某机载雷达天线端轴断裂原因分析与结构改进

某机载雷达天线在耐久振动试验中,调心轴承处的端轴出现了断裂现象。文中利用宏观断口观察、化学成分检验及金相组织检验等手段,对断裂的端轴进行了全面分析,并通过有限元仿真得到了断裂端轴的应力分布。结果表明,断裂端轴的化学成分及晶体结构符合规范要求,断裂端轴的最大应力水平大于材料的疲劳极限是断裂的主要原因。针对端轴的断裂原因,对端轴的结构进行了改进,最后通过有限元仿真和耐久振动试验验证了端轴结构改进的有效性。     

汽车后悬架拖曳臂台架疲劳试验失效分析及其改进

为解决某SUV后悬架拖曳臂台架试验耐久失效故障,首先建立后悬架系统有限元分析模型,根据悬挂系统耐久试验装置及其失效工况,在轮心处沿着纵向施加6 000 N,对其进行强度分析,以此确定应变片测试位置。然后基于胡克定律对测试数据进行处理计算,得到测试点的应力值,与有限元模型进行对标分析,分析结果表明两个应变片测试点的台架试验结果与有限元分析的误差率分别为4.5%和5.1%,因此该有限元模型具有很高的准确性。再基于对标成功的有限元分析模型,约束车身所有自由度,在轮心位置施加以纵向力12 000 N,分析结果表明拖曳臂的最大应力为397.3 MPa,并且其应力集中位置与裂纹源一致。通过在开裂的螺栓孔处焊接大垫片,改进之后拖曳臂的最大应力为313.74 MPa,其较改进之前降低了21.1%。最后基于Miner线性损伤理论和Ncode软件对拖曳臂原始方案和改进方案进行分析,其最大损伤值分别为2.3和0.9,相应的拖曳臂疲劳寿命提高了60.9%,改善效果非常明显,其最大损伤值位置也与失效件裂纹源位置相吻合,并且其改进方案最终顺利通过了悬挂系统的台架耐久试验验证。     

某机载雷达螺栓断裂原因分析

在某机载雷达的可靠性鉴定试验中,连接雷达与可靠性试验工装的螺栓发生了断裂.文中通过螺栓断口形貌观察、螺栓化学成分检验及螺栓金相组织检验等,对断裂螺栓进行了全面的分析,并通过有限元仿真模拟了该雷达在可靠性试验工况下断裂螺栓的应力分布.结果表明,断裂螺栓的化学成分及金相结构符合标准要求.螺栓断裂的主要原因是安装螺栓时施加的...     

大型风力机桨叶螺栓断裂失效分析及优化研究

针对某风场风电机组桨叶螺栓批量断裂的问题,为分析其是否由于疲劳损伤导致的断裂,采用了有限元仿真和现场实验测试对比分析的方法,研究了桨叶螺栓连接系统的刚度行为和桨叶螺栓的疲劳寿命。将桨叶螺栓疲劳寿命计算结果与桨叶螺栓断口分析相结合,确认了桨叶螺栓断裂原因是由疲劳损伤所致;提出了降低桨叶螺栓刚度以改善其疲劳寿命的方法,设计了细杆螺栓优化方案并进行了现场实施与验证。研究结果表明:桨叶螺栓疲劳断裂位置主要集中在前缘±45°范围以内,与仿真分析结果一致;改进后的细杆螺栓方案使得桨叶螺栓的应力幅值下降13%左右,现场应用明显改善了桨叶螺栓断裂情况。     

转向系关键部件的动态特性及耐久性分析

针对电动助力转向机横拉杆外接头及球头销断裂失效问题,利用有限元和试验方法对横拉杆外接头模态参数进行了分析,并验证仿真模型。然后利用用户道路载荷谱推导得到编制载荷谱,在LMS virtual.lab中运用疲劳求解器FALANCS完成对横拉杆外接头壳体和球头销的疲劳特性预测,仿真结果与球头销台架试验疲劳寿命结果一致,疲劳寿命循环次数都在30万次左右。表明采用LMS virtual.lab对疲劳寿命进行仿真运算具有较高可信度,可以为转向系其他部件的疲劳耐久提供指导。     

反对称双犬骨螺栓连接强度可靠性仿真

为了确定反对称双犬骨螺栓连接件结构破坏起始位置和静强度可靠性。采用ABAQUS有限元软件建立连接件模型,分析紧固孔孔周应力分布;根据有限元计算结果,采用改进均值法和响应面法进行静强度可靠性仿真,同时对仿真结果进行比较。     

运用ANSYS的复杂受力螺栓组联接失效分析

针对某自动扶梯驱动基座的T型螺栓组联接断裂失效问题,运用ANSYS workbench有限元分析软件建立其有限元模型.采用以螺栓中心点等效应力作为判定每条螺栓承担载荷的方法,结合事故过程和现场情况,对两种不同工况下的螺栓组联接进行静力学分析.结果表明,失效原因主要是螺栓防松脱措施不当,部分螺栓松脱后导致其他螺栓承担载荷严重不均,承担载荷较大的螺栓杆或螺栓头局部区域等效应力超出材料的屈服极限而断裂失效.断裂螺栓及断裂位置均与事故现场情况符合,验证了有限元分析的正确性,也以量化的方式论证了事故原因.     

基于ANSYS的被联件刚性对螺栓强度影响的研究

为研究螺栓强度的影响因素,以某工程机械安装螺栓及其被联接件为例,利用有限元软件ANSYS进行仿真分析,计算了不同被联接件刚度下螺栓的应力、应力幅,并结合应力试验,验证了所建立的有限元模型的准确性和适用性,再通过疲劳试验验证了螺栓所受应力幅与其疲劳寿命的对应关系.结果表明:被联接件刚度越好,螺栓所受应力幅越小,其疲劳强度越小,疲劳寿命越长.     

机载装备紧固螺钉强度分析与设计改进

为了解决某机载装备内部滤波器模块的紧固螺钉在耐久随机振动过程中发生的断裂问题,对紧固螺钉开展了强度校核和应力仿真分析,给出了机载装备小尺寸螺钉在耐久随机振动中剪切应力和挤压应力的估算方法,并应用ANSYS Workbench仿真软件对紧固螺钉在振动过程中的受力情况进行了仿真分析。强度校核和仿真分析结果对比表明,螺钉承受的剪切应力和挤压应力均高于许用限值,在振动中存在断裂风险,与试验现象吻合。依据螺钉强度校核和仿真分析结果,在紧固螺钉的螺纹直径方面进行了设计改进。经整机试验验证,改进后的紧固螺钉可满足耐久随机振动试验的强度要求,改进措施有效,表明文中给出的强度校核和仿真分析方法具有一定可信度,可作为类似结构的设计参照。     

汽车车轮弯曲疲劳试验分析研究

针对车轮动态弯曲疲劳试验, 对车轮结构在三种作用力( 螺栓预紧力、离心力和试验弯矩)下的应力分布情况,分别进行有限元分析,可以有效反映离心力对车轮结构应力分布的影响,以及动态弯矩作用下车轮结构的危险点和应力分布的变化情况.结构危险点的计算应力反映该处的应力集中程度.进行螺栓孔变形试验,验证螺栓预紧力作用下螺栓孔变形量的有限元计算结果.对车轮结构危险点进行静态和旋转一周的实验应力分析,验证动态弯矩有限元分析结果.分析表明,采用材料线性有限元分析并不能有效模拟螺栓孔变形量,离心力对车轮结构应力分布影响不大,可以忽略,动态弯曲疲劳试验中,车轮结构各点承受的是非对称应力循环,弯曲试验的动态弯矩有限元分析能较好地模拟出车轮结构的应力水平,给后续的疲劳寿命分析提供更可靠的依据.     

角接触球轴承保持架柔性多体动力学分析

考虑套圈、钢球和保持架的结构弹性变形与动态接触关系,建立了角接触球轴承柔性多体接触动力学有限元仿真模型。在不同引导游隙、转速和径向力下,运用ANSYS/LS-DYNA仿真分析了角接触球轴承的动力学性能,以及保持架的动态冲击应力和稳定性。计算讨论了角接触球轴承的动态接触应力,获得了保持架的角速度、动态冲击应力、质心运动轨迹等仿真结果,它们与理论计算结果具有较好的一致性。结果表明,球轴承运动速度的变化对保持架的动态冲击应力和稳定性的影响较大。     

轴承套圈沟道强化研磨加工中碰撞数值模拟分析

针对球轴承套圈强化研磨加工过程中的钢球与沟道的碰撞,采用ABAQUS软件建立了三维有限元模型,利用ABAQUS/Explicit显式算法进行动态数值模拟,从系统能量转换、表面强化及表面残余应力3个方面进行了分析。结果表明:强化研磨加工能够改善轴承沟道表面性能,产生有利于延长轴承寿命的表面残余压应力。     

高水头水轮机球阀压力试验封头受力分析

以某高水头水轮机球阀压力试验封头结构为研究对象,介绍了球壳与锥壳组焊式压力试验封头的各组成部分,并利用有限元方法对其进行受力分析。利用应力线性化方法,提取了高应力区域组焊钢板的最大平均应力,并依据相应的应力考核标准对结果进行考核。     

Proof testing of ceramic femoral heads for hip joint implants

A proof test procedure for the rejection of defective ceramic hip ball heads in the production line is presented. The procedure consists of applying a load to each ceramic ball head. This load, being somewhat higher than the maximum physiological load, should not cause any damage in cases where the highly stressed areas are free of flaws. In this procedure, a polymer ring is positioned inside the ball head bore between a socket and the head of a tie bolt. Once the tie bolt is pulled downwards, the ring creates a radial pressure on the inner bore surface of the ball head. With an iterative approach based on finite element analysis, the proof test design was optimized in order to obtain a stress distribution in the ball head similar to that resulting in in vivo conditions. The calculated results were validated by strain gauge measurements performed on an assembled proof test apparatus. Several polymers were considered for the ring. Ultrahigh-molecular-weight polyethylene (UHMWPE grade RCH 1000) showed the best durability properties and lowest wear rates. The requirement to perform 1000 reruns without significant reduction of stress in the ball head was fulfilled. Although other proof test procedures for ceramic femoral heads already exist, the procedure presented in this article shows advantages concerning maintenance and operating costs.     

高速超高速混装陶瓷球轴承结构参数的设计研究

定义轴承结构参数中的最佳球径、危险球径和许用球径等概念，基于轴承拟静力学理论，引入Matlab软件计算高速超高速混装陶瓷球轴承不同工况下各定义球径与载荷、转速的关系曲线；用Hertz接触问题的有限元法分析方法，得到高速下球径与外圈接触应力的数值解。上述理论方法为开展高速超高速混装陶瓷球轴承乃至于普通轴承的结构参数设计提供依据。     

基于ANSYS／LS—DYNA的陶瓷球轴承仿真与分析

陶瓷球轴承以其自身特点广泛应用于机械、机床、精密仪器、船舶、航空等方面,为了更好的发挥陶瓷球轴承特性．以B7005C滚动轴承为例,运用ANSYS／LS—DYNA软件,建立了陶瓷球轴承的实物模型与有限元模型,实现了陶瓷球轴承的试算与相关参数的显示运动学仿真,分析了陶瓷球轴承运动过程中的转速、载荷、时间与应力、应变、加速度、载荷、振动之间的关系,结果表明,与已有的滚动轴承运动的理论和实际情况基本吻合。     

基于CATIA V5的割缝筛管参数化建模与有限元分析

在介绍了采用CATIA软件对割缝筛管进行参数化建模和应力分析方法的基础上,结合实际完成了某割缝筛管的建模与有限元分析,并将分析结果与国外实验数据作了比较。结果表明,采用CATIA软件作为建模和有限元分析工具,将割缝筛管的三维建模与有限元分析两项工作在一个系统中完成,可以避免接口传递可能产生的数据误差,提高了割缝筛管设计与分析的质量和效率。     

碟式分离机转鼓应力的无线测试与仿真对比研究

针对碟式分离机转鼓在运行情况下应力测试难的问题,在碟式分离机转鼓试验台上,对两种不同的结构(单个转鼓和转鼓组件)开展了无线动态应力测试,并结合有限元仿真进行了对比研究。采用Wi Fi无线通讯技术进行电阻应变测试实验,直接获得不同位置不同转速下的转鼓内壁应力应变数据,并与行业标准JB/T 8051-2008《离心机转鼓强度计算规范》和有限元仿真分析得到的结果进行对比分析。研究结果表明,将有限元法的计算结果和实验数据进行了比较,两者基本吻合;空转鼓旋转时,转鼓组件鼓壁内的环向应力大于单个转鼓鼓壁内的环向应力,而且随着分离机转速的提高,两者相差越大;单个转鼓的应力情况跟规范基本吻合,说明直接使用规范中的公式会有一定偏差。     

某雷达天线骨架仿真与测试分析

天线骨架是雷达接收、发射、天馈分系统的基础部件,为整个天线系统的主承力结构。风载荷是天线骨架需要承受的主要外负载。文中采用有限元方法对天线骨架在自重和风载荷组合作用下的刚强度进行了仿真分析,然后考虑风载荷的作用对天线骨架进行了实际力学试验,并对仿真设计计算进行了验证分析。结果表明：有限元分析结果能基本反映结构的整体应力水平和变形趋势,该分析方法能够很好地用于天线骨架的设计。试验中对风载的模拟加载方法,可供天线骨架的风载试验参考。     

微型汽车驱动桥壳强度及疲劳寿命分析

对微型汽车桥壳进行理论上的受力分析,计算出其在极限工况下的应力分布,同时对桥壳进行静强度分析,结合理论计算结果验证有限元模型的准确性.在此基础上进行疲劳寿命分析,得出桥壳潜在的危险位置,进行疲劳台架试验验证疲劳分析的准确性,仿真与试验结果一致,说明仿真分析能够在桥壳的设计和试验阶段提供一定的参考,缩减产品开发周期,减少试验次数.