接触疲劳和磨损寿命.由于陶瓷材料的抗拉能力较弱,所以设想其滚动接触疲劳失效的临界应力为最大主拉应力.应用弹性接触力学和赫兹理论分析纯滚动条件下陶瓷球表面层接触应力,得到表面层最大主拉应力.针对理论计算值,设计相应的纯滚动接触疲劳实验.分析表明,理论值与实验结果趋于一致,从而证实最大主拉应力为氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳失效的临界应力.计算结果为陶瓷球的滚动接触疲劳寿命分析提供理论基础.     

ZL108铸造铝合金拉压疲劳寿命曲线模型的建立与应用

通过对ZL108铸造铝合金进行拉压疲劳试验,得到了不同应力幅下的疲劳寿命,依据三参数幂函数,得到了ZL108铸造铝合金的存活率-应力幅-寿命(P-S-N)曲线,利用疲劳试验中的疲劳寿命统计数据建立了结构疲劳失效极限状态函数,进行了疲劳可靠性分析并进行了试验验证。结果表明:ZL108铸造铝合金的疲劳寿命随应力幅的增大而减小,且在每一应力水平下,疲劳寿命具有较大的分散性;ZL108铸造铝合金的对数疲劳寿命服从正态分布;通过建立的结构疲劳失效极限状态函数计算得到的可靠度与试验结果比较吻合,最大相对误差为5.71%。     

液压摆缸叶片密封的疲劳失效研究

以液压摆动油缸叶片密封为研究对象,基于断裂力学理论,建立叶片密封疲劳寿命预测公式;采用Mooney-Rivlin本构模型表征密封件的力学行为,利用ABAQUS对密封件进行仿真分析,研究预压缩率和工作油压对叶片密封疲劳失效寿命的影响;应用疲劳寿命预测公式,预测了危险截面的寿命值。研究结果表明:叶片密封最容易疲劳断裂的位置位于低压侧靠近叶片槽倒角处;在10%～20%预压缩率下,疲劳寿命值先增加后减小,在12%压缩率时达到峰值;工作油压对密封失效和疲劳寿命的影响最大,工作油压达到10 MPa以后,疲劳寿命急速下降。通过试验样机叶片密封的疲劳断裂位置,间接验证了理论分析的正确性,为摆缸叶片密封疲劳寿命的预测提供理论方法。     

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载2）航空液压泵典型失效模式及加速方法

液压柱塞泵有磨损、疲劳和老化三种典型失效模式,以航空恒压变量液压柱塞泵为对象,介绍其典型失效模式及加速方法,以及各故障模式的外在表现。基于磨损、疲劳、老化失效相关寿命模型,分别分析了不同故障模式的敏感应力。然后,分别阐述了开展加速寿命试验常用的加速手段,包括增加载荷（转速、输出压力、排量）和劣化运行环境（温度、介质污染度）两种方式,对比分析了各种加速方式的优点和局限性。最后总结了开展加速寿命试验的一些基本准则。     

Failure mechanisms and structural optimization of shredder hammer for metal scraps

Recycling retired cars can relieve the environmental pollution and resource waste efficiently. However, a few publications can be found on the failure mechanisms and optimization method of recycling equipment, shredders. Thus, the failure mechanisms and structural optimization of shredder hammers for retired cars are studied aiming improving shredding efficiency and reducing cost. Failure types of shredder hammer are studied theoretically, and it is found that wear failure and fatigue failure are the two main failure types of shredder hammer. The shredding process of metal scraps is analyzed by finite element method, and it can be divided into four stages based on the stress states: initial stage, collision stage, grinding stage and separation stage. It is proved that the shredding efficiency can be improved by increasing cutouts on the hammer head. Finally, it is determined that the hammer with two cutouts is the optimal structure for metal scraps, which can improve the shredding efficiency by 20% and lengthen the hammer life by 15%. This study provides scientific basis for the industry application and theoretical foundation for further research.     

氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳寿命模型

针对球与圆柱接触模型中的陶瓷球,利用WEIBULL断裂统计方法导出球疲劳失效概率与寿命之间的关系方程,在相关额定寿命与最大接触应力的数值解基础上,基于最大主拉应力,构建氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳寿命与接触应力的数学模型.经与不同接触应力水平下的滚动接触疲劳寿命试验结果验证,表明该拉应力一寿命模型的正确性,从而验证了氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳失效源于最大主拉应力,而非基于最大切应力的设想.通过与L.P切应力一寿命模型预测结果的比较,表明拉应力一寿命模型适合于陶瓷球的接触疲劳寿命预测.     

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SolidWorks的液压破碎锤钎杆有限元分析及疲劳分析

液压破碎锤钎杆的力学性能及疲劳寿命在很大程度上决定了液压破碎锤的工作效率。为了能设计出性能良好、结构合理、经济性好的液压破碎锤钎杆,使用SolidWorks有限元分析软件建立模型,分析了钎杆的力学特性及疲劳寿命,对液压破碎锤钎杆结构的改良和寿命的提升会有一定的指导性意义。     

某型涡轮增压器轴流涡轮疲劳寿命预测分析

针对船用涡轮增压器在发动机实际工况下的疲劳失效模式,基于发动机的耐久试验任务剖面,分析了增压器在不同工况下运行时的涡轮转速的变化规律,计算了船用涡轮增压器涡轮疲劳危险部位的应力变化情况,其最大应力出现部位位于叶片根部,最大应力值为647MPa。利用线性Miner累计损伤法则,统计出涡轮增压器涡轮在发动机整个耐久试验任务剖面过程中的总损伤量为0.004,根据总损伤量和耐久试验总时长,推算出涡轮增压器涡轮的寿命为33334h;通过拉森-米勒参数法分析计算在工作状态下,涡轮的蠕变寿命为316227h,为后续涡轮可靠性分析提供理论参考。     

液压破碎锤破碎混凝土的动力学分析

液压破碎锤工作环境十分恶劣,其中活塞杆、钎杆、活塞缸体是其最易失效的零件.针对YYC300型行程反馈式液压破碎锤,利用SOLIDWORKS进行实体建模,在LS-DYNA中对活塞杆撞击钎杆、钎杆受力侵彻混凝土的过程进行了刚柔体运动、非线性接触碰撞动力学仿真,获得了液压破碎锤主要零部件—冲击缸体、钎杆、活塞杆的应力云图以及液压破碎锤的应力集中点在撞击过程中的应力变化曲线及混凝土破碎情况.依据对混凝土破碎结果的分析,可为选择液压锤型提供依据,通过对液压锤关键部位应力变化的试验研究,验证了仿真结论的正确性.     

超高压缸自紧增强实验研究

对超高压缸的内应力进行了理论分析,采用液压机直压的方法对超高压缸进行了疲劳实验.实验结果表明,在试验条件下,采用外内径的比值为2.25、材料为40Cr、经过自紧处理的超高压缸在承受相同压力条件下缸体的壁厚最小,疲劳寿命最长.本研究对减少水射流机床超高压缸体壁厚、延长超高压缸寿命具有重要意义.