斗式提升机输送链销轴断裂的分析

通过化学成分、显微组织和裂纹、断口特征的分析以及应力强度校核,对一台输送水泥用斗式提升机输送链销轴的断裂原因进行了综合分析。分析结果显示:失效销轴表面的最大弯曲应力偏大,并且在淬火期间失效销轴会产生微裂纹,在交变应力载荷作用下,销轴表面发生疲劳损伤并最终发生疲劳断裂。建议严格遵照热处理工艺条件操作,避免产生淬火裂纹;通过改造销轴结构或减小工作载荷,降低表面的最大弯曲应力。     

变速器倒挡齿轮疲劳寿命的有限元分析

为了提高某变速器倒挡齿轮的疲劳寿命,利用Hypermesh软件建立其有限元模型,通过有限元软件Nastran对齿根弯曲应力进行静力学强度的分析,得到了倒挡齿轮单齿弯曲应力,并通过理论计算验证了有限元结果的正确性;基于有限元应力分析结果,采用名义应力疲劳分析方法,通过Fatigue软件仿真得出倒挡齿轮疲劳寿命约为;提出氮化处理和喷丸强化方案,仿真结果表明,疲劳寿命有显著提高;同时,采用精密成形技术加工倒挡齿轮,生产实践表明,倒挡齿轮抗疲劳特性有明显提高。     

基于Workbench的碟式分离机转鼓应力等效线性化分析

根据压力容器分析设计标准和分类准则,结合碟式分离机转鼓应力分布特点,对碟式分离机转鼓的应力分类和强度评定问题进行讨论。本文简略介绍了应力等效线性化的基本原理以及应力分类线选择等问题。通过Workbench有限元分析软件对碟式分离机转鼓进行应力等效线性化分析,对各条路径上分离出来一次总体薄膜应力、一次弯曲应力和一次薄膜应力+一次弯曲应力按照对应的失效准则进行校核,得出碟式分离机转鼓在正常工况下运行是安全可靠的。计算得出的转鼓各部件最小安全系数为结构进一步优化提供了理论依据。     

复合应力对接触疲劳的影响

作者采用统计学的实验和数据处理方法,研究复合应力对接触疲劳的影响。实验结果表明,附加拉伸弯曲应力显著地缩短接触疲劳寿命。而压缩弯曲应力的影响,则取决于它的数值大小。较小的附加压缩应力能够增加疲劳寿命,而大的压缩应力将促进疲劳发生。存在一个临界压缩弯曲应力值,此时疲劳寿命为最大值。根据实验结果,作者就通常计算接触疲劳强度所采用的几种决定应力的适用性提出分析和评价。以最大的表面剪切应力作为决定应力更适合于接触疲劳问题,复合应力作用下的接触疲劳裂纹可能发源于金属表面。     

Failure Mode and Basic Characteristics of Compressor Disk and Blade by Swallowtail Connection

分析了非均匀接触下燕尾形榫头连接的应力状态,并借助于模拟试验,提出了非均匀接触导致疲劳破坏的基本痕迹特征。失效源位于叶片叶根截面中间段,裂纹朝叶片最大弯曲应力方向扩展,失效盘片接触处存在局部接触痕迹,接触区附近区域存在有微动损伤迹象。榫横凸缘危险截面可能易于出现低周疲劳断裂。为避免非均匀接触导致的疲劳破坏,盘片燕尾形连接的实际接触面积S应大于Pb/（2σ0.2sinα/2）     

起重机钢丝绳使用寿命的影响因素

起重机的钢丝绳在工作时,常因受到拉应力、接触应力、剪切应力、弯曲应力等多种应力的共同作用而失效。在钢丝绳众多失效形式中,疲劳断丝是主要的失效形式。本文从钢丝绳捻距和滑轮直径2个方面探讨起重机钢丝绳使用寿命的影响因素。 1.捻距 钢丝绳制造时,要根据设计的类型选取合适的钢丝直径、股数、捻距和捻向等参数。所选取参数值的适当与否,将直接影响钢丝绳的使用寿命。     

小型往复压缩机阀片冲击疲劳寿命测试系统的研究和实现

阀片是家用冰箱压缩机的关键易损部件,阀片的寿命主要取决于工作过程中的弯曲应力和冲击应力,阀片疲劳会导致冰箱能耗的增加甚至冰箱不能正常工作.为了研究阀片疲劳失效的规律,需要一套先进的阀片疲劳测试系统.根据阀片正常工作的条件设计了一套基于LABVIEW软件平台的压缩机阀片冲击疲劳寿命测试系统.该系统能够采集阀片测试过程中的声音信号并且对信号进行频谱分析,根据信号频谱特征检测阀片是否疲劳失效,提出的测试系统为压缩机阀片生产厂商和研究者提供了一种测试阀片冲击疲劳寿命的可行方案.     

基于PIPESTRESS的核一级辅助管道疲劳分析方法研究

为防止管道失效,RCC-M规范规定除应考虑自重、压力等载荷变化导致的应力变化外,核一级辅助管道必须考虑热膨胀和热弯曲应力变化对疲劳累积使用系数的影响。重点研究基于PIPESTRESS的核一级辅助管道疲劳分析的基本方法,并以某电站核一级辅助管道为例,通过专用管道力学分析软件PIPESTRESS确定管道在温度载荷(热膨胀、温度梯度和锚固点热位移)、压力载荷和机械载荷等交变载荷作用下各瞬态工况应力变化幅值,采用雨流计数法计算疲劳累积使用系数进行疲劳分析和评定。     

氮化齿轮光弹应力分析

齿轮在工作中主要的失效形式是疲劳点蚀、齿根疲劳折断、胶合和磨损。一般认为宏观应力是其失败的主要原因。因此有必要全面分析齿轮的工作应力状态,尤其是齿轮硬化产生的残余应力的作用。我们根据齿轮氮化和光弹性材料残余应力产生的原因、分布规律及其特点,研究并提出了包括残余应力、摩擦力影响在内的氮化齿轮应力分析的光弹模拟技术,本文利用该模拟技术系统地分析了齿轮的氮化层深度、摩擦系数、齿轮模数和外加载荷等因素对直齿圆柱齿轮接触区应力及齿根弯曲应力状态的影响。     

风电齿轮齿根弯曲应力及裂纹特性分析

以风电齿轮为例,利用有限元分析软件ABAQUS,建立了太阳轮简化力学模型,并进行了齿根弯曲应力的分析计算。分析结果与传统计算方法得出的结果基本一致,从而验证了简化模型的正确性。在此基础上,研究了齿轮齿根裂纹特性,分析了初始裂纹长度和外加载荷对应力强度因子(SIF)的影响。结果表明,随着初始裂纹长度的增加,应力强度因子也随之增加,并且应力强度因子与载荷等比例增加。在初始裂纹长度和载荷相同的情况下,应力强度因子KⅠ远大于KⅡ和KⅢ,即在弯曲应力作用下张开型裂纹为风电齿轮轮齿折断失效的主要原因。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

压弯组合应力下高强钢焊接板表面裂纹疲劳寿命计算

潜艇上浮下潜运动使得其耐压壳承受交变的外压载荷。潜艇耐压壳的疲劳热点为锥一柱过渡结构连接焊缝焊趾处，该处所受的应力特征为压弯组合应力。压弯组合应力下表面裂纹应力强度因子及其疲劳寿命的计算尚无报道。弄清楚压弯组合应力作用下带表面裂纹焊接板试件的疲劳特性对潜艇等结构的疲劳研究是必要的。文中提出用成一定角度的对接焊板试件和轴向加载获得压弯组合应力来模拟潜艇耐压壳锥一柱焊接结合区的应力特征的实验方法。用980高强钢作试件，研究焊趾处预制表面裂缝，并在压弯组合应力为特征的疲劳载荷作用下表面裂纹的疲劳行为。给出高强钢焊趾表面裂纹在压弯组合应力下应力强度因子及其疲劳寿命计算式。该结果可供海洋平台、压力容器及管道的某些受力特征为压弯组合应力的重要结构的疲劳设计时参考。     

228D减速器断轴分析与改进设计

228D减速器皮带式抽油机的主减速传动装置,减速器运行3个月发生高速齿轮轴断裂事故。经查找分析表明,该轴结构设计存在带轮悬臂过长、危险截面处弯矩过大、应力集中突出、疲劳强度的安全系数过低等缺陷及材料金相组织存在魏氏体,都是造成断轴原因。最后提出了改进设计措施。     

带传动设计中几个问题的分析

针对机械设计教材及手册中,对带传动设计计算的一些公式未加证明而不利于理解的现状,对带长和带轮中心距的关系、柔韧体摩擦的欧拉公式、弯曲应力及离心拉应力的计算公式等进行了分析推导,对V带与平带传动能力的比较、带的根数计算等教材中未阐述透彻的问题进行了补充说明。     

齿根有油孔时斜齿轮齿根应力仿真分析及实验

利用有限元与实验研究了一种变速器五挡齿轮的小轮根部带有油孔的齿根弯曲应力的问题.利用三维Pro/E和Pro/Mechanica软件,对该变速箱中的五挡齿轮对建立了多齿对同时空间接触的物理力学模型,并进行了每隔2°来分析各个接触瞬间的齿根弯曲应力以及油孔周围应力的分布情况.在一个完整的啮合过程中,得出有油孔齿轮的齿根部第一主应力最大值比无油孔齿轮的齿根部第一主应力最大值增大了13.68％的结论.从齿轮的弯曲疲劳破坏形式与特点来看,仿真结果与实验结果一致.     

基于BP神经网络的齿轮弯曲疲劳强度极限应力计算

针对齿轮弯曲疲劳强度极限应力计算繁杂、给齿轮强度验算和设计计算带来了很大不便的问题,提出了使用BP神经网络映射齿轮的弯曲疲劳强度极限应力近似算法,以便减少计算规模,提高齿轮设计及验算效率,其映射结果表明,使用该方法求齿轮的弯曲疲劳强度极限应力,是可行的和高效的,能够为齿轮的设计计算和强度验算提供方便。     

残余应力对齿轮弯曲疲劳的量化影响研究

随着风电、高铁、掘进等高端装备对齿轮功率密度、服役寿命等要求的提高,齿轮的弯曲疲劳问题日益显著。为提升齿轮弯曲疲劳性能,通过渗碳热处理、喷丸强化等工艺为齿轮引入较高的残余压应力已逐渐成为工业界的标配。为揭示残余应力对齿轮弯曲疲劳性能的量化影响,在最大主应变寿命预测准则中引入残余应力影响项,通过弯曲疲劳试验确定最优残余应力影响系数,进而采用新的试验数据验证模型的准确性。基于工程应用出发,引入修正应力的概念统一不同残余应力状态下的齿轮弯曲应力-寿命(S-N)曲线,研究结果显示,最大主应变准则中,残余应力影响系数取值为0.15时,可实现较高的寿命预测精度,而修正的S-N曲线中,最佳残余应力影响系数为0.25。研究成果可用于工程实际中齿轮弯曲疲劳快速评估。     

Fretting fatigue behaviour of Ti–6Al–4V alloy under plane bending stress and contact stress

Fretting fatigue tests for Ti–6Al–4 V alloy were conducted by use of the plate fatigue specimen with bolt-tightened shoe on both sides of the plate. It was clarified that the repeated bending stress at the contact area where fretting fatigue failure starts linearly decreased as stress over the contact area increased. Fretting fatigue crack starts from the pit where stress concentrate. The pit initiates when fretting debris were removed from the surface striation formed due to the contact slip movement. The fretting fatigue crack initiation mode was transgranular, while the fretting fatigue crack propagation mode was striation.     

大模数齿条齿根应力计算方法研究及测试*

目前,尚缺乏模数超过50 mm的齿条齿根弯曲应力计算方法。为提高大模数齿条齿根应力计算的准确性,依据齿根疲劳裂纹扩展轨迹对折截面法进行修正,建立新的折-平截面齿根应力计算模型,并首次引入应力渗透因子标识折截面的宽度,采用积分迭代法推导出齿根弯曲应力和齿根压缩应力计算公式。对影响折-平截面法计算准确性的因素进行分析,研究折截面角、应力渗透因子和弯曲力臂长的计算方法;由模型计算得到的齿条齿根截面上各点的应力解析值与有限元计算得到的数值解基本一致。依托三峡升船机齿条试验平台对齿条齿根弯曲应力进行测试,应用最小二乘法拟合出转矩与齿根应力的关系,并得出名义转矩下的齿条齿根应力。将测试值、数值解与解析解进行对比分析,结果表明：折-平截面法的解析解误差约为5%,更接近实测值。提出的折-平截面法可用于齿根应力计算。     

焊接结构疲劳失效的产生原因与预防措施

随着焊接结构的广泛应用,焊接结构的疲劳失效问题越来越受到关注。研究焊接结构疲劳失效的产生原因以及预防措施具有重要意义。本文介绍了应力集中、焊接残余应力、焊接缺陷和金相组织发生改变等引起焊接结构疲劳失效的常见原因,阐述了针对各种原因的预防焊接结构疲劳失效的若干措施,以提高焊接结构的抗疲劳破坏能力。