多轴载荷下的无限寿命疲劳设计方法与设计数据

本文论述了多轴载荷下的无限寿命疲劳设计方法。提供了对称循环和非对称循环下的弯扭复合疲劳设计公式和三轴应力疲劳设计公式。并出了弯扭复合应力下的试验数据和疲劳设计数据。     

橡胶衬套多轴载荷疲劳寿命预测

研究单轴及多轴载荷应力状态下最大主工程应变、最大主对数应变、最大主Green-Lagrange应变、最大主Euler应变和八面体切应变峰值等五种损伤参量的计算方法,发现在有限元分析时只需输出危险区域的变形梯度张量即可计算出五种损伤参量的值。基于疲劳裂纹萌生理论以及哑铃形橡胶试片的疲劳试验数据,分别以上述五种损伤参量建立寿命预测模型,用拟合优度值衡量五种寿命预测模型的准确性,其中以八面体切应变峰值为损伤参量的寿命预测模型拟合优度值最大。基于疲劳裂纹扩展理论以及单边缺口、纯剪切试片的裂纹扩展试验数据,建立疲劳寿命预测模型;分别用基于八面体切应变峰值为损伤参量的寿命预测模型和基于裂纹扩展理论的寿命预测模型对同一衬套产品进行寿命预测,对比两种寿命预测模型的预测效果;研究发现,以八面体切应变峰值为损伤参量的寿命预测模型具有更好的预测效果,预测寿命在实测寿命的三倍分散线附近。     

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。     

椭圆方程式的多轴疲劳寿命预测模型

建立一种椭圆方程式的多轴常幅疲劳寿命预测模型,该模型采用临界平面概念,以临界平面上的最大切应变幅和法向应变程作为基本参数,并引入最大等效应力来考虑非比例循环附加硬化的影响。对该模型的理论分析表明,在单轴拉伸及单轴扭转应力状态下该模型能退化为常规的疲劳应变寿命模型,具有很好的兼容性。采用现有的304不锈钢和S45C钢材料的多轴疲劳试验数据对该模型及其他几种经典的多轴疲劳寿命模型进行寿命预测分散带及标准差的对比,结果显示该疲劳寿命预测模型的寿命分散带和标准差最小。分析表明,所建立的疲劳寿命预测模型可同时适用于多轴比例与非比例循环加载,且具有较小的寿命分散带和标准差,预测精度高,材料适用范围较广,计算方便可行。     

多轴载荷下基于权平均最大剪切应力临界面的疲劳寿命预测方法

提出一种基于权平均最大剪切应力临界面的疲劳寿命预测方法.首先,基于改进的Wang-Brown多轴计数法,提出了一种多轴载荷下临界面的确定方法,该方法通过权平均所有计数反复中具有较大法向拉伸应力的最大剪切应力平面的位相角来确定整个载荷历程的临界面,提出的权函数定义为各个计数反复中的剪切应力范围与所有反复中最大剪切应力范围...     

多轴载荷作用下减振器耐久性试验载荷谱编制

传统的减振器耐久性试验只考虑减振器的垂向载荷,对于水平力的加载没有统一的标准,导致试验结果不准确,针对该问题,结合实测用户道路载荷,提出了一种考虑多轴载荷作用的载荷谱编制方法。为了分析某型轿车出现减振器失效漏油的原因,采用低频信号叠加高频信号的方式构建载荷谱,运用半功率带宽法和最大线速度原理确定低频及高频信号,并进行了垂向力及水平力同时加载的减振器台架耐久性试验。试验结果表明,在水平力作用下减振器寿命受到较大影响,且失效里程与调查结果基本吻合,由此说明所编制的耐久性试验载荷谱能够较为准确地复现减振器的实际工作情况,可为减振器的设计和改进提供技术支持。     

多轴载荷下橡胶球铰的疲劳优化方法的研究

以某型橡胶球铰为研究对象,提出了一种结合开裂能理论和优化理论的橡胶元件的疲劳优化方法。该方法使用开裂能预测橡胶结构的疲劳寿命,利用应力作为结构优化参量,以疲劳寿命结果指导橡胶结构优化,实现了橡胶弹性元件结构的理论优化和疲劳寿命预测,并为缩短橡胶弹性元件的结构开发周期提供了工程指导意义。     

多轴载荷对疲劳裂纹的影响

针对振动疲劳试验的载荷加载方式问题,比较分析了传统振动试验台的单轴载荷依次加载和目前的多轴振动台的多轴载荷同时加载对疲劳裂纹应力强度因子的影响,揭示了多轴振动载荷同时加载对疲劳失效具有更高的激发效能。     

汽车控制臂后衬套台架试验疲劳寿命分析

实现多轴工况下的橡胶部件的疲劳寿命预测具有重要意义,对橡胶衬套的台架疲劳试验寿命进行预测,研究和分析实现衬套多轴疲劳寿命预测的一些关键问题。进行衬套部件的台架疲劳试验,获得了部件的试验疲劳寿命。选定疲劳损伤模型,进行橡胶材料的疲劳寿命测试,拟合模型参数;使用有限元仿真和线性叠加法计算得到衬套在台架疲劳试验中的应力和应变响应;对衬套的台架试验疲劳寿命进行预测,分析损伤参数、载荷相位、线性叠加等因素对疲劳寿命的影响。结果表明,该文的材料疲劳试验方法和寿命预测方法能够较好地预测橡胶衬套台架疲劳寿命;对于台架试验工况,损伤参数对寿命影响不大,载荷的相位对寿命影响较大,线性叠加引起的误差不大。     

多轴低周疲劳载荷下应用von Mises及Tresca准则的寿命预测研究

在应变控制比例与非比例载荷条件下,应用ｖｏｎＭｉｓｅｓ及Ｔｒｅｓｃａ屈服函数分别结合Ｍｒｏｚ多表面强化模型研究了０８Ｘ１８Ｈ１０Ｔ不锈钢材料的低周循环特性。给出０８Ｘ１８Ｈ１０Ｔ不锈钢在柢周多轴应变控制加载条件下用能量理论进行了寿命预测及其试验验证。应用Ｔｒｅｓｃａ屈服函数结合Ｍｒｏｚ多表面塑性流动理论进行寿命预测能够很好地描述试验结果,应用ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ屈服函数结合Ｍｒｏｚ多表面塑性流动理论在工程计算中进行寿命预测,简便易行。     

汽车摆臂断裂失效分析

通过宏观分析、金相检验和力学性能检测等方法,对汽车摆臂断裂原因进行分析。结果表明:由于铸造工艺问题,该摆臂球化分级严重衰减,造成零件力学性能以及疲劳耐久性能大大降低,当零件受到较大外力时发生断裂。     

面心立方晶体单晶材料多轴低周疲劳寿命的估算方法

用立方晶体单晶材料的等效应变和等效应力作为参量,考虑正交各向异性材料偏轴受载时存在正应力和切应力的耦合效应,引入k参量描述非对称循环载荷对疲劳寿命的影响,建立工程上实用的幂函数形式的面心立方晶体单晶材料多轴低周疲劳寿命预测模型.将立方晶体单晶材料屈服准则及其弹塑性本构模型集成到ANSYS软件中,对DD3单晶合金在680℃温度下的低周疲劳缺口试样进行非对称载荷循环应力应变分析.对不同的模型参量进行多元回归相关分析,发现用立方晶体单晶材料等效应变和等效应力作为模型参量拟合的回归曲线的相关系数最大,κ参量与循环次数之间呈幂函数关系.利用CMSX-2镍基单晶合金薄壁圆筒试样的拉一扭循环载荷低周疲劳试验数据和DD3镍基单晶合金缺口试样的低周疲劳试验数据对模型进行验证,试验所得数据分别落在2.5倍和2.0倍偏差分布带内.     

联合循环机组中的汽轮机高中压外缸体猫爪负荷分配

以GE公司9F系列蒸汽联合循环机组中的汽轮机缸体为例,简述了造成汽轮机高中压外缸体猫爪载荷分配不均匀的原因,提供了安装时猫爪载荷分配控制的一种方法,避免运行时因猫爪载荷分配不均而引起机组振动。     

控制臂失效分析

针对某车型控制臂衬套前端开裂,采用材料理化分析、断口形貌分析和CAE模拟分析手段,找出控制臂衬套前端开裂是因为异常受载,并提出解决方案。     

车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法*

提出多载荷时间历程的外推方法,给出车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法。基于载荷时间历程的雨流计数矩阵,利用二维核密度估计方法(Kernel density estimation, KDE),提出在多载荷时间历程输入条件下的外推方法;应用平均应力修正公式、累积损伤理论和等效损伤准则,根据外推载荷数据,给出疲劳试验程序谱的编制方法;结合动车组车下设备线路测试数据对外推方法进行验证,编制了车下设备承载结构疲劳试验程序谱,并分别使用疲劳试验程序谱和振动测试数据对承载结构进行疲劳强度计算。数据外推结果表明：多载荷时间历程外推方法计算的损伤与实际载荷损伤误差为3.6%,大的扩展倍数下KDE可以给出低周、大幅值载荷;疲劳强度计算结果表明：由于KDE外推产生了大幅值载荷,疲劳试验程序谱计算的损伤比振动测试数据计算的损伤增加了43.8%,所以,在进行疲劳试验载荷谱编制时,需要计算可能出现的大幅值载荷。此研究为其他结构程序载荷谱的编制提供借鉴案例。     

基于道路载荷谱的某车型上控制臂结构优化

针对某车型上控制臂在路试工况中发生弯曲变形,在此工况下对该部件进行动态道路载荷谱测试,提取上控制臂动态载荷数据。结合CAE分析表明,上控制臂在路试工况中存在失稳现象。提出上控制臂4种结构优化方案,并对比CAE屈曲分析结果得出优选方案。优化后结构为上控制臂两侧增加翻边且板厚由7mm减至5mm,最后经过路试工况验证,使用效能可靠。     

基于动态载荷的变速器疲劳试验台控制系统设计

分析了汽车行驶工况,根据汽车发动机的瞬态工况计算出机械式手动变速器的动态载荷,以此设计出加载试验台控制系统。试验台利用工业PC进行现场数据采集,监视系统运行状态,通过CT—NET总线实现工业PC与CT变频器之间的通讯,CT变频器软PLC进行电机实时控制,模拟动态载荷并实时加载。     

风电轴承多工况试验载荷谱的编制

首先采用雨流计数法统计分析单一工况载荷幅值、均值的循环作用次数,根据相关系数优化法得到单一工况载荷幅值的概率分布函数,同时通过波动中心方法获得单一工况载荷均值的波动中心;再采用加权方式确定多工况载荷幅值的复合概率分布函数以及载荷均值的总波动中心.将载荷幅值作用次数扩展为10(6)次,进而得到载荷幅值不等距8级载荷谱,将该幅值的8级载荷谱叠加于均值的总波动中心编制成风电轴承多工况试验载荷谱.试验载荷谱既保留了多工况原始工作载荷的母体特性,又使轴承的试验加载成为可能.