校车车身悬置横梁强化路耐久性断裂试验研究

为研究某型校车试验场强化路与山区公路可靠性试验阶段出现的车身悬置横梁断裂问题,采集并对比横梁的相对应位置与断裂横梁裂纹附近的应变载荷谱,应用Neuber法则和循环应力-应变滞回环曲线方程,将名义应变历程转换为断裂部位的局部应力-应变响应,根据Manson-Coffin模型修正平均应力对疲劳损伤的影响,并利用INFIELD和LMSTecWare软件计算相对疲劳损伤。计算结果表明,强化路中比利时路的疲劳损伤比例超过70%,是产生裂纹的主要工况,横梁因高应力集中而产生较大应变和疲劳损伤发生振动疲劳断裂,研究结果为横梁的结构改进提供了指导依据。     

重型商用车转向节臂疲劳试验研究

转向节臂是重型商用车转向节的关键零部件,其疲劳性能直接影响整车的可靠性和安全性。对转向节臂疲劳试验输入载荷谱的确定和台架试验进行了研究。通过标定转向直拉杆和采集典型转向工况实车载荷谱确定了转向节臂疲劳试验的输入载荷。根据采集到的载荷谱和疲劳累积损伤等效原则制定了转向节臂疲劳试验输入载荷谱,并据此进行了转向节臂的疲劳性能验证试验。疲劳试验有效验证了转向节臂的疲劳性能,找出了可能出现失效的部位,为转向节臂的改进提供了依据。最后对改进过的转向节臂进行了疲劳性能的台架试验验证。     

基于连续损伤模型橡胶弹性减振元件疲劳寿命分析

基于连续介质损伤力学理论研究橡胶类材料疲劳寿命预测方法,用一阶Ogden应变能函数导出橡胶材料疲劳损伤演化方程,建立以等效应变范围为损伤参量的疲劳寿命预测模型。拟合橡胶材料无切口试样拉伸试验应力应变数据,获得橡胶超弹材料Ogden本构模型参数,通过有限元结构分析得出转臂橡胶球铰在疲劳载荷工况下的主应力分布。应用橡胶超弹材料等效应力计算法则与橡胶材料无切口拉伸试验应力应变数据,提出复杂应力状态下橡胶弹性减振元件等效应变范围计算方法,得出转臂橡胶球铰的等效应变范围。利用所建疲劳寿命模型对橡胶球铰进行寿命分析预测,并通过转臂橡胶球铰台架疲劳试验进行验证,结果显示试验疲劳寿命是预测疲劳寿命的1.96倍,预测精度比较理想。     

采煤机截割部齿轮箱体疲劳失效机理研究

针对采煤机截割部齿轮箱体在使用过程中出现的疲劳断裂问题,考虑由齿轮啮合引起的高频内部激励和由截割煤岩体引起的低频外部激励,进行疲劳失效机理分析。基于箱体力学模型,分析外部激励作用下箱体应力集中部位及应力峰值,并用有限元计算结果验证;力学模型考虑了由齿轮啮合产生的扭矩M_p及轴向力偏心L_0,分析了不同摇臂摆角下M_p和L_0对应力峰值的影响规律;基于采煤机截割实验,分析内部激励作用下箱体局部共振特性;将实测振动信号进行功率谱分析,得到局部共振频率并验证其为箱体固有频率;通过箱体应变模态分析,得到局部共振频率对应振型的应变分布特征并与应力集中部位进行比较。结果表明:M_p和L_0会增加箱体危险截面弯曲拉应力峰值;应力集中部位与局部共振振型应变集中部位基本一致;内部激励激发了箱体15,23和27阶振型的局部共振,拍振现象的产生加剧了箱体疲劳破坏;采煤机截割部齿轮箱体疲劳断裂是由外部激励引起的应力集中和内部激励引起的局部共振共同造成。     

多弯锻件的校正成形工艺

在汽车、拖拉机的配件中,有很大一部分是弯曲件,尤其是转向、制动部件,锻造成形难度较大。如汽车、拖拉机转向系统的左、右转向节臂、前制动臂等件。较典型的多弯件是130型汽车的左转向节臂。现以130型汽车左转向节臂为例,介绍弯曲件在校正模上弯曲成形的工艺以及在其它产品上的推广和应用。     

零件局部应力—应变计算新方法

使用修正Neuber法计算零件缺口根部应力-应变时,计算的精确度主要取决于疲劳缺口系数K_f的正确求解.本文认为K_f是弹性缺口系数K_f、名义应力S及材料循环屈服强度σ_s的函数,并结合实验分析提出了一种新的K_f求解公式.然后把K_f代入修正Neubert式进行局部应力-应变计算,证实新法更接近实际,具有更为广泛的适用范围.     

基于A-F类循环塑性理论的多轴局部应力应变法

提出预测缺口构件疲劳寿命的多轴局部应力应变法.采用Armstrong-Frederick (A-F)类循环塑性理论,描述具有非Masing特性的16MnR材料的循环塑性行为.结合A-F类循环塑性模型和增量式Neuber法,分析比例和非比例加载下缺口根部处的多轴应力应变状态.将局部应力应变应用于基于临界面的多轴疲劳损伤模型,对缺口构件进行疲劳损伤分析和疲劳寿命预测.分析结果表明,基于A-F类循环塑性理论的多轴局部应力应变法,能很好地描述缺口根部处的多轴应力应变状态,疲劳寿命的预测结果与试验数据基本吻合.     

某型飞机单机寿命监控技术研究

用一类疲劳危险部位的寿命代替全机疲劳寿命的方法,对某型飞机的寿命做了定量分析,并基于考虑材料记忆特性的局部应力应变法,对某型飞机的疲劳危险部位进行了标准谱下的寿命计算,计算结果与试验结果较吻合。最后采用局部应力应变法及修正的Manson-Coffin公式,得到了基于飞参数据载荷谱的某型飞机危险部位的实际寿命,并与基于标准谱的疲劳寿命做了对比,为某型飞机的单机寿命监控奠定了基础。     

随机疲劳寿命预测的局部应力应变场强法

在应力场强法研究的基础上，提出了缺口疲劳损伤局部应力应变场强方法，该方法可同时考虑缺口根部局部应力应变梯度对疲劳损伤的影响。通过对缺口件进行随机交变加载下的弹塑性有限元分析，给出一种随机疲劳寿命预测的局部应力应变场强方法，由该法来预测缺口件疲劳裂纹形成寿命，经初步验证，其精度要高于传统的局部应力应变法。     

压力容器用钢的应变极限

为了防止压力容器因过量塑性变形导致结构局部破坏,研究了通用压力容器用钢的应变极限。在研究压力容器用钢延性断裂应变测试手段和分析方法基础上,通过大量缺口圆棒试样的拉伸试验,建立了我国压力容器常用三种材料16 MnR、Q235和0Cr18Ni9钢的应力三轴度系数-断裂应变关系,并将试验结果与美国ASMEⅧ-2 2007应变限制条件进行了比较。结果表明:ASMEⅧ-2 2007标准的应变限制条件适用于我国压力容器标准用碳钢材料,但是不适用奥氏体不锈钢材料;为了提高材料断裂应变的计算精度,并建立我国压力容器用钢的应变限制条件,尚需要进行大量的材料断裂应变测试和研究。     

重载汽车转向节臂的强度分析及结构优化

重载汽车转向节臂结构复杂,承受弯扭组合变形的作用,强度分析至关重要。通过ANSYS软件对汽车转向节臂在承受非线性载荷时进行模拟分析,采用参数化命令得到了转向节臂的等效应力分布规律。通过修改应力值较大区域处的圆弧半径,对转向节臂进行结构优化设计,模拟显示,改进后的结构应力分布较为合理,最大应力值明显减小,为转向节臂的结构设计提供了理论参考。     

多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法

提出一种多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法。首先,通过循环计数方法确定多轴变幅载荷历程的计数循环(反复);其次,通过材料的循环应力应变关系和Neuber法推导出虚拟等效应变与真实等效应力之间的关系,并且分别将拉伸型和剪切型Shang-Wang多轴疲劳损伤参数替换虚拟等效应变幅来求解临界面上的真实等效应力幅;然后,通过真实等效应力幅和Neuber法则计算临界面上真实的拉压和剪切等效应变幅,并运用Manson-Coffin方程分别计算缺口部件的拉压和剪切疲劳寿命;最后,选择拉压和剪切疲劳损伤值中的较大值作为每个计数反复的疲劳损伤,并采用Miner法则进行疲劳损伤累积。缺口件多轴疲劳试验结果表明,采用基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法具有较高的预测准确度。     

转向节疲劳性能与减振器阻尼关系研究

为探明减振器阻尼系数对转向节疲劳寿命的影响规律,以某紧凑型SUV为研究对象,通过对转向节模态分析与测试,建立其柔性体模型与疲劳仿真分析模型;以实车参数建立了整车刚柔耦合多体动力学模型,并以试验场强化路实车采集的轮心六分力和转向节监测点应变信号为基础,应用虚拟迭代法仿真获取了转向节载荷-时间历程(模态位移);应用模态应力恢复法运算分析了减振器在不同阻尼系数条件下转向节的疲劳寿命,探讨了二者的相互关系。研究表明,在兼顾整车舒适性与安全性的阻尼系数范围内,随减振器阻尼系数增大,转向节疲劳寿命先增后减,即影响其疲劳寿命的主要区域损伤面积先减后增,而影响转向节疲劳寿命的次要区域损伤面积始终随着减振器阻尼系数的增大而增大。     

基于弹塑性解析方程的薄片试样低周疲劳试验方法

针对薄片漏斗试样,基于能量密度等效和量纲分析,提出了移幅-载荷幅关系(Relation between displacement-amplitude and load-amplitude, RDL)半解析方程;能量密度等效代表性体积单元(Representative volume element, RVE)的循环等效应力幅、等效应变幅(Cyclic equivalent stress-amplitude and strain-amplitude, CESS)解析方程;漏斗根部材料RVE单轴应变幅(Uniaxial strain-amplitude of material RVE at funnel root, US-R)半解析方程;材料与几何普适的薄片试样低周疲劳试验新方法。针对5种几何尺寸和13种预设材料组合的18种试样工况进行有限元分析,及对G115和16Mn进行薄片试样低周疲劳试验,结果表明,CESS解析方程预测的薄片漏斗试样等效应力幅-应变幅曲线与有限元预设曲线密切吻合,且新试验方法得到的G115和16Mn循环等效应力幅-应变幅关系和Manson-Coffin律与标准圆棒试样低周疲劳试验结果密切吻合。     

基于有限元的多股螺旋弹簧疲劳寿命预测

针对多股螺旋弹簧(多股簧)的疲劳失效问题,以阿联酋某企业使用的特种多股簧为研究对象,通过有限元仿真分析多股簧的应力应变历程并利用子模型技术进行了应力应变的精确计算,通过静态响应试验验证了有限元模型的正确性;进行了钢丝材料试验,结合Manson模型推导出多股簧材料的疲劳性能参数;结合多股簧的应变和疲劳寿命预测模型预测了多...     

PROBABILISTIC METHODOLOGY OF LOW CYCLE FATIGUE ANALYSIS

The cyclic stress-strain responses (CSSR), Neuber's rule (NR) and cyclic strain-life relation(CSLR) are treated as probabilistic curves in local stress and strain method of low cycle fatigue analy-sis. The randomness of loading and the theory of fatigue damage accumulation (TOFDA) are consid-ered. The probabilistic analysis of local stress, local strain and fatigue life are constructed based on thefirst-order Taylor's series expansions. Through this method proposed fatigue reliability analysis can beaccomplished.     

Evaluation method of multiaxial low cycle fatigue life for cubic single crystal material

The coupling effect of normal stress and shear stress on orthotropic materials happens when applied loading deflects from the directions of the principal axes of the material coordinate system. By taking account of the coupling effects, formulas of equivalent stress and strain for cubic single crystal materials are cited. Using the equivalent strain and equivalent stress for such material and a variable k, which is introduced to express the effect of asymmetrical cyclic loading on fatigue life, a low cycle fatigue (LCF) life prediction model for such material in multiaxial stress starts is proposed. On the basis of the yield criterion and constitutive model of cubic single crystal materials, a subroutine to calculate the thermo elastic-plastic stress-strain of the material on an ANSYS platform was developed. The cyclic stress-strain of DD3 notched specimens under asymmetrical loading at 680°C was analyzed. Low cycle fatigue test data of the single crystal nickel-based superalloy are used to fit the different parameters of the power law with multiple linear regression analysis. The equivalent stress and strain for a cubic single crystal material as failure parameters have the largest correlation coefficient. A power law exists between k and the failure cycle. The model was validated with LCF test data of CMSX-2 and DD3 single crystal nickel-based superalloys. All the test data fall into the factor of 2.5 for CMSX-2 hollow cylinder specimens and 2.0 scatter band for DD3 notched specimens, respectively.     

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.     

用局部应力应变法进行高周疲劳寿命预测的研究

概述局部应力应变法的基本原理和目前的使用方法,指出在计算中现行方法对低周疲劳有较好的寿命预测精度,但对高周疲劳寿命预测精度不高.这主要是因为没有考虑应力集中、表面加工状况、尺寸和环境介质的影响.在充分考虑四者之后,对应变寿命曲线的弹性分量进行修正,并推导出高周疲劳下的局部应力应变法修正公式.本方法计算简单、精度高.通过实例对传统局部应力应变法和文中提出的方法进行比较,得出本方法不仅适用于低周疲劳寿命分析,也可用于高周疲劳寿命计算.在工程中有良好的应用前景.     

压缩机螺栓联接结构的有限元模拟及疲劳寿命分析

疲劳破坏是螺栓失效的主要形式之一。应用接触有限元方法,对螺栓联接结构进行了应力分析。通过螺栓材料的疲劳试验,获得了材料的应力应变寿命曲线;采用多轴应变下的局部应力应变方法进行疲劳寿命计算;并研究了螺栓预紧力对螺栓疲劳寿命的影响,提出了延长螺栓寿命的方法。