关于提速货车转向架交叉支撑装置寿命的研究

随着科研水平的提高和科学技术的发展,为铁路货车提速提供了可能.本文通过应力测试得出了交叉支撑装置的裁荷情况,结合杆身中部疲劳薄弱部位在实际的线路运行中的载荷情况和受损情况,为交叉支撑装置的室内疲劳试验提供了可靠依据.从疲劳薄弱部位的室内疲劳试验应力谱进行分析,以应力寿命曲线来分析交叉支撑装置疲劳薄弱部位的使用寿命,再根据等效原则,建立了交叉支撑装置寿命预测的模型,能够得出疲劳试验加载次数和交叉支撑装置的实际运行里数的对应关系,对铁路货车的运行情况进行有效监测,大大提高了铁路运输的安全性,有利于我国铁路运输事业的发展.     

旋耕刀轴疲劳加载技术的研究

分析强化方法、加载次序对疲劳寿命的影响,讨论强化系数的选择、试验谱的确定和用局部应力应变监测疲劳损伤等问题,提出用随机次序加载和变频加载的方法.本文分析讨论的结果在旋耕刀轴疲劳试验中得到应用.     

飞机主起落架撑杆接头疲劳寿命分析

某主起落架结构在设计初期的疲劳试验中暴露出撑杆接头为疲劳薄弱部位,不能满足飞机寿命的要求,需要对撑杆接头进行结构改进设计。运用MSC.Fatigue疲劳寿命分析软件,以设计初期的撑杆接头疲劳试验寿命为基础,对材料的S-N曲线进行适当修正得到零构件的S-N曲线,然后运用"类比法",对改进后的撑杆接头采用起落架实测载荷谱进行疲劳寿命分析。这种零构件寿命分析方法计算结果可靠性较高,分析后认为改进的撑杆接头能够满足飞机寿命的要求,在后期的主起落架疲劳试验中改进设计的撑杆接头通过了疲劳试验验证。     

装载机工作装置的疲劳试验及疲劳可靠性评估

为了对装载机工作装置进行抗疲劳设计和疲劳可靠性评估,在获得ZL50G装载机工作装置固定姿态当量外载荷二维载荷谱的基础上,对载荷谱进行了等寿命加速处理,设计疲劳试验台进行加速加载疲劳试验研究,并对工作装置进行了极小子样疲劳可靠性评估。结果表明:利用加速加载谱加载35.88 h可以等效装载机连续作业495.67 h,实现了工作装置快速疲劳试验的目的;工作装置试件的实际疲劳寿命的平均值为9 132.20 h,疲劳破坏起始于销轴衬套与动臂焊接处,靠近动臂板处的焊趾裂纹源是造成疲劳断裂的主要因素;基于给定工作寿命和疲劳寿命试验结果的极小子样疲劳可靠性评估,获得了工作装置寿命与可靠度为3次多项式的数学关系。     

基于ANSYS的TA6V钛合金SENT试样疲劳分析

借助大型通用有限元分析软件ANSYS TA6V钛合金SENT试样在不同应力比和不同应力水平下进行疲劳分析,根据SENT试样缺口处的应力状态分布预测疲劳危险部位,采用局部应力应变法,结合材料循环的S-N曲线,通过弹塑性有限元法将构件上的名义应力谱转换成危险部位的局部应力应变谱,从而根据危险部位的局部应力应变历程采用Miner累积损伤理论对构件的疲劳寿命进行估算,并与疲劳小裂纹试验数据进行比较分析.ANSYS疲劳分析预测的疲劳寿命与试验结果基本接近,体现了有限元软件ANSYS在预测构件疲劳寿命方面的优越性和可靠性;采用ANSYS疲劳分析可有效确定疲劳裂纹易发区域,预测SENT试样在不同应力比和不同应力水平的疲劳寿命,为TA6V钛合金结构疲劳安全设计及其可靠性提供科学依据.     

纤维增强铝锂合金层板不同加载方式下的疲劳性能

对纤维增强铝锂合金2/1层板及3/2层板材料进行疲劳寿命试验,通过对每种材料试样施加不同循环特征的循环应力(恒幅循环应力,应力比为R=-1;高-低加载,Mini-Twist谱载),共获得了6种应力-寿命试验数据.使用样本信息聚集原理,拟合出了各材料的P-S-N曲线.通过比较相同加载方式不同材料的S-N曲线的差异,对比分析了不同复合结构的材料疲劳性能的特点.结果表明:在5×10~4~5×10~5寿命范围内,恒幅R=-1及高-低加载载荷下,纤维增强铝锂合金3/2层板疲劳寿命性能均优于2/1层板;Mini-Twist谱载下,纤维增强铝锂合金3/2层板的疲劳性能总体上也优于2/1层板.     

装载机结构件疲劳试验机的设计

为了查找装载机结构件应力薄弱部位,优化结构设计、提高疲劳寿命,采用电液伺服技术和可编程逻辑控制器(PLC)控制技术设计一套专门测试结构件疲劳强度的试验系统.该系统采用整机正面加侧面的加载方案,由触摸屏和PLC控制器远程控制2个伺服液压缸动作以模拟结构件受载,可实现24 h无人值守试验,适用于各种型号装载机结构件的疲劳试验.试验结果表明:该试验机运转平稳,可靠性高.     

基于动载荷谱的齿轮弯曲疲劳寿命预测

为了探讨齿轮弯曲疲劳寿命计算问题,将齿轮疲劳总寿命分为两个阶段,即疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命.通过ADAMS软件仿真实验齿轮的工作情况,使其接近真实状况,得到齿轮载荷谱.根据齿轮载荷谱,利用有限元ANSYS软件分析在齿轮齿根危险截面处的最大应力.采用断裂力学、雨流法和Miner疲劳损伤累积模型,对考虑动载荷情况下的齿轮弯曲疲劳寿命进行预测,推导了齿根裂纹萌生期和扩展期的疲劳寿命计算公式.在高频疲劳试验机上对算例齿轮进行了双齿脉动加载齿根弯曲疲劳寿命实验研究,理论计算结果与实验结果基本吻合,验证了本文理论分析的正确性.     

程序载荷谱的等效换算

本文根据材料疲劳等寿命曲线建立了不同循环特征载荷间的等效关系,从而可根据实测得到的具有某种循环特征的载荷谱,编制出适宜于在一般脉冲或对称循环疲劳试验机上加载的等效程序载荷谱,以便进行室内模拟试验。文中讨论的拉伸—压缩疲劳和弯曲疲劳两种情况,并以某拖拉机前桥中点当量载荷谱为例,介绍编制等效程序载荷谱的步骤。     

圆管带式输送机传动滚筒疲劳分析及 结构优化

针对传动滚筒长期运行下发生疲劳失效的问题,本文以某型圆管带式输送机传动滚筒为例,建立了输送带与传动滚筒的有限元接触模型,分析传动滚筒的应力应变,得到传动滚筒最大应力主要分布在输送带紧边与筒体接触的位置;基于滚筒的应力载荷谱,结合疲劳分析理论,研究得到传动滚筒的最小疲劳寿命为3.92×10~7次;针对传动滚筒筒体中间区域损伤最为严重的问题,分别提出增加筒体厚度、滚筒中间位置设计支撑装置2组优化设计方案,得到传动滚筒的疲劳寿命随筒体厚度增加呈几何指数增长,而设计支撑装置只能在一定范围内提高传动滚筒使用寿命,该研究对滚筒结构设计具有一定指导意义.     

CW-1型转向架吊杆抗疲劳改进方案研究

根据实测动应力识别CW-1型转向架吊杆在运用工况下的载荷,进而得到了吊杆危险截面的动应力,并分析了导致吊杆疲劳断裂的主要原因;利用本文提出的疲劳损伤模型对吊杆进行了疲劳强度评估;根据实际运用工况下的载荷,提出了吊杆抗疲劳改进方案.     

既有钢桥工作状态模拟与剩余寿命评估

为评估既有钢桥的剩余寿命与使用安全,首先要建立能够精确模拟桥梁目前使用状态的工作模型,以准确计算桥梁中疲劳细节应力。在对桥梁交通荷载进行调查统计分析的基础上,建立能代表真实运营状况的车辆交通荷载谱,从而实现结构所承受荷载历程的模拟。以京九线南昌赣江桥为例,概要介绍既有钢桥工作模型与铁路列车荷载谱的建立,以及疲劳剩余寿命的评估结果。实例研究表明,为保证既有钢桥疲劳剩余寿命评估的可靠性,对结构工作状态和荷载谱进行精确模拟是十分关键的。     

基于机液联合仿真的剪叉机构疲劳寿命分析

为解决工程机械复杂机液结构的疲劳寿命计算问题,以某型号高空作业平台剪叉机构为研究对象,提出了一种基于机液联合仿真的结构疲劳寿命计算方法.首先,建立了剪叉机构的机液联合刚柔耦合多体动力学仿真模型,分析了剪叉机构在举升过程中的受力情况,确定了极限工况为举升阶段79.2 s时刻,提取了各关键铰点处的载荷谱;并通过剪叉机构的油缸压力和结构应力测试实验,验证了动力学仿真模型的正确性;然后,基于联合仿真确定的极限工况和铰点载荷谱,对剪叉臂进行了极限工况下和单位载荷作用下的静力学分析,得到了剪叉臂结构应力分布情况;最后,利用铰点载荷谱和剪叉臂结构应力通过仿真获得剪叉臂疲劳损伤云图,确定了剪叉臂疲劳危险部位主要是剪叉臂各个零部件的连接位置处,为后续的疲劳寿命优化提供了基础.     

基于断裂力学的锚拉板疲劳寿命评估

为研究斜拉桥锚拉板结构的疲劳性能,以一座叠合梁斜拉桥为例,采用最新钢桥规范的疲劳荷载模型加载并按雨流法处理计算了疲劳荷载谱,结合空间实体有限元模型,识别了锚拉板的典型构造细节并获得疲劳应力谱;在典型构造细节处引入初始表面裂纹,计算了裂纹尖端的应力强度因子,回归分析得到应力强度因子与裂纹尺寸的关系式,代入Paris公式积分得到了各典型构造细节的疲劳寿命,从而建立了基于断裂力学的锚拉板疲劳寿命分析方法.研究结果表明:基于断裂力学方法得到的锚拉板疲劳寿命超过了100年,满足设计及使用要求;裂纹初期扩展很慢,当尺寸达到10mm时,已消耗了60%~80%的疲劳寿命,应及时加以补强.     

灯泡贯流式水轮发电机转子辐板动应力测试

根据测试需要,设计自制了分体式碳刷集流环,对灯泡贯流式水轮发电机转子辐板进行了动应力测试.结果表明,动态测试过程稳定,所设计和制造的集流环完全满足试验要求,测试数据可以用于结构载荷谱的编制和疲劳寿命分析.     

疲劳损伤的模糊性研究

针对疲劳极限以下小载荷造成的疲劳损伤问题，依据模型数学理论，引入“造成损伤”这一模糊子集，定义其隶属函数，导出了隶属函数与损伤的关系，建立了模糊累积损伤计算模型以及相应的疲劳寿命计算公式，并采用2个不同的载荷谱，对构件疲劳寿命进行了预估。通过与实测寿命比较，找出了对不同载荷谱选择不同隶属函数的规律，使两种载荷谱下疲劳寿命预估的误差由原来的62．58％、61．65％分别降低到4．03％和0．53％。结果表明，用该方法预测构件的疲劳寿命比传统方法更加准确。     

广州市高架桥疲劳荷载车辆模型研究

通过对广州市内环线恒福路段交通情况的实地调查，依据等效疲劳损伤原理，将实测的车辆荷载频值谱简化为由疲劳荷载模型车辆组成的实用频值谱，得到了由日常运营车辆组成的荷载频值谱．根据车辆组成的荷载频值谱，建立了广州市高架桥疲劳荷载车辆模型．所建立的疲劳荷载车辆模型，可供广州市其他高架桥梁疲劳损伤验算或疲劳设计时参考．     

恒幅加载下电阻点焊的疲劳试验及其有限元分析

疲劳试验采用MTS810电液伺服材料试验机,保持平均载荷不变,测定不同载荷幅下点焊试样的疲劳寿命.试验结果表明,恒幅加载下,随着载荷幅的增大,疲劳寿命循环数不断减小.且在双对数坐标形式下,疲劳寿命与载荷幅呈现近似线性关系.按照电阻点焊试样的结构尺寸和缺口形状使用ANSYS软件建立有限元模型,分析得到焊核周围区域的应力应...     

风力发电机齿轮箱加速疲劳试验技术分析

针对风力发电机齿轮箱的高可靠性要求,提出了一种加速疲劳试验技术方法来验证齿轮箱的疲劳可靠性.根据齿轮箱的设计载荷谱,推导了其主要零件在寿命周期内的等效栽荷和应力循环次数;应用Miner线性累积疲劳损伤理论,计算了齿轮和轴承在设计寿命周期内的疲劳损伤度;采用线性强化载荷谱的方法建立了风电齿轮箱加速疲劳试验载荷谱,结果在大约800 h左右就验证了齿轮箱的疲劳可靠性.