基于ANSYS的20CrMnTi齿轮的疲劳寿命分析

利用有限元软件ANSYS对材料为20CrMnTi的直齿圆柱齿轮进行仿真分析,计算出了齿轮的弯曲应力。同时与传统方法计算出的弯曲疲劳强度进行比较分析,并利用疲劳损伤理论来预测齿轮的疲劳寿命。     

基于ANSYS/FE-safe的桥式起重主梁疲劳寿命分析

为研究桥式起重机箱型主梁的在随机疲劳载荷下的疲劳特性,采用有限元软件,对其在五种典型工况下结构的静力特性进行了分析。分析结果显示,该主梁结构在其1/2跨附近的腹板与下盖板角焊缝处以及横向加筋板与腹板连接处焊趾处两个位置易产生应力集中,形成疲劳裂纹。采用多载荷步瞬态分析的方法确定该起重机主梁在完整工作循环下的应力热点区域关键节点的应力变化曲线及相应的载荷谱。基于有限元分析结果,利用FE-safe软件计算其在各载荷时间历程下的疲劳寿命分析,并结合统计数据估算其疲劳寿命。     

铜合金的疲劳寿命预测

采用平面弯曲疲劳试验,测定了C1100P-1／4H纯铜和C2801P-1／4H黄铜的S-N曲线。结果表明,实验铜合金没有疲劳极限。随外加交变应力增大,疲劳寿命缩短。在相同外加应力条件下,轧制态合金的疲劳寿命高于退火态合金的疲劳寿命。利用Manson—Coffin法则和塑性应变幅与疲劳循环次数的理论关系,通过计算得到了铜合金的理论S-N关系曲线,与实验结果吻合较好,表明该理论S-N关系曲线可用来预测铜合金的疲劳寿命。     

基于工业CT的材料疲劳寿命预测

在分析材料的工业CT图像基础上,提出了一种疲劳寿命预测方法。在该方法中,首先将裂纹的萌生、扩展过程分为显微尺度细观裂纹、CT尺度裂纹和宏观裂纹三个阶段;然后采用不同的裂纹萌生、扩展标准对材料疲劳寿命进行预测;最后相加各阶段预测寿命,得到材料疲劳寿命。与疲劳累积损伤理论法、名义应力法等相比,该方法预测的材料疲劳寿命具有较高的精度。     

连续管疲劳寿命模型建立及疲劳寿命预测

基于疲劳与断裂力学理论建立了连续管疲劳寿命理论模型,利用实验结果和数值计算结果验证了该模型的可行性,并基于Qt平台,采用C++开发了连续管疲劳寿命预测软件。该软件有计算模块、数据库显示模块和曲线图形分析3个模块,可预测连续管弯曲半径、壁厚、内压和屈服强度等因素对其疲劳寿命的影响。计算结果显示,内压和弯曲半径对连续管疲劳寿命影响最为严重,壁厚与疲劳寿命近似为线性关系,随着屈服强度的增加,疲劳寿命增加较快。建议连续管在实际使用过程中应尽量减少带压弯直循环,选择外径较大的滚筒,选用壁厚和外径较大的连续管,在钻井作业中选用高钢级连续管。     

疲劳寿命预测方法综述

综述了疲劳裂纹形成寿命和疲劳裂纹扩展寿命的预测方法,评述了各种不同预测方法的基本假设、估算步骤和特点,并对疲劳寿命预测方法进一步的发展方向作了展望。     

基于Anand模型SnAgCu-X焊点疲劳寿命预测

Anand模型采用有限元法模拟WLCSP器件Sn3.8Ag0.7Cu-X（Ce，Fe）无铅焊点在热循环载荷条件下的应力-应变响应，借助蠕变应变疲劳寿命预测模型SnAgCu，SnAgCuCe，SnAgCuFe焊点疲劳寿命.结果表明，在服役器件整体器件出现明显的变形现象，电路板翘曲严重.从中心到拐角焊点变形-应力-应变逐渐增加，芯片下拐角焊点成为整个结构潜在的危险区域.通过计算WLCSP器件SnAgCu、SnAgCuCe和SnAgCuFe三种焊点的疲劳寿命，证实了SnAgCuCe和SnAgCuFe焊点寿命明显高于SnAgCu焊点，证明了在SnAgCu中添加一定量的铈和铁可以显著提高SnAgCu焊点的使用寿命，分析结果为新型无铅钎料的研发提供理论支撑.     

基于疲劳寿命预测曲轴再制造可行性分析

采用有限元分析软件,构造曲轴的疲劳寿命模型.考虑到零部件疲劳失效对再制造能力评估的影响,分析疲劳寿命与再制造要求之间的定性关系,提出再制造临界阈值的定义和定量模型.借助已有再制造评价体系,来建立再制造评价函数.同时,将疲劳寿命预测与再制造性评价相结合,提出基于疲劳寿命预测的再制造性评价方法,通过实例证实曲轴可满足再制造...     

基于RS_RBFNN的钛合金焊接接头疲劳寿命预测

建立了基于RS与RBF神经网络集成的钛合金焊接接头疲劳寿命预测模型(RS_RBFNN),该模型首先基于熵的连续属性离散化算法离散化疲劳数据并应用遗传算法约简疲劳寿命评价指标;基于最小约简指标提取焊接结构疲劳寿命分类判别规则以及对RBF神经网络进行训练;最后使用粗糙集理论判别与规则库匹配的检验样本疲劳寿命等级,使用RBF神经网络判别不与规则库任何规则匹配的检验样本疲劳寿命等级.基于钛合金疲劳试验数据的实证分析结果表明,RS_RBFNN模型容错性较好、精度较高,对钛合金焊接结构疲劳寿命预测具有一定的实际指导意义.     

基于Pavlou方法的焊接结构疲劳寿命预测

变幅载荷作用下的疲劳寿命预测一直是焊接结构完整性评估的重要内容.基于Pavlou提出的疲劳损伤区概念,采用BS7608标准中推荐的S-N曲线,运用有限元热传导分析技术,提出了一种焊接结构疲劳寿命的预测方法.针对承载型十字焊接接头、非承载型十字焊接接头和对接焊接接头,开展了二级变幅载荷谱块的拉伸疲劳试验,分别采用Miner模型、M-H模型和Pavlou方法估算了试件的疲劳寿命.结果表明,Pavlou方法的预测精度明显高于其它2种模型,预测寿命与试验寿命误差散射图中数据点的分布形态更加合理,验证了Pavlou方法的精确性和有效性.进一步讨论了焊接接头S-N曲线存活率对疲劳寿命预测精度的影响,提出2.3%存活率可以获得较为满意的预测结果.     

基于Corten-Dolan法则的低压训练舱疲劳寿命预测

训练舱舱体作为低压模拟设备的结构支撑,其主要破坏形式是由于舱体壁承受的压差载荷,加剧了应力集中部位的疲劳损伤,从而导致结构部分失效。针对负压大型舱体结构的疲劳损伤问题,以企业某型低压舱为原型,创建包括内加强筋、过渡舱在内的几何模型,进行了静力学和动力学分析,确保结构设计的合理性;同时,采用三点雨流法统计并获取对应的循环载荷谱;选择Goodman方程进行平均应力的修正,提高预测的准确性;最后,利用舱体材料的 S-N 曲线和Corten-Dolan法则,对其结构进行疲劳寿命预测分析,获取了危险单元部位在对应循环载荷作用下的循环次数、疲劳损伤和雨流矩形图。仿真结果表明：疲劳损伤严重部位的损伤值为1.018×10-5,局部可循环次数为9.822×104次,预计可使用寿命达15年左右;由雨流矩形图可知,平均应力主要集中在202.1~281.7 MPa之间,最大应力幅为211.8 MPa,平均应力以拉应力为主。     

基于ANSYS的电铲斗齿失效分析及改进措施

矿山挖掘电铲在工作过程中其斗齿受到矿石、砂土的冲击和摩擦,造成斗齿磨损严重,斗齿出现裂纹甚至断裂的情况时有发生。利用有限元软件ANSYS对其进行仿真受力分析,研究斗齿工作中的应力应变分布情况,为斗齿的结构优化设计和制造提供依据。     

提高挖掘机斗齿寿命的途径

本文叙述了六种挖掘机斗齿的优缺点.把我国斗齿质量与国外厂家的斗齿质量进行对比,提出了我国挖掘机斗齿质量应从制造材料、冶炼及热处理工艺方面进行研究.     

基于蠕变模型倒装芯片焊点疲劳寿命预测

采用有限元方法对倒装芯片的焊点进行数值模拟计算分析。结果表明,等效蠕变应变和等效塑性应变的最大值在芯片下的边缘焊点上表面;对焊点应力应变进行时间历程处理,在循环的开始阶段,应力松弛现象显著,同时塑性应变和蠕变应变都存在累积叠加趋势;对应力应变迟滞回线研究,发现曲线呈现周期性变化,随着温度的循环加载并趋于稳定。凭借Solomon模型和Shine and Fox模型,基于塑性应变和蠕变应变的交互作用,计算焊点的疲劳寿命,模拟结果和实际情况基本接近。     

基于蠕变模型倒装芯片焊点疲劳寿命预测

焊点可靠性预测研究多采用有限元仿真与单一精度近似模型相结合的模式,存在仿真时间长、效率低、准确性差等问题,为此,提出了一种基于变可信度近似模型的球栅阵列(ball grid array,BGA)焊点可靠性预测与优化方法.首先, 对不同网格细化方案进行收敛性验证,分别设计高/低精度样本点进行有限元仿真;其次,基于Co-Kriging模型融合高/低精度仿真数据进行焊点可靠性预测;最后,将预测结果与单一精度近似模型进行对比分析,并采用遗传算法优化模型获得对应结构参数.结果表明,在更少的仿真成本下,变可信度模型的预测效果更好,在同等预测精度下,变可信度模型高精度样本点数量仅为单一精度模型的1/4,相比高精度神经网络预测模型,在寻优过程中收敛更快.

     

气缸盖蠕变-疲劳寿命预测

气缸盖在工作中受到低周热疲劳损伤、高周热疲劳损伤和蠕变损伤,其寿命和可靠性是发动机的重要指标。用热瞄构顺序耦合分析方法计算了气缸盖的温度场和应力场,分析了气缸盖上危险点在10个启动-工作-停车循环的弹性应变、塑性应变和蠕变应变,从理论上证明了影响气缸盖寿命的主要因素是低周热疲劳损伤,启动次数是其最主要的寿命指标。蠕变不影响低周热疲劳的应力幅,只是使循环中的平均应力增加。高温下松弛与蠕变同时发生,降低了平均应力的增长速度。经历有限个循环,平均应力基本稳定。因此,把发动机气缸盖的蠕变-低周热疲劳等效为一定应力幅和平均应力的热-机械疲劳,并用标准试样的热-机械疲劳试验预测了发动机气缸盖的使用寿命（可承受的最大启动次数）。     

多轴疲劳寿命预测方法

在工程实际中,大多数工程结构和机械零件都承受着各种形式的循环载荷,载荷分布大多呈现多轴应力状态。在循环荷载作用下,对多轴疲劳寿命的研究比单轴的更加接近工程实际,有更广泛的应用背景。针对这一现状,本文详述了近年来国内外关于多轴疲劳寿命预测方法的研究现状,分别介绍了等效应变法、能量法、临界面法三种主流方法的基本原理及优缺点,并将这三种方法做了简单对比。另外,针对现阶段各类多轴疲劳寿命预测方法的不足,提出了今后在多轴疲劳领域研究工作的设想。     

基于等效结构应力的电阻点焊疲劳寿命预测

采用基于等效结构应力的点焊疲劳寿命预测方法对搭接和剥离两种受力状态下的电阻点焊疲劳寿命进行有限元模拟,运用简化粱单元、壳单元和刚性粱单元建立点焊有限元模型,利用商业有限元软件进行线弹性分析获得点焊周边单元节点的节点力,由节点力计算焊点周边单元的等效结构应力,根据单一主S-N曲线确定点焊疲劳寿命.为了验证有限元建模及疲劳...     

基于NcodeDesignlife的高铁牵引电机轴承疲劳寿命预测

针对高铁牵引电机轴承在工作过程中出现的疲劳剥落现象,通过有限元理论和疲劳分析理论相结合的方法对轴承进行了疲劳寿命预测。将轴承静力学仿真结果作为疲劳分析模型,轴承多体动力学仿真结果应力-时间历程为疲劳分析的载荷循环。使用Ncode Designlife疲劳分析软件对轴承进行了疲劳寿命预测,得到疲劳寿命云图及疲劳损伤云图,预测了轴承疲劳寿命。进行了轴承台架疲劳寿命试验,仿真结果与试验结果平均误差为7.5%,验证了仿真结果的合理性及准确性。     

基于Tanaka-Mura位错模型的疲劳裂纹萌生寿命预测

为了准确预测材料的疲劳寿命,提高结构疲劳寿命预测精度,对ABAQUS有限元数值模拟预测试样疲劳寿命的方法进行了研究. 基于Tanaka-Mura位错理论,利用python语言对ABAQUS进行二次开发,模拟预测了S960QL马氏体钢和Ti₂AlNb钛合金接头各区域疲劳裂纹萌生寿命. 利用泰森多边形法生成了晶体特征单元建立了微观子模型,考虑了体心立方结构相互垂直的两条滑移带作为潜在的裂纹萌生位置,并对具有相同取向的多条平行滑移带都进行了模拟计算. 通过计算得到的裂纹扩展速率变化,给出了裂纹萌生阶段过渡到裂纹扩展阶段的临界点处的裂纹萌生寿命. 模拟结果表明,除焊缝柱状晶组织外裂纹萌生寿命与试验数据吻合良好.