塔式起重机起重臂疲劳裂纹扩展的机理分析

塔式起重机起重臂下弦杆疲劳裂纹影响因素多,裂纹形成过程复杂。从塔式起重机起重臂的工作载荷和焊接残余应力特征出发,应用断裂力学理论分析了起重臂疲劳裂纹萌生点和疲劳裂纹的扩展过程。针对塔式起重机承受随机载荷的特点,应用时间循环法估算塔式起重机起重臂的疲劳裂纹扩展寿命。研究结果表明:疲劳裂纹在下弦杆与腹杆焊接处萌生;疲劳裂纹扩展的主要原因是交变应力与变幅小车循环次数的累积作用,并为现役塔机的安全评定提供了理论分析依据。     

基于概率断裂力学方法的钢吊车梁剩余疲劳寿命评估

将线弹性断裂力学理论引入到构件剩余疲劳寿命评估中,并推导出变幅应力下构件剩余疲劳寿命公式,由于评估公式中的参数具有很大的不确定性,将其看做服从一定概率分布的统计量,形成基于概率断裂力学的剩余疲劳寿命评估公式。最后,通过实例验证:采用概率断裂力学方法能够对钢吊车梁剩余疲劳寿命做出合理的预测。     

35CrNiMo圆柱齿轮齿根弯曲疲劳裂纹扩展分析及寿命预测

基于断裂力学理论,利用有限元软件Abaqus和FRANC3D对产生裂纹的齿轮进行疲劳裂纹扩展。在齿轮上预置一定形状的裂纹,利用有限元软件计算裂纹前端的应力情况,并计算得出裂纹前端应力强度因子和扩展角度等;并进行下一步的扩展,预测裂纹扩展的轨迹,计算裂纹疲劳扩展速率,以此预测含有裂纹齿轮的剩余寿命。     

采煤机械齿轮的早期断齿及断裂力学计算

本文分析了煤矿机械齿轮早期断齿的原因。指出采煤机械齿轮除了高周疲劳断齿外,当冲击载荷严重及应力很高时,还将产生低周疲劳及超负荷断齿,因此除了按常规计算齿轮的弯曲强度外,还提出了用抗冲击断裂及断裂力学计算,为合理选材、选择最佳热处理工艺提供了依据。对于已出观裂纹的等幅载荷齿轮,可通过断裂力学估算齿轮的剩余疲劳寿命。并对国内采煤机械齿轮的设计加工提出了一些改进意见。     

机械设备焊接结构的疲劳寿命研究

以某厂桥式起重机主梁的危险可见裂纹的研究为例,介绍了一种将断裂力学和有限元分析相结合,对机械设备焊接结构进行疲劳寿命研究的新方法。     

构件疲劳破坏的数值模拟分析

简单介绍了基于有限元分析结果进行疲劳寿命估算的基本理论和思路 ,运用ANSYS程序对一典型构件进行有限元数值模拟 ,得到应力强度因子 ,并进行了疲劳寿命估算。得出不同裂纹长度的应力强度因子幅值、裂纹扩展率和疲劳寿命。分析结果与用解析法的计算结果基本相近 ,同时体现了有限元法在构件疲劳寿命评估和“损伤容限”设计领域的优越性和可靠性     

大型焊接构件疲劳寿命评估系统

运用断裂力学有关应力强度因子理论，提出用断裂率Kt以及载荷率St为失效双判据的缺陷评定图对含裂纹焊接构件进行安全评定。以Paris公式为理论依据，对含裂纹焊接构件剩余寿命预测系统进行了设计和实现。该系统分为4个模块：数据采集模块、裂纹临界尺寸计算模块、FAD缺陷评定模块、安全评定结果输出模块。系统能够根据给定的数据对含裂纹大型焊接构件进行快速有效的评估分析、合理评价以及寿命预测。     

从模型到轧机机架的应力强度因子算式转换方法

以轧机机架模型的试验和数值计算数据为基础,研究了模型的应力强度因子计算式向大型构件转换的方法。给出了机架构件以变形能为参数的应力强度因子计算式。利用此式能较方便地计算出带裂纹机架的应力强度因子值。为用断裂力学方法估算机架的疲劳寿命提供了依据。     

锤杆冲击应力分析与疲劳寿命估算

锤杆中的应力波历程包括锤击和回弹两个阶段,冲击阶段的应力波影响着锤杆的疲劳寿命,它的幅值主要取决于冲击速度和材料性质。就锤杆的使用期而言,其应力波同值呈正态分布,根据断裂力学和Ｍｉｎｅｒ线性累积损伤理论,推导出了锤杆在随机载荷作用下的疲劳寿命估算公式,进行了实例计算和讨论,提出了一些处长锤杆疲劳寿命的建议。图２,参５。     

无限寿命螺栓疲劳失效的试验研究

研究了高周循环螺栓小疲劳裂纹形成和扩展的过程,讨论了结构钢制造螺栓时热轧和调质状态的应力情况,得出了小裂纹尺寸与应力强度因子幅值△K的关系式、疲劳裂纹扩展速度dl/dN和扩展寿命Np的计算式.     

大型矿用挖掘机动臂的裂纹扩展寿命预测

根据矿用挖掘机动臂的结构特点,通过ANSYS workbench对挖掘机动臂进行静力学分析,结合实际确定模拟裂纹的初始位置;利用动力学软件ADAMS对整个挖掘机挖掘过程进行刚柔耦合动态仿真分析,输出动臂危险位置节点的应力时间历程,确定最大应力σmax以及最小应力σmin;采用有限元方法在动臂结构表面模拟半椭圆裂纹的裂纹扩展,并获得不同裂纹尺寸的应力强度因子幅,拟合出其与裂纹尺寸的函数关系。依据疲劳裂纹扩展理论的Paris公式,获得挖掘机动臂的裂纹扩展寿命。     

断裂力学在采矿设备设计、制造和维修中的应用

在重型采矿设备中,经常发生疲劳破坏及伴随的脆性破坏。本文讨论了如何以断裂力学为工具进行裂纹控制和裂纹处理的。提供了一些有关确定特定部件发生脆性破坏方面的资料。利用现有的断裂力学公式,可以估算临界裂纹的尺寸。本文阐述了为成功地应用断裂力学,必须了解的零件中的实际工程应力和所用材料的机械性质。通过计算材料在室温和低于零度条件下的临界裂纹尺寸从量上说明了低温韧性的重要性。了解了断裂力学的应用可能性,设备购买者可更精确地分析一些零件在裂纹容限和预防破坏方面的相对质量。这样,设备用户和制造厂之间的联系就会变得更加确切而有效,从而进一步改进矿山设备的设计。     

乳化液泵阀座拉升器疲劳裂纹扩展有限元分析

基于线弹性断裂力学,采用有限元分析,对乳化液泵用阀座拉升器中疲劳裂纹扩展进行预测,获得Ⅰ+Ⅱ型(张开型+滑开型)混合型裂纹的等效应力强度因子,并应用到Paris公式中,从而求得裂纹扩展增量以及总的裂纹长度；混合型裂纹扩展方向角也可应用Ⅰ型(张开型)和Ⅱ型(滑开型)的裂纹应力强度因子计算得出.分析表明:在裂纹扩展前期,有限元裂纹扩展方向角约与拉升器螺杆轴线成45°的方向,与试验结果吻合度较高.     

激光沉积Ti65钛合金低周疲劳性能

对激光沉积制造的Ti65钛合金进行室温低周疲劳实验,对比研究了高、低功率试样的低周疲劳性能。结果表明,高、低功率试样均表现出循环软化的特征,随着应变幅的增加,试样的软化率在不断提高;相同应变幅下,高功率试样的软化率和疲劳寿命高于低功率试样。通过损伤演化模型对疲劳寿命进行预测,预测结果较为准确,均处于1.5倍分散带以内。低应变幅下,低功率试样疲劳源萌生于气孔缺陷,高功率试样疲劳源萌生于表面裂纹,低功率试样裂纹萌生速度明显快于高功率试样,疲劳寿命更低;高应变幅下,试样具有多疲劳源,疲劳寿命明显下降。不同功率试样的裂纹均以穿晶断裂的形式进行扩展。     

提升容器连接叉的缺陷安全分析

文章应用线弹性断裂力学基本理论和悬挂装置耳孔曲梁计算应力公式,在某载煤重40t特大型箕斗连接叉存在裂纹的状态下,进行了安全性分析和寿命估算,具有较大的实践指导意义。     

钻杆疲劳断裂寿命分析

在Instron电液伺服机上对钻杆钢进行实验及数据处理的基础上,本文从理论上进一步分析了钻杆的断裂寿命,特别是最大挠度位置正处于钻杆薄弱部位(裂纹处)时,最易导致失效.本文一方面抽象了两种裂纹模型及相应的应力强度因子,另一方面借用材料力学和断裂力学导出了弯矩计算式及钻杆疲劳断裂的寿命表达式.对45MnMoB钢所制的φ50钻杆的寿命进行了估算,其结果是令人满意的.     

残余应力场中材料的疲劳行为

从平均应力和断裂力学的观战这了残余应力对材料疲劳极限影响。讨论了在残余压应力场中无限疲劳设计时疲劳极限 的确定和有限疲劳设计时疲劳寿命的预测的判据。     

WK-75型挖掘机动臂的裂纹萌生寿命分析

疲劳破坏是WK-75型挖掘机动臂的主要破坏形式。疲劳寿命主要有两部分组成:裂纹萌生寿命,裂纹扩展寿命。工程实际中通常将疲劳寿命等同于裂纹萌生寿命。为研究动臂的裂纹萌生寿命,首先通过有限元法对处于危险工况下的动臂做静力学分析,接着对挖掘机挖掘物料的过程做刚体动力学分析,获得动臂上相应位置的载荷谱。最后,通过疲劳分析软件fe-safe对静力学分析结果与刚体动力学分析结果进行处理,获得使动臂产生裂纹的疲劳载荷谱,最终估算出动臂的裂纹萌生寿命。     

钻杆的疲劳寿命计算

采用断裂力学理论，对表面半椭圆、表面线性、深埋椭圆以及深埋圆形等４种裂纹钻杆的临界裂纹尺寸和疲劳寿命进行计算，并通过实例说明严格检验钻杆和减小弯曲应力对提高钻杆使用寿命的重要性。     

焊接结构疲劳性能仿真实验研究

分析目前焊接结构的研究状况,采用断裂力学的方法,对焊接结构疲劳性能进行评估,通过求解裂纹前缘应力强度因子,确定裂纹前缘的扩展速率,从而对焊接结构进行裂纹扩展实验。建立焊接结构的疲劳裂纹模型与裂纹前缘的奇异单元模型,实现仿真实验。发现不同的初始裂纹对焊接结构的疲劳寿命有着不同的影响,形状比大的裂纹扩展相对较快;应力强度因子随着裂纹的扩展有逐渐变大的趋势,但是变化逐渐缓慢。