二维随机载荷作用下疲劳寿命的研究

基于Goodman公式和Miner损伤定则,提出了一种考虑载荷均值影响的二维随机载荷作用下疲劳寿命的计算方法。在此基础上以幅值和均值均符合正态分布的随机载荷为研究对象,推导出了其当量载荷的概率密度函数和等效载荷的数学模型,采用Gauss-Legendre求积公式进行积分运算,对该载荷作用下的疲劳寿命进行了研究。分析了等效载荷随载荷均值和幅值不同分布参数变化而变化的规律,并与不考虑载荷均值的一维随机载荷作用下的等效载荷进行了对比。研究结果表明：载荷均值μm的正负变化对等效载荷产生明显的影响,负的μm导致等效载荷降低,甚至低于一维随机载荷作用下的等效载荷;而正的μm会导致等效载荷迅速增大以至到远大于一维随机载荷作用的等效载荷;当μm=0时,二维随机载荷则略高于一维随机载荷作用的等效载荷。     

随机载荷作用下汽车驱动桥壳疲劳寿命预估

运用三维造型软件Pro/Engineer建立某型商用车驱动桥后桥壳的实体模型.依据有限元基本理论,在MSC.Patran中进一步建立该桥壳的有限元模型,利用有限元分析系统MSC.Nastran进行桥壳的应力分析和模态分析.同时建立与该桥壳相匹配的某型商用车的整车多体动力学系统模型,并进行在不同等级的虚拟路面上的整车动力学分析,得到作用在桥壳弹簧座上的随机载荷历程.综合有限元分析获得的应力结果和以上所得到的随机载荷历程数据,利用专业级疲劳分析系统MSC.Fatigue,进行桥壳整体基于S-N法的单事件和多事件复合工况下疲劳性能分析,给出桥壳疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值.通过与台架疲劳试验的桥壳失效情况相对比,预估结果与试验结果一致.     

随机载荷下疲劳寿命估算的简便方法

针对工程实际中复杂随机载荷下疲劳寿命较难估算的情况，将载荷谱近似处理及利用剩余疲劳强度的概念。分别对窄带随机载荷以及缺乏工作载荷谱下的随机载荷的疲劳寿命进行了估算，方法简便，具有较强的工程实用性。     

随机载荷循环作用下的机械结构疲劳寿命预测模型

基于名义应力法建立了随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型。分析了结构所受循环载荷作用的不确定性特征,在以循环载荷作用次数为寿命度量指标框架下,运用概率加权法和线性Miner累积损伤法则,分别建立了疲劳寿命与应力之间关系分别服从指数函数和幂函数两种形式时,随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,并运用所建立的模型对某转动轴的疲劳寿命进行了预测研究。     

随机载荷下疲劳寿命的估算

复杂随机载荷下疲劳寿命的评估，一直是工程上所关心的问题之一。在设计阶段，通常难以确定详细的应力历程，因而也无从进行循环计数和累计损伤。本文基于传统的疲劳设计思想和概率分析方法，综合考虑平均应力的影响和疲劳寿命固有的分散性，研究了宽带随机载荷作用下疲劳寿命的估算问题     

基于二维载荷谱的疲劳寿命估算

在随机疲劳载荷作用下．应用雨流计数法建立二维疲劳载荷谱,将随机载荷-时间历程处理成以载荷幅值和均值为变量的二维联合概率密度函数：通过建立等幅疲劳中值Su-Sm-N曲面,应用Miner线性疲劳累积损伤理论,提出了基于二维载荷谱的疲劳寿命估算方法？最后,给出了一个具体应用实例,计算结果表明,应用二维疲劳载荷谱进行疲劳寿命计算较一维载荷谱更为合理,具有较好的工程应用价值。     

两级载荷作用下疲劳损伤状态的试验研究

以按高－低和低－高顺序作用的两级循环载荷下的疲劳损伤累积试验为基础，详细考察与分析了疲劳损伤的演化规律及状态特征，指出了目前常用的各种累积损伤模型的缺陷，提出了应用对其应用范围进行严格限制的建议。     

服从正态分布随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验研究

根据齿轮传动过程中普遍承受的高斯分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下全寿命齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变差系数高斯分布载荷谱下齿轮弯曲强度的R-S-N曲线。试验结果证明,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命低于由疲劳载荷上限值取为载荷谱均值的恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命,因此,如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的齿轮的弯曲疲劳寿命是非常危险的。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。结果表明,理论分析结果与试验结果基本相符。     

随机载荷作用下结构低周疲劳可靠性研究

将影响结构低周疲劳寿命的不确定因素视为随机变量,基于可靠性分析理论,从概率论和数理统计的角度出发对随机载荷作用下的结构低周疲劳进行了可靠性分析.利用Neuber法得到低周疲劳结构的随机应力和应变响应.将随机载荷作用下的结构低周疲劳表示为材料参数、结构尺寸、载荷等随机变量的函数,并推导出了功能函数对随机变量偏导的表达式.算例显示了该方法的有效性和适用性.     

汽车疲劳试验研究中的极值载荷

讨论了如何由较短的实测载荷时间历程来推断汽车整个寿命期内的最大载荷,以及在典型工作环境中,如何估计实测载荷时间历程的最短里程。以国产汽车的实测结果为例,讨论并比较了从累积频次分布的外延来进行极值推断和利用极值分布进行极值载荷推断这两种方法。以第二种方法精度较高,而且可以得出极值载荷的出现概率。     

考虑小载荷强化的汽车构件疲劳累积损伤试验研究

给出了材料和结构在累积损伤的同时还具有强化作用的S—N曲线方程，并建立了程序载荷谱下产生损伤的同时还具有强化作用的疲劳累计损伤模型。为了检验所建立模型的正确性和准确性，以某汽车前梁和车架为例，设计了两种不同载荷组合，进行了两级循环载荷疲劳试验。试验结果和所建模型估算结果表明，该模型不但能够估算疲劳极限以下载荷的强化和损伤，还能估算疲劳极限以上载荷的强化和损伤。     

底盘构件多轴随机载荷下高周疲劳准则研究

为探明汽车底盘构件在随机载荷下多轴高周疲劳准则的应用方法与寿命预测规律,以某品牌B级轿车为研究对象,通过采集试验场强化路轮心六分力信号,建立了整车多体动力学模型,应用虚拟迭代法获取转向节与其他零件连接点的载荷时间历程;建立转向节有限元模型,通过模态仿真与试验验证了有限元模型的准确性;提取了von Mises应力下寿命值...     

Fatigue Life Prediction under Service Load Considering Strengthening Effect of Loads below Fatigue Limit

Lightweight design requires an accurate life prediction for structures and components under service loading histories. However, predicted life with the existing methods seems too conservative in some cases, leading to a heavy structure. Because these methods are established on the basis that load cycles would only cause fatigue damage, ignore the strengthening effect of loads. Based on Palmgren-Miner Rule （PMR）, this paper introduces a new method for fatigue life prediction under service loadings by taking into account the strengthening effect of loads below the fatigue limit. In this method, the service loadings are classified into three categories： damaging load, strengthening load and none-effect load, and the process for fatigue life prediction is divided into two stages： stage I and stage II, according to the best strengthening number of cycles. During stage I, fatigue damage is calculated considering both the strengthening and damaging effect of load cycles. While during stage II, only the damaging effect is considered. To validate this method, fatigue lives of automobile half shaft and torsion beam rear axle are calculated based on the new method and traditional methods, such as PMR and Modified Miner Rule （MMR）, and fatigue tests of the two components are conducted under service loading histories. The tests results show that the percentage errors of the predicted life with the new method to mean life of tests for the two components are –3.78% and –1.76% separately, much lesser than that with PMR and MMR. By considering the strengthening effect of loads below the fatigue limit, the new method can significantly improve the accuracy for fatigue life prediction. Thus lightweight design can be fully realized in the design stage.     

随机振动下隔振器中圆锥螺旋弹簧的疲劳分析

文中针对某电子设备上隔振器中圆锥螺旋弹簧在耐久试验中发生多次断裂的问题展开了研究。由于圆锥螺旋弹簧的非线性,无法进行模态分析和随机振动分析,因而依据加速度等效的原则将随机振动分析等效成静力分析,用有限元分析软件ANSYS Workbench得出圆锥螺旋弹簧的应力值。利用PSD频域分析法和"高斯三区间法"进行疲劳计算,经过几次迭代计算得出最优的弹簧材料参数和直径尺寸。按照仿真分析和疲劳计算结果设计的隔振器目前已顺利通过了耐久试验。     

键合金丝的振动疲劳损伤研究

以键合金丝为研究对象,基于显微测量数据利用多项式函数拟和的方法获得了描述金丝形状的数学函数,并建立起其有限元模型。模态分析结果表明,键合在刚性基础上的金丝的基频为4923 Hz,在航空电子设备振动能量集中的2 000 Hz频段内没有模态;进一步的应力分析表明,键合金丝最脆弱的方向为其所在平面的法向;损伤分析结果表明,给定的随机振动载荷不会对所研究的金丝造成损坏。     

基于应力场强法的随机载荷作用下转向节疲劳寿命预估

利用多体动力学理论建立了双横臂悬架系统的刚柔耦合动力学模型,采用国家B级路面谱进行模拟激励,得到了汽车转向节的六分力时间历程。结合转向节有限元模型,获得了转向节实时等效单元应力,通过统计确定了最易疲劳的损伤区域。运用应力场强理论来计算应力场强,并使用雨流计数法进行了统计,综合计算了转向节的疲劳寿命。结果显示,连接车轮横臂处最易发生疲劳破坏,特定条件下的疲劳循环寿命为2.4×107次。     

基于非线性累积损伤的随机振动疲劳寿命分析

预测承受随机载荷结构件的疲劳寿命是一个复杂的问题,应用Miner线性损伤准则经常会得出偏于冒险的寿命预测。非线性累积损伤理论考虑了加载顺序对疲劳寿命的影响,精度更高,但计算繁琐,且未能用于频域寿命计算。文中给出了一种基于非线性累积损伤的随机振动疲劳寿命分析方法,该方法将频域疲劳寿命的预估结果平分为若干段,考虑顺序效应对每一段结果进行修正并叠加,得到修正的振动疲劳寿命结果,通过简单试验件试验验证了该方法的准确性,对于某加筋板结构在动力学准确建模、多轴应力等效的基础上进行寿命估算,结果证明了方法的有效性和工程可用性。