柴油机高压油管加速载荷谱编辑研究

针对高压油管耐久性试验耗时长的特点,研究高压油管加速疲劳试验在振动试验台上的应用。基于损伤等效原则,提出振动疲劳加速载荷谱编辑方法并对高压油管实测载荷谱进行编辑。对比加速载荷谱与原始载荷谱作用下高压油管疲劳寿命,验证加速载荷谱编辑方法及其在振动试验台上应用的可行性。结果表明：柴油机高压油管疲劳失效属于高周疲劳,其所受载荷中存在大量小载荷循环,将小载荷循环进行删除可保证在失效位置及失效形式一致的情况下,极大程度地缩短疲劳试验时间和成本。     

内部激励下高速列车齿轮箱振动行为及轴承载荷特性实验研究EI北大核心CSCD

内部激励是影响高速列车齿轮箱振动及齿轮箱轴承动载荷的重要因素。借助齿轮箱传动系统试验台架,在多种扭矩与转速工况下,开展了高速列车齿轮箱箱体振动响应及齿轮箱轴承载荷测试试验。对各工况下齿轮箱不同部位的振动信号进行分析,发现特定转速下的齿轮啮合频率能够激发齿轮箱箱体的模态共振,而扭矩能够影响系统的频响特征。对加速工况下的齿轮箱振动加速度进行了阶次跟踪,并通过基于阶次的工作模态识别方法获取了齿轮箱箱体的模态参数,发现齿轮箱的工作模态振型导致了齿轮箱在不同转速下振动行为的差异。通过对比不同工况下齿轮箱振动加速度均方根和实测轴承载荷变异系数,建立了齿轮箱轴承载荷动态特性与齿轮箱振动行为间的对应关系。     

发动机振动对排气歧管低周疲劳寿命影响研究

发动机排气歧管在动态热负荷与整机振动载荷耦合作用的恶劣环境中工作,在热负荷单独作用时其部分区域就已经发生塑性变形,而整机振动载荷的耦合作用将使其疲劳失效问题更为严峻。为量化整机振动载荷对排气歧管低周疲劳损伤的影响,以某三缸增压发动机为研究对象,首先,基于流固耦合方法获得了排气歧管在标定工况和怠速工况下内外流场的换热边界,并联合增压器、催化器等部件温度和换热边界对两工况下排气系统的温度场进行计算。然后,根据温度场计算结果,耦合螺栓预紧力的作用,对怠速工况下的弹性应力场以及标定工况下的弹性和弹塑性应力场进行了计算,并基于标定工况下的弹塑性应力场,应用模态瞬态动力学对标定工况下的整机振动载荷作用下的动应力进行分析。最后,依据标定和怠速工况下的弹性应力场、标定工况下的动应力场结果,参照发动机低周疲劳试验标准分别建立了排气歧管常规高温低周疲劳与整机振动-热耦合低周疲劳分析模型,引入Neuber准则对两者的载荷谱进行应力-应变修正后采用主应变法进行疲劳寿命评估。结果表明：排气歧管疲劳破坏风险点主要位于高温拉应力区域,叠加振动载荷会使整体疲劳寿命下降接近25.2%,部分区域下降幅度甚至高达57%。研究结果为排气歧管整机瞬态振动-热耦合低周疲劳寿命预测提供了一定的理论依据和参考。     

振动信号频谱相对幅值的计算方法研究

针对高速列车振动信号因速度变化而导致的谱密度参数幅值不一致问题,提出一种振动信号谱密度相对幅值的计算方法.该方法通过希尔伯特变换对振动信号求取瞬时相位,并对信号相位曲线进行傅里叶谱计算,求取振动信号的归一化谱密度,将列车在不同速度集下的振动谱密度统一起来.通过仿真测试和列车在160,200,250km/h速度集下的实测齿轮箱振动信号频谱相对幅值计算,表明该方法在列车不同速度下结果具有良好的一致性,受噪声影响小,较好反应列车的真实运行状态,具有一定可靠性.     

车辆悬架零部件载荷谱提取方法研究

优选载荷谱提取方法是提高汽车悬架零部件疲劳性能分析精度的关键。基于此,以某紧凑型SUV和某中级轿车为测试车型,通过实车试验场强化路面和室内振动台架试验采集得到轮心六分力和悬架多个监测部位的加速度、位移响应信号;实测整车参数并在ADAMS软件中建立整车刚柔耦合动力学模型;采用虚拟迭代法和约束加载法对多种振动台工况进行仿真,获取整车模型中监测点响应数据;在时域和均方根值两方面对比分析车身和悬架监测点的仿真与实测曲线。研究表明:约束加载法更适用于高频率、低幅值振动工况;虚拟迭代法相比约束加载法适用范围更广、仿真精度更高,但更耗时;同时,通过试验场搓板路和长波路工况验证了上述结论,分别使用虚拟迭代和约束加载两种方法提取了转向节载荷谱,基于伪损伤值分析了结果差异,并且发现约束加载法提取的载荷谱分析转向节疲劳寿命较虚拟迭代法保守。     

石油钻机井架载荷谱的编制

载荷谱是进行机械结构强度试验和疲劳损伤研究的重要依据,而井架本身承受随时间变化的动载荷作用,加之各钻井工况承载变化不一,建立符合钻井实际的载荷时间历程成为进行瞬态分析和疲劳损伤研究的需要。通过实测钻机井架在钻探过程的大钩载荷,运用极值统计分析方法,建立最大载荷概率分布模型,运用疲劳载荷谱的编制方法,完成了井架正常钻探时的载荷时间历程的编制,并获得了可用于试验加载的程序载荷谱。编制的程序载荷谱包含了所有钻探作业工况,反映了井架真实承载环境,可用于钻机井架的瞬态分析和疲劳损伤研究,并大大简化了计算过程,提高了井架动力分析的可靠性。     

扭力轴多工况二维随机疲劳载荷谱的编制

扭力轴用来减轻自行火炮在行驶过程中地面对车体的冲击。针对扭力轴扭矩载荷谱多工况和非对称的特点，进行单一工况雨流法计数载荷循环、单一工况载荷的分布规律与检验、各工况频次向寿命周期扩展、载荷分级与级循环次数的计算、载荷谱列表。编谱过程基本上包括了多工况非对称型载荷编谱的所有步骤，对编制其它受多工况非对称型载荷的构件的疲劳载荷谱也有参考价值。     

全承载大客车底架动态载荷谱分析

针对全承载式大客车底架设计的需要,在底架后悬和发动机附近选择3个测点。分别在阻隔带路况和小鹅卵石路面进行行走测试,提取大客车底架动态应变的时间历程数据,并利用雨流计数法对实测数据作载荷谱的应变频次分析,得到3个测点两种路面的载荷谱的应变大小和变化规律。发现行驶状态的变换引起应变载荷波动,基本不改变载荷幅值频次分布规律,这表明不同的路面等级将引起底架不同程度的疲劳损伤。测试结果为全承载式大客车底架的设计、仿真与试验提供技术基础。     

载荷谱直线段的等效载荷

本文分析计算了双对数坐标下载荷谱线段等效载荷。等效载荷依赖于于这段载荷谱及疲劳寿命曲线的斜率。对于比疲劳寿命曲线更陡的某段载荷谱，等效载荷偏向最大的谱载荷。在这种情况下，最大应力部分对损伤产生较大的影响。误差研究表明，在损伤计算中用阶梯函数代替连续的载荷谱所产生的偏离或误差具有疲劳寿命曲线方程的指数形式。     

基于实测载荷谱和仿真载荷谱的底盘疲劳分析及对比

由于实测载荷谱存在应用范围小,需要改制骡车进行试验采集,且成本较高的特点,从而促进了基于虚拟路面的仿真载荷谱获取技术的发展,仿真载荷谱既不受骡车限制,且成本也低。以实测载荷谱为基准,验证了基于3D虚拟路面的仿真载荷谱的精确性和实用性。建立某试验场共振路2的3D虚拟路面和某车型整车多体动力学模型,获得仿真载荷谱;将六分力传感器实测的载荷谱与仿真载荷谱进行时域、频域和损伤的对比,验证了仿真载荷谱的精确性;对底盘部件疲劳仿真分析下的损伤进行对比,发现两种载荷谱下的疲劳损伤分布趋势完全一致,摆臂与转向节的最大损伤比值分别为1.79和2.43,验证了3D虚拟路面和整车多体动力学模型构建方法的正确性,以及基于3D虚拟路面提取的疲劳载荷谱的工程实用性。     

高速动车组构架载荷特征研究

高速动车组转向架构架不仅承受和传递来自一系和二系悬挂系统的载荷,而且承受来自电机、齿轮箱以及牵引制动等部件产生的载荷,因此,这些载荷引起的构架结构疲劳可靠性受到广泛关注,但这些与构架结构可靠性密切相关的载荷却少有研究.该文提出解耦和降维法识别某型高速动车组构架轴箱弹簧垂向载荷、定位节点横向载荷、电机垂向和横向载荷、齿轮...     

直升机尾减速器机匣疲劳试验方法研究

根据减速器机匣疲劳损伤应力循环的动、静应力包罗线方法确定了疲劳试验加载方案;根据设计载荷谱或飞行实测,确定各载荷作用点的状态载荷并编制了疲劳试验谱;根据减速器机匣的受力形式,完成减速器机匣疲劳试验装置的设计。结果表明,该试验装置既可以考虑高频动载荷的影响,又能简化疲劳试验的加载程序,明显缩短了疲劳试验的周期。     

直升机旋翼轴载荷测量试飞研究

为实测及研究飞行状态下的直升机旋翼轴弯矩、扭矩及拉力,提出一种旋翼轴飞行载荷测量方法。首先对旋翼轴应变电桥的布局进行分析,解决弯矩、扭矩及拉力应变电桥耦合的问题;然后通过载荷地面标定试验及飞行试验,动态同步实测不同飞行状态下的旋翼轴载荷,并对飞行数据的有效性进行验证;最后根据实测的试飞数据,对旋翼轴受载严重的试飞科目平飞、斜坡着陆、俯冲拉起进行分析。结果表明:旋翼轴拉弯扭应变电桥的解耦方案可行,旋翼轴飞行载荷测量方法可靠,实测数据准确,旋翼轴载荷的分析可为旋翼轴载荷谱的编制、结构改型及寿命评估提供依据。     

随机载荷作用下疲劳寿命分布预测模型

为了研究构件在随机载荷下的疲劳寿命分布,建立疲劳寿命分布预测模型.应用雨流计数法,将随机载荷-时间历程处理成以载荷幅值和均值为随机变量的二维联合概率密度函数,得到构件的二维疲劳载荷谱.从Miner累积损伤的定义出发,分析了累积损伤分散性的来源.以此为基础,通过建立等幅疲劳中值Sa-Sm-N曲面,提出了基于二维载荷谱的疲劳寿命分布预测模型,当累积损伤的概率分布已知时,可以估算出构件的疲劳寿命分布,进而得到零件在任一时刻的可靠度.最后,给出了一个具体应用实例.结果表明所提出的疲劳寿命分布预测方法具有较好的工程实用价值.     

基于机车车轮的动态疲劳可靠性研究

 随着火车速度的不断提高,对火车走行部件的疲劳可靠性要求也越来越高．根据疲劳寿命预测理论,建立了某机车车轮受力危险点在不同路况下的疲劳寿命曲线．以实测数据和有限元分析所得数据为基本参数,采用线性累积损伤法则和Monte-Carlo模拟,对车轮在等幅载荷和随机载荷谱共同作用下进行疲劳寿命预测,得到了车轮在不同路况下可靠度随路程变化的关系曲线．为火车的安全性维护提供了理论依据,对火车的安全运行有重大的实际应用价值．     

热声载荷下薄壁结构非线性振动响应分析及疲劳寿命预测

基于时域分析法研究了金属薄壁结构在热声载荷下的非线性振动响应特性,并采用四种应力寿命模型预测了薄板梁的热声疲劳寿命。以典型薄板梁为研究模型,首先研究了单一噪声激励下薄板梁的时域响应特性及热载荷对其响应特性的影响机理,并仿真分析了薄板梁在热声激励下的非线性响应特性。在此基础上,运用雨流法统计了薄板梁根部的应力响应,并基于Miner线性累积损伤理论采用Goodman、Morrow、Walker和修正Walker应力寿命模型预测了薄板梁在不同工况下的热声疲劳寿命。研究结果表明：薄板梁的热模态基频在其热声疲劳问题中起主导作用;薄板梁热屈曲后的非线性跳变响应将增大应力幅值,从而严重削弱结构的预期寿命;噪声载荷是影响屈曲前薄板梁热声疲劳寿命的主要因素,而热载荷是影响屈曲后热声疲劳寿命的主要因素。因此在薄壁结构抗热声疲劳设计中必须重点考虑热声载荷联合作用的影响。     

虑车轮多边形演化的动车组轴箱轴承载荷及寿命分析

以某型250 km/h级动车组为研究对象,考虑轴箱轴承的时变刚度特性、轮对轴箱与轨道的柔性,建立了轴 承?车辆?轨道刚柔耦合动力学模型,研究了实测车轮多边形演化下轴承滚道载荷与疲劳寿命的发展规律,揭示了车 轮多边形对轴承载荷的影响机理。结果表明,随着运营里程的增加,车轮多边形磨耗幅值总体上不断增大,导致轴 箱轴承外滚道接触载荷最大值与8和9号滚道的接触载荷标准差均呈现增长趋势;轴承每千米的损伤值也会不断增 大,最高可达1.4×10?7,额定寿命则会不断减少;车轮经过镟修后,外滚道最大接触载荷降低了14%,9号滚道载荷 标准差降低了56%,轴承每千米的损伤值降低了39%,故及时镟轮可以明显改善滚道载荷环境,延长轴承寿命。此 外,当车轮多边形通过频率与钢轨局部弯曲模态产生耦合后,轴承载荷会更加恶劣。因此,针对该型动车组,在运行 1.5×105 km后,应适当增加车轮不平顺的检测频次,并重点关注14,15,25和26阶多边形磨耗幅值。     

时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承振动特性分析

基于滚动轴承动力学理论，建立了时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承非线性动力学方程组，采用Gear Stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解，就球轴承的结构参数和工况参数对球轴承振动特性的影响进行了分析。结果表明：时变载荷激励下球轴承的振动响应频率以时变载荷频率为主，表现出强迫振动，且振动速度幅值远高于恒定载荷下轴承振动速度幅值；结构参数中，原始径向游隙对球轴承振动特性影响显著，采取零游隙或负游隙能够有效地抑制时变载荷对轴承的冲击；保持架兜孔间隙对轴承振动影响较小，存在最优的保持架兜孔间隙使得保持架振动最小；考虑时变载荷的影响，对空调滑片式压缩机用球轴承施加0.3%～0.6%额定动载荷的轴向预紧力可实现降低轴承振动目的。     

随机载荷下疲劳寿命预估计算方法研究

分析了一种用于随机载荷下零构件疲劳寿命预估的有效计算方法。引入材料所吸收的弹性应变能和塑性应变能等参量，在等能量损伤法则下推算出稳态条件下随机载荷的等价常幅应力，适用于结构设计阶段和改进阶段或应力响应时间历程无法实测的情况。     

行星轮不均载的行星齿轮箱振动信号模型EI北大核心CSCD

行星齿轮箱有多个行星轮构成的平行传动路径可以分担输入的扭矩负载。行星轮之间的载荷分布不均会降低效率和加速疲劳。为了充分揭示行星轮载荷分布不均的故障特征,建立了行星轮不同载荷分布情况下的振动信号模型;推导出傅里叶频谱,说明行星轮载荷的不均匀分布会引起附加的信号频率成分,并可能导致系统固有频率的偏移;总结了输入扭矩和行星轮位置误差的严重程度对信号频谱结构的影响。仿真和实验结果与理论模型较好吻合。