等幅载荷下的有限寿命疲劳设计方法

本文论述了等幅载荷下的有限寿命疲劳设计方法,研究了非对称循环下的疲劳寿命估算方法和疲劳强度评价方法,推导出了各种非对称循环下的疲劳强度判据和计算应力表达式。并用４种零件进行疲劳试验,对提出的疲劳强度评价方法的精度和安全性进行了验证。     

球囊扩张式冠脉支架的动静态扩张过程的变形机理研究

研究冠脉支架在压握收缩、压握卸载、自由扩张、球囊卸载等植入过程的静态扩张变形强度和在冠脉内受到脉流循环载荷时的疲劳强度。建立冠脉支架系统的有限元模型,全面考虑冠脉支架、压缩壳、球囊和冠脉血管之间的相互作用,定量评价冠脉支架的静态强度和疲劳强度。为了检验冠脉支架受到脉流循环载荷时的疲劳强度,将冠脉支架植入到人工血管中,实施加速寿命疲劳试验。试验结果表明,支架结构完整,支架表面无破损和裂纹等失效形式。所提出的冠脉支架系统的有限元建模方法,将为冠脉支架的优化设计与失效评价提供可靠的科学依据。     

一种地铁ATC天线支架结构改进设计

分析了地铁ATC天线安装支架焊缝出现开裂和动应力较大现象的主要影响因素。采取改进设计ATC天线安装支架结构的方式,降低焊缝区域应力,提高ATC天线安装支架疲劳寿命。运用ANSYS进行了静强度和疲劳强度计算,根据静强度应力云图和疲劳强度Goodman曲线进行对比分析。分析结果表明:在同样加载条件下,改进后的ATC天线安装支架焊缝出现开裂和动应力较大处的最大应力大为改善。     

球囊扩张式冠脉支架的弯曲疲劳寿命

为了揭示冠脉支架植入术中支架发生断裂的原因,研究支架承受脉搏疲劳载荷的弹塑性变形基本理论和耦合接触弯曲疲劳寿命,采用Roark应力应变方法,基于美国材料与实验学会ASTM(American Society for Testing and Materials)的F2477–07标准,提出了支架耦合扩张变形的弯曲疲劳寿命测试方法。研究支架耦合接触的血管模型建立的关键技术,提出脉搏载荷加速弯曲疲劳实验方法,重点研究了血管模型的建立、载荷定义、生理条件、测量方法、性能评价等关键技术。测试6种冠脉支架的弯曲疲劳寿命,分析支架在弯曲变形过程中发生断裂的原因,揭示了支架结构尺寸、力学性能和材料特性对其疲劳寿命影响的规律。     

曲轴疲劳强度分析

建立双点压力机曲轴的三维模型,通过有限元软件对其进行强度和刚度分析,为疲劳分析做准备。再根据材料QT750-4的S-N应力寿命曲线,对曲轴进行疲劳强度分析,计算出曲轴的疲劳寿命和累计损伤等,同时对曲轴在无限寿命下和超负荷工况下的疲劳强度进行分析对比。通过不同的工况,对曲轴的受载进行分析,为曲轴的设计提供全面参考,减少繁琐的疲劳试验,节约设计成本。     

CRH3型动车组车轮的疲劳寿命分析

为了真实计算动车组车轮疲劳寿命,在分析国内外车轮相关标准的基础上,提出了利用车轮静强度分析和有限元名义应力方法的高速动车组车轮强度的分析方法.基于UIC510-5标准,确定了车轮强度分析的计算载荷工况,利用有限元静强度分析方法对CRH3型动车组车轮进行疲劳强度评价,结果表明机械载荷工况下车轮强度满足要求;最后基于线性损伤累积法则,利用有限元名义应力方法和ANSYS/WORKBENCH得出车轮的疲劳寿命预测图及安全系数图,计算结果满足疲劳寿命要求,为动车组的安全性维护提供了理论依据,对动车组的安全运行有极强的实际应用价值.     

随机应力谱下构件疲劳可靠性分析的Miner准则--寿命分布函数法

基于随机应力谱下的Miner准则和寿命分布函数，提出了一种随机应力谱下构件疲劳可靠性分析模型——Miner准则一寿命分布模型。该模型首先考虑构件疲劳强度影响系数，对材料的p-S-N曲线进行修正，以得到构件的p-S-N曲线；然后利用Miner准则导出构件在随机应力谱下的疲劳可靠寿命表达式，由疲劳寿命的概率分布函数，并考虑构件疲劳强度影响系数的随机性，求得构件在随机应力谱下给定疲劳寿命时的疲劳可靠度。     

汽车钢圈轮辐裂纹成因分析及优化设计

钢圈对汽车行驶的安全性起着重要的作用。某新型钢圈在弯曲疲劳试验中,在未达到设计使用寿命要求时,轮辐表面就出现了裂纹。为找出裂纹形成原因,在有限元软件中建立钢圈弯曲疲劳试验有限元模型,并分析了钢圈的应力状态及其对疲劳强度的影响。在控制应力幅和最大切应力不超过许用值的条件下,采用正交试验的方法优化轮辐横截面的几何参数。改进后钢圈的疲劳寿命分析表明,借助正交试验可有效改进钢圈的结构,从而增加钢圈的疲劳寿命。     

基于等效结构应力法的镁合金接头疲劳寿命预测

针对镁合金焊接结构疲劳强度评估方法不全面的问题,在等效结构应力法的研究基础上,提出了镁合金焊接接头疲劳寿命预测方法。基于 200 余个包含不同特征的镁合金接头疲劳试验数据,采用有限元数值模拟,计算试件接头焊趾处的等效结构应力。结合 ASME 标准中对曲线拟合的规范,进行镁合金接头寿命曲线拟合,得出了预测疲劳寿命的常系数 C d 和 h 。将拟合结果与铝材的疲劳寿命曲线进行对比,结果表明,镁合金接头在 1×10^7?次循环下的疲劳强度约为 31.6 MPa ,同等条件下约为铝材疲劳强度的 82% 。该镁合金接头疲劳寿命预测方法可用于评估镁合金结构疲劳强度是否满足轨道车辆车体结构使用需求。     

非对称椎动脉支架变形机理的有限元分析

利用有限元方法研究一种非对称结构椎动脉支架的动静态耦合扩张过程。应用ABAQUS软件分析支架在静态变形过程中的应力应变变化规律;计算支架径向回弹率、轴向缩短率、左右端扩张不均匀性等生物力学性能,以及模拟分析支架在脉动循环的血压下的疲劳强度,并用Goodman准则评价支架的疲劳寿命。结果表明:支架各项力学性能都在临床允许的范围内,由Goodman评价准则发现最危险点分布在支撑体过渡圆弧的内侧,且在材料疲劳极限安全区域内,在相当10年寿命内整个结构不发生断裂。该结构支架为椎动脉狭窄的支架介入研究提供良好的参考。