基于断裂力学的DAS组合密封圈疲劳寿命预测

基于断裂力学理论,推导撕裂能与疲劳裂纹扩展速率间的函数关系式,将复杂的多方向应力转化为单轴等效应力,建立丁腈橡胶疲劳寿命预测模型。选用Mooney Rivlin本构模型来表征丁腈橡胶超弹性力学行为,在简化DAS组合密封圈结构后建立有限元模型,并通过计算应力分布确定危险单元位置。通过拟合拉伸试验数据得出应力应变关系,采用数值分析方法计算撕裂能变化量,并预测裂纹萌生位置与疲劳寿命。结果表明,DAS组合密封圈的危险单元位置在密封圈接近右侧密封槽倒角处。仿真软件预测的危险单元位置和疲劳寿命与理论计算结果一致,验证理论计算结果的正确性。     

某型主战坦克扭力轴的疲劳断裂分析与寿命计算

应用断裂力学理论和有限元分析方法对某型主战坦克扭力轴进行疲劳断裂计算和分析，论述裂纹尖端的奇异三角形单元划分技术，在有限元法计算的基础上求解裂纹尖端应力强度因子和裂纹形状系数，并结合Paris公式对某坦克扭力轴的疲劳寿命进行计算。     

起重机焊接梁的疲劳强度分析

分析了起重机大梁和承轨梁焊缝的疲劳玻坏。调查了焊缝有断裂危险的截面的应力谱。评价了大型焊接件的构件韦勒曲线。研究了焊接件的计算疲劳寿命并将测定的和计算的疲劳断裂循环数值作了对比。     

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。     

带环向切口金属杆的断裂强度

对带环向切口的金属圆杆进行了断裂拉伸实验,由实验数据分别计算了净截面应力强度和名义截面应力强度,对切口试件的应力集中问题进行了应力集中系数的讨论和断裂力学的强度因子分析。利用非线性断裂理论推导出计算带环向切口裂纹拉伸杆承载力计算公式,并将数值计算结果与实验结果进行比较。     

电力金具U型环基于有限元软件的疲劳寿命研究

电力金具U型环的磨损主要是由于疲劳磨损引起的。以数值仿真分析方法为基础,利用有限元ANSYS Workbench软件进行疲劳寿命的分析。在三维软件UG中建立U型环接触模型,导入有限元分析软件ANSYSWorkbench中得到U型环的有限元模型,进行力学分析,找出应力薄弱环节;根据零件的材料属性,利用ANSYS Workbench的Fatigue Tool模块分析U型环的疲劳寿命,分析了U型环在载荷作用下的危险区域。根据实验数据得到的理论方程求得薄弱环节应力的磨损次数,再通过实验值与理论计算值进行对比,证明了ANSYSWorkbench在疲劳分析中的可行性。U型环在0.4t载荷下循环次数的模拟,对电路金具运行过程中的检查和维护有一定的借鉴意义。     

基于有限元的O形橡胶密封圈装配工艺研究

利用有限元分析软件对某阀芯O形橡胶密封圈装配过程进行仿真模拟,对O形橡胶密封圈不同线径下的应力和压缩率进行分析,确定了截面尺寸对密封性能的影响。利用Mooney-Rivlin模型,进行了非线性有限元分析,计算了不同线径的密封圈在装配后的接触应力、切向应力等。随着线径的增大,O形密封圈的变形、接触应力、Von Mises应力都会增大。确定了密封圈的线径范围,为阀芯中合理装配密封圈提供了相关参考。根据模拟数据进行验证实验,确定了O形橡胶密封圈的装配工艺。     

断裂力学方法估算起重机箱型梁的疲劳寿命

本文用断裂力学方法分析了起重机箱型梁的疲劳寿命。应力强度因子幅作为疲劳裂纹扩展的主要参量，由裂纹扩展方程估算了箱型梁的疲劳寿命，并与实验结果作了比较。     

GCr15钢超高周疲劳行为的实验研究

以GCr15钢为实验材料进行旋转弯曲超高周疲劳行为的实验研究.用光学显微镜和扫描电镜对试样疲劳断口进行观察,结果显示,疲劳断裂周次从106直到4×108,GCr15钢疲劳裂纹大多起源于试样内部,裂纹源一般为非金属夹杂物.从内部起裂的试样,疲劳寿命一般比从表面起裂试样的寿命长.文中从断裂力学和断裂物理的角度,对实验结果和疲劳机理进行分析.     

汽车钢板拉剪点焊接头疲劳寿命分析

讨论了恒幅及变幅载荷作用下,拉剪点焊接头的疲劳性能,并应用断裂力学对实验结果进行了分析和整理。对于母材断裂伸长率较大、载荷水平较低的试件,其疲劳寿命较好地符合疲劳损伤累积的线性理论。而伸长率小、载荷水平高的试件则表现出较明显的裂纹扩展特征。实验结果还表明,焊接时由于钢水挤出,在焊点附近形成的“散花”有利于提高疲劳寿命。     

基于MSC.Fatigue的汽车横向稳定杆疲劳可靠性仿真及试验研究

基于传统汽车稳定杆疲劳可靠性设计偏于保守,造成疲劳设计缺乏科学依据、开发周期长、零件过于笨重、疲劳可靠性低等情况,提出将疲劳可靠性方法与疲劳有限元设计方法相结合,利用专业疲劳分析软件MSC.Fatigue,建立汽车稳定杆有限元模型,利用有限元方法计算其最小疲劳寿命和寿命分布,从而得到稳定杆的受力、危险部位、疲劳寿命等情况.稳定杆疲劳试验表明,预估结果与试验结果相吻合,为汽车稳定杆的材料选择、结构优化、疲劳设计提供了参考.     

残余应力对对焊接头疲劳性能的影响

利用线弹性断裂力学（ＬＥＦＭ）理论、迭加原理和有限元分析方法,就残余应力对对焊接头的疲劳性能的影响进行了理论分析。采用有限板中边界裂纹及中心穿透裂纹的Ｂｕｅｃｋｎｅｒ及Ｋａｎａｚａｗａ权函数,计算对应对焊接头中的各种残余应力分布的残余应力强度因子。建立了考虑不同残余应力水平影响的表面裂纹疲劳模型,估算对焊接头疲劳寿命及疲劳强度,并与试验数据进行比较验证。     

某型航空发动机涡轮盘低循环疲劳寿命分析

确定发动机零部件的最大应力应变循环是进行零部件寿命研究的重要内容之一.弹塑性有限元分析常用于计算最大应力应变循环,但是由于各种载荷、约束等条件考虑不全面,得到的应力应变循环往往偏大.同时,某些零部件的瞬态温度场是决定其疲劳强度和使用寿命的重要因素,而获得准确的瞬态温度场是非常困难的.文中对某型发动机的高压涡轮盘进行疲劳试验条件下弹塑性有限元分析,对一台涡轮盘的残余应力进行测试,利用稳态温度场计算涡轮盘危险点最大应力应变循环,并根据弹塑性有限元分析和通过残余应力测试得到的最大应力应变循环进行低循环疲劳寿命预测.研究结果表明,弹塑性有限元分析法预测的寿命偏低,由残余应力可以较准确地确定最大应力应变循环.     

A study on the fatigue life prediction of tire belt-layers using probabilistic method

Tire belt separation failure is occurred by internal cracks generated in #1 and #2 belt layers and by its growth. And belt failure seriously affects tire endurance. Therefore, to improve the tire endurance, it is necessary to analyze tire crack growth behavior and predict fatigue life. Generally, the prediction of tire endurance is performed by the experimental method using tire test machine. But it takes much cost and time to perform experiment. In this paper, to predict tire fatigue life, we applied deterministic fracture mechanics approach, based on finite element analysis. Also, probabilistic analysis method based on statistics using Monte Carlo simulation is presented. Above mentioned two methods include a global-local finite element analysis to provide the detail necessary to model explicitly an internal crack and calculate the J-integral for tire life prediction.     

断裂力学和有限元法在疲劳磨损研究中的应用

综述了近年来国外应用断裂力学和有限元法研究疲劳磨损的进展和现状。主要评述了以线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学理论为基础,借助于有限元法分析疲劳裂纹的萌生、裂纹的扩展方向和扩展速率,以及疲劳磨损机理的热一机械耦合应力分析方法,目前疲劳磨损的研究主要集中于应用断裂力学建立恰当的磨损模型,用有限元法进行参数定量计算和疲劳裂纹行为的数值模拟,但关键问题在于确定合理的有限元分析模型,最后探讨了今后研究的方向。     

基于流固耦合的橡胶O形圈密封泄漏计算方法*

提出一种基于流固耦合的橡胶O形圈静密封泄漏计算方法。对平行平板泄漏模型进行改进,使其适用于通道截面高度可变的泄漏率、介质压力计算;采用有限元仿真方法进行固体力学分析,求解宏观接触压力;采用Greenwood-Willamson模型进行接触力学分析,求解泄漏通道平均高度。基于数值方法研究介质压力、环境温度、表面形貌参数对橡胶O形圈密封性能的影响规律。结果表明,随着介质压力、环境温度、表面高度分布标准差的增大,体积泄漏率逐渐增大。上述数值方法以泄漏率作为表征密封性能的参数,能综合考虑橡胶材料、介质、工况等多种因素对O形圈密封性能的影响,对橡胶O形圈的寿命预测和失效分析更具指导意义。     

基于LabVIEW的桥式起重机金属结构疲劳寿命分析方法

金属结构的疲劳寿命分析方法主要是基于有限元、线性损伤、断裂力学等计算模型。在实际应用过程中需要开发软硬件系统,存在工程量大、模块间兼容性差、适应性不够等缺点,本文基于LabVIEW建立疲劳寿命分析模型来分析桥式起重机箱型梁疲劳寿命。     

O形密封圈接触压力的有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS建立了O形橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析了在空气介质中O形圈和接触表面之间产生的接触压力与O形圈的截面尺寸、内径、压缩率及硬度的关系,并用统计分析法得到了回归方程。该方程描述了不同参数对O形圈所受接触压力的影响,进而可计算理论摩擦力,并可用于O形密封圈相关结构的力学分析及重要场合下O形圈的正确选用。     

压力容器焊缝咬边疲劳裂纹的启裂寿命

针对某企业空气球罐焊缝咬边在压力波动时的受力情况,首先建立带咬边结构的受力模型,利用西田正孝的图表方法和有限元法分别计算咬边引起的弹性应力集中系数,然后计算出咬边尖端的名义应力,进而利用小缺口启裂寿命经验估算式估算咬边的疲劳裂纹启裂寿命。再采用与实物等厚度、与真实咬边等尺寸的模拟试样,进行与实际结构等应力范围条件下的模拟疲劳试验。结果表明,试验寿命与根据经验估算式得到的估算寿命非常接近,从而为咬边疲劳裂纹启裂寿命研究提供了理论依据和试验数据。在考虑一定的安全系数后,对所分析的球罐给出的剩余总寿命为9年,至启裂的剩余寿命为6年。