高强度螺栓疲劳强度计算方法的探讨

详述了VDI2230中关于高强度螺栓的疲劳强度计算方法,与起重机设计规范GB/T3811中对高强度螺栓疲劳强度计算相比较,了解两种计算方法的差异,以便在实际设计中能快速准确地计算和分析高强度螺栓的疲劳强度。     

螺母外形结构对螺栓疲劳强度的影响

应用有限元方法分析螺栓根部轴向应力分布情况，研究由接触载荷所产生的局部弯曲应力对螺栓疲劳强度的影响，在此基础上提出采用新型螺母提高螺栓疲劳强度的方法。     

某轨道车辆阀座螺栓孔强度分析与试验

螺栓孔孔边出现破坏的情况十分常见,但孔边的应力状态复杂,对其进行测量又受到螺栓尺寸上的诸多限制,难以直接得到孔边应力的分布情况。因此,螺栓孔边的强度分析和测试需要有较为合理并且便于操作的评估方法。针对某车辆阀座螺栓孔的实际情况,通过有限元模型计算与实际线路试验的结果的对比分析,提出了一种评估螺栓孔孔边应力的方法,为测量和评价轨道车辆螺栓结构的疲劳强度提供了有益的参考。     

压缩机连杆螺栓联接模糊可靠性设计研究

针对压缩机连杆螺栓时有失效的情况，运用模糊可靠性设计理论对螺栓的强度进行分析研究，找出了螺栓疲劳强度可靠度不足而失效的原因，并提出了解决问题的措施。     

螺栓联接疲劳强度的提高

螺栓联接是一个超静定（静不定）系统，其中各零件所受载荷的分配情况取决于系统中零件的相对刚度。普通结构的螺栓联接系统，由于螺栓、螺母固有的问题，如截面突变、刚性较大等，应力集中非常严重。尤其对于承受重载的重要螺栓联接，更是一个值得注意的问题。这些螺栓主要承受交变应力，破坏形式多为疲劳破坏。为了改善螺栓联接的应力集中状况，提高其疲劳强度，实际应用时可从以下几方面考虑：一、改变螺母及螺栓的结构，以提高系统的柔度普通螺母柔性差，与螺栓联接处各圈螺纹上的载荷分布很不均匀，应力集中严重（见图1），尤其对于图1…     

论高强度螺栓的材料及其强度问题

本文从高强度螺栓的服役条件出发论述了高强度螺栓选材的考虑因素。用低碳马氏体钢和中碳调质钢进行了静拉伸、偏斜拉伸、冲击韧性、疲劳强度和延迟断裂强度等试验。试验结果表明,与中碳调质钢相比,低碳马氏体钢的强度提高1/3以上,同时保持较高的塑性和韧性,螺栓的承载能力提高45～70%,而缺口偏斜敏感性并不显著升高;螺栓的疲劳强度与中碳钢调质态螺栓大体相同：低碳马氏体钢的延迟断裂敏感性比相同强度水平的40Cr钢小,并且在盐水和水中对延迟断裂是不敏感的。因此,选用低碳马氏体钢作高强度螺栓材料,不仅在综合机械性能方向有许多优点,而且其优良的工艺性能更是中碳钢不能比拟的。本文还进行了热处理前和后滚制螺纹对螺栓疲劳强度的影响试验,结果表明,热处后滚制螺纹可有效地提高螺栓的疲劳强度。根据本文的试验结果,作者对低碳马氏体螺栓钢的成分设计作了某些探讨。     

多轴非比例载荷谱条件下高强度螺栓疲劳强度分析

以风机主齿轮箱的箱体连接螺栓疲劳强度分析为研究背景,提出一种在多轴非比例载荷谱作用下高强度螺栓连接疲劳强度的分析方法。该方法基于多轴疲劳理论,将外部多轴非比例的风力载荷谱通过连接箱体模型有限元应力计算及雨流计数处理,转化为螺栓各对应载荷方向上的应力雨流谱,然后在螺栓各计算点处进行各载荷方向上的应力合成,按照德国VDI2230标准的计算方法,结合螺栓材料的应力寿命(S-N)曲线,计算得到螺栓各计算点的疲劳损伤率,最后依据线性损伤累计理论,得出连接螺栓的疲劳安全系数。依据本文中的分析方法编制螺栓疲劳强度计算程序,再以某一型号风机齿轮箱的扭力臂与齿圈连接螺栓为例,计算得到该螺栓在风机20年工作寿命内的疲劳安全系数为1. 819。提出的方法为今后计算复杂载荷工况下的螺栓疲劳强度提供了一个新方向。     

蒸汽发生器人孔焊接密封的螺栓疲劳分析

采用方法简单、操作性好的二维轴对称单元对蒸汽发生器焊接密封结构的人孔螺栓进行疲劳分析,并按ASME Ⅲ-NB标准进行评定。将计算结果进行对比分析,发现螺纹疲劳减弱系数对螺栓疲劳强度的影响非常大。螺纹加工方法和螺纹牙底圆角是影响螺栓疲劳强度的关键性因素。同时,根据分析结果给出了提高螺栓疲劳强度的措施,并针对蒸汽发生器焊接密封结构人孔螺栓给出了处理方法。     

以滚压代磨加工气缸螺栓

本文介绍根据滚压加工的原理，通过气缸螺栓采用以滚代磨的工艺改进，达到了提高螺栓杆身疲劳强度和生产效率的目的．并为高强度螺栓杆身加工开辟了新的加工途径。     

高强度螺栓圆角冷挤压工艺研究

高强度螺栓头下圆角需进行冷滚压强化工艺，以提高螺栓的疲劳强度。通过研究实践证明，滚压前螺栓头下圆角的尺寸公差是影响滚压质量的关键因素之一。本文就滚压前的螺栓头下圆角尺寸公差与滚压变形的关系，研究了确定滚压圆角尺寸公差数值的方法，并给出了确定滚前圆角尺寸公差数值与滚压深度的关系线图。     

某轿车白车身结构强度分析与优化研究

在车辆开发过程中,车身结构强度是评价车辆安全性的重要指标之一。采用有限元分析法来对汽车白车身结构强度进行分析,可以有效缩短汽车白车身研发过程,并优化车身制造成本。以某轿车白车身为研究对象,以车身结构强度及不同工况下乘坐安全性为导向,对轿车白车身结构进行分析,并提出优化方案。首先,采用Hypermesh软件建立了轿车白车身模型;接着,结合轿车实际工程,在制动工况下对车身结构强度进行分析;最后,对安全带固定点以及驾乘座椅连接位置进行应力及变形分析,并对当前白车身提出有效优化方案。结果表明,通过有限元分析,可在保证车身结构强度的基础上实现轻量化,并降低企业生产成本。     

薄壁梁结构的电动汽车车身刚度正向设计方法

汽车车身骨架结构由薄壁梁构成,因此将薄壁梁理论运用到车身正向开发设计中。改进文献中的车身刚度设计方法,推导了包括双力矩和翘曲函数等在内的薄壁结构的14个状态向量与15个截面属性之间的力学关系;建立了包含主断面属性的车身梁单元刚度分析模型和以车身接头为耦合点的整车刚度链力学模型。通过对比相同模型的有限元分析结果以及文献中的刚度链计算结果,验证了提出的薄壁结构车身刚度计算方法的合理性。最后,以车身弯曲和扭转刚度为约束条件,以车身质量为目标函数,运用遗传算法进行求解,得到了比对应文献更好的车身轻量化设计效果。     

客车车身有限元分析

为了研究客车车身在不同工况下的受力和变形,对某半承载式客车车身的结构进行了分析和实体测绘,得到建模的基本数据,通过合理的简化建立了车身三维几何模型。定义了模型单元并对车身几何模型进行了有限元网格划分,定义了边界约束条件,建立了车身有限元模型。在弯曲、扭转、急转、制动4种不同工况下,对半承载式客车车身模型进行了强度和刚度校核。结果表明:该客车车身能够满足强度和刚度设计要求,同时在车身等强度和轻量化设计方面有优化空间。     

电动轿车车身结构静态特性综合评价方法研究

通过电动轿车车身结构强度及车架力流分析,综合评价车身结构的载荷情况;通过车身结构刚度分析及车架承载度分析,全面评价车身结构的整体特性.系统地进行电动轿车车身结构分析,对电动车车身工程有较大参考价值.     

基于梁单元的车身结构性能快速评估系统的开发

采用模板的方法构建了参数化的白车身概念设计线框模型,基于梁单元建立了柔性的车身结构有限元分析模型;建立了基于真实截面形状的参数化车身梁截面库,可直接计算截面的特性参数;实现了单元接头实现了对接头参数化精细模拟,提高了车身结构有限元模型的仿真分析精度;最后以实例的形式给出了该模型和详细车身结构模型的结构仿真分析的结果对比,结果表明采用梁单元模型构建车身结构符合车身设计初期的精度要求,并具有结构简单、计算速度快、易实现参数化等优点,适合在车身设计概念阶段快速评估车身的结构性能。     

Response of a dual triangulate bluff body vortex flowmeter to oscillatory flow

In this paper, on an experimental facility, the measurement characteristics of a diameter 50 mm dual triangulate bluff body vortex flowmeter in steady flow and oscillatory flow were investigated. Then, the Hilbert Huang Transformation (HHT) method was used to assess the anti-interference performances and the vortex street stability in oscillatory flow for the dual triangulate bluff body vortex flowmeter and a single bluff body vortex flowmeter. Offline simulation was carried out on the anti-interference performances of the dual triangulate bluff body vortex flowmeter signal noise in oscillatory flow by the method of the EMD-scales filter. The major findings are: (a) in most case, the EMD-scales filter may be as good at de-noising effect for the dual bluff body vortex flowmeter in oscillatory flow than that for the single bluff body vortex flowmeter in oscillatory flow. The vortex street stability in oscillatory flow for the dual bluff body is similar to that for the single bluff body. (b) In some special case, the EMD-scales filter is unable to play a better de-nosing role for the dual bluff body vortex flowmeter in oscillatory flow. The invalid condition of the EMD-scales filter for the dual bluff body vortex flowmeter in oscillatory flow is different to that of the single bluff body vortex flowmeter and it was advanced in this paper. (C) The vortex street stability for the dual bluff body vortex flowmeter is better than that for the single bluff body vortex flowmeter.     

基于多维度空间耦合的六足机器人步态规划

针对现有机身工作空间求解算法不适用于非平坦地形下六足机器人步态规划的问题,提出一种基于多维度空间耦合算法的机身工作空间求解方法,并将其应用于机器人在非平坦地面运动的步态规划中。将机身工作空间分为三个子空间,解析三个子空间边界方程,耦合得出机身工作空间,在此基础上,解析机身位姿与站立腿关节转角之间的映射关系,完成机身运动规划。仿真和样机实验结果对比表明：与采用传统机身运动规划算法的步态相比,所提方法能够减小摆动腿足端偏移量和机身姿态角变化幅度,并且能够保证机器人具有更高的步态稳定裕度,使机器人获得更好的步态稳定性。     

履带式移动机器人车体跌落碰撞仿真分析

移动机器人本体与地面冲击碰撞过程属于高度非线性结构问题,数值仿真与模拟试验技术为其求解提供了有效的解决方法。文中应用非线性有限元分析法对小型履带式移动机器人机动平台的跌落碰撞过程进行仿真计算。采用ProE软件建立机器人平台机架的三维实体模型,从中获得零件准确的质量、质心位置和惯性矩等计算参数。两侧塑料履带轮和橡胶履带简化成四个超弹性橡胶轮,地面被简化为一刚体材料,地面与平台机体接触刚度川橡胶轮弹性等效代替,忽略箱体上轴孔,对箱体中的零件质量采用等效质量方法分摊到简化的箱体上。利用ANSYS／LS-DYNA模块分析平台在不同高度、不同着地姿态下跌落碰撞过程,获得跌落碰撞过程中的应力、变形值,仿真结果清楚显示出平台本体内部应力、应变及变形随时间变化的详细分布情况。与试验法相比,有限元数值仿真法节省时间、降低费用、提高设计质量。对机器人本体设计、研究工作具有重要的参考意义。     

老人助浴装置的水温控制与管路设计

研究了老人洗浴时的人体适温曲线,并设计老人助浴装置的水温控制管路。通过实验,获取人体洗浴最佳体感温升数据,采用最小二乘法,拟合出人体洗浴适温曲线;根据热力学第一定律,考虑水流速率、热量损失、水比热容、冷热混合水温以及人体最佳体感温升数据等因素,建立热水阀门开度控制模型,结合人体适温曲线,实现热水阀门控制曲线求解;设计水温控制管路,并应用于老人助浴装置样机中。测试结果表明,水温实际变化过程与人体适温控制曲线基本一致,符合人体适温规律,可有效提高老人洗浴舒适性。     

基于刚度灵敏度分析的轿车白车身结构优化

以国内桌型轿车车身为研究对象,建立了车身结构优化的有限元模型.基于刚度准则,在加载工况下对车身进行刚度灵敏度分析.在此基础上利用均匀设计法设计了优化实验.优化结果表明:优化后的车身结构、刚度和灵敏度更为合理,在车身刚度不变的情况下,车身总质量减少了8.9kg.