多轴变幅加载下疲劳裂纹扩展速度的研究

为了揭示出在多轴变幅加载下疲劳裂纹扩展速度的规律,利用了临界平面概念,把多轴载荷等效为单轴载荷,在考虑变幅加载的特征下,逐级利用恒幅疲劳裂纹扩展的速度公式,计算裂纹的总增加量,导出了等效载荷谱块作用下的疲劳裂纹扩展速度公式。通过对典型试件的疲劳寿命预测,验证了该公式的正确性。     

采用等效载荷的装甲车辆扭力轴疲劳可靠性评估

为了评估扭力轴在随机载荷作用下的动态疲劳可靠性,提出了一种基于疲劳可靠性异量纲干涉模型的扭力轴动态疲劳可靠性评估方法。将实测扭力轴载荷频次谱进行分布拟合,生成随机载荷历程,利用雨流计数法获得载荷幅值、均值和循环次数,经平均应力修正后统计极值载荷分布,构建等效输入应力谱,避免了多次载荷等效的统计分析;基于材料P-S-N曲线,应用样本集聚原理建立疲劳寿命概率分布连续模型,实现变幅应力疲劳寿命的连续表达。对某扭力轴疲劳可靠度的分析结果表明:在寿命为15×104 km时,计算的扭力轴疲劳可靠度与文献方法计算结果相对误差小于2%,扭力轴疲劳可靠度的50次和10 000次仿真结果的变异系数均小于1%。     

近海风电机组单桩式支撑结构疲劳分析

用WAsP分析风场数据得到风速的分布情况,统计各工况的风、浪、流等环境参数.基于支撑结构所受的疲劳载荷,用ABAQUS对结构建模并通过振型叠加法求出应力响应的时间历程.根据S-N曲线、雨流计数法以及线性累积损伤理论,用Fe-safe计算出支撑结构的疲劳寿命并分析各种载荷对结构疲劳寿命的影响.结果表明：支撑结构的疲劳寿命满足要求;风机载荷是结构疲劳的主要影响因素,合理的发电机控制策略有助于提高结构的疲劳寿命.以风向和10 min平均风速为依据划分工况的方法可为海上风力发电结构的疲劳分析提供参考.     

输煤栈桥振动引起的双层网壳储煤仓疲劳损伤

针对封闭式储煤仓疲劳寿命估算方法存在的问题,以漳州后石某发电厂圆形储煤仓为工程背景,基于Miner累积损伤理论,采用有限元分析软件ANSYS Fe-safe,对输煤栈桥振动引起双层网壳结构的疲劳破坏进行了分析,得到了构件的疲劳寿命.结果表明:经过400万次循环加载后,结构发生了疲劳破坏,破坏区域主要发生在节点的焊缝处.研究成果为圆形储煤仓双层网壳结构的疲劳安全设计提供了一定理论依据,为悬挂结构未来的发展前景奠定了基础.     

运输状态下拖拉机悬挂装置载荷的仿真

在原七自由度悬挂机组系统模型的基础上 ,提出了运输状态下拖拉机悬挂机组系统的三自由度模型 ,并以此模型为基础 ,利用VisualC 6 .0语言和MATLAB计算引擎 ,开发了运输状态下悬挂载荷的分析程序 ,该程序借助于MATLAB的强大功能 ,具有使用方便、实用性强等特点。本文还对程序中各功能模块进行了分析 ,并对某拖拉机悬挂载荷的分析结果进行了验证 ,分析结果与实测结果具有较好的一致性。     

300kN电液伺服卧式疲劳试验机液压源的设计

本文在电液伺服疲劳试验机液压源的设计中,对疲劳机液压源技术指标确定、工作原理、疲劳机液压系统安装及清洗提出了要求,阐述了电液伺服疲劳机液压源设计的合理性主要体现在三个方面:即作动态静态疲劳试验的功能实现;动作要求和精度保证;系统效率高、附件匹配设置合理等。     

后悬架多轴疲劳寿命预测

以鹅卵石强化路面的道路载荷为边界条件,考虑材料弹塑性变形,对汽车后悬架进行瞬态动力学有限元分析,利用传统的应变寿命法计算得到后悬架单轴疲劳寿命,对应力-应变时间历程的二轴性分析表明:汽车后悬架局部危险区域承受多轴非比例载荷.基于多轴疲劳理论,考虑了材料的非比例强化的影响,分析了裂纹形式,选用基于临界面法的Bannantine模型和Wang-Brown模型预测了后悬架的多轴疲劳寿命,并与单轴疲劳寿命分析结果进行了比较,研究发现,在非比例循环载荷下,疲劳寿命将大大减少,按常规的单轴疲劳寿命估算方法,将给出偏于危险的预测.     

非对称载荷下驱动轴强度与刚度的匹配与优化

为了解决某重载车辆的驱动轴容易发生早期失效的问题,提出了一种在非对称载荷作用下实现结构强度与刚度合理匹配的分段优化设计方法。通过分析非对称承载驱动轴的刚度对载荷分布的影响,建立了以结构强度和疲劳寿命为约束、驱动轴花键的应变相等为目标的驱动轴结构设计优化模型。优化设计结果表明,危险部位右侧花键齿根应力降低了90.3 MPa,驱动轴两侧扭矩分配更合理,且使用寿命提高了72.2%。     

三自由度平衡悬挂系统承载部件的动载荷

本文采用功率谱分析法讨论了作用在三轴汽车平衡悬挂承载部件上的动载荷问题.假定路面扰动是均值为零的平稳高斯随机过程.将平衡悬挂系统当作三自由度线性振动模型来处理,并考虑了非簧载质量和轮胎刚性与阻尼的影响.进行了较为严密的分析,推导出了承载部件动载荷均方值与车轮接地动载荷均方值的计算公式.这些公式比较全面地概括了平衡悬挂系统的振动特点.     

随机谱载荷下无人机机翼外挂物悬挂挂架的损伤容限分析

机翼外挂物悬挂挂架结构的损伤容限分析是确保结构安全、实现预期目标任务的重要内容,目前针对无人机机翼外挂物悬挂挂架的损伤容限分析及研究较少.以大展弦比无人机机翼组合探头挂架为例,进行了机翼外挂物悬挂挂架损伤容限分析.根据机翼组合探头挂架的结构设计特征,建立了挂架的有限元分析模型,通过疲劳载荷工况应力分析确定了疲劳危险点,采用随机编谱方式,获得了分析部位的损伤容限载荷谱.基于断裂力学,采用Runge-Kutta方法来估算裂纹扩展行为,得到了分析部位的裂纹扩展曲线,获得了裂纹扩展特性.分析结果表明,该挂架的分析部位的裂纹扩展寿命为11 615 250次飞行起落,满足预期的剩余强度值设计要求,可根据裂纹扩展寿命制定检查间隔.     

基于实测载荷特性的玉米联合收获机车架疲劳特性分析

智慧农机的发展需要丰富的技术储备,为了解玉米联合收获机车架的疲劳寿命情况,基于实测载荷特性完成了玉米收获机车架复杂工况下疲劳特性分析;通过理论及仿真分析,并充分考虑实践经验确定测点,采集有效载荷信号,并完成信号分析;基于有限元方法对车架进行相关特性分析,并利用实测载荷完成随机振动分析,得到的危险节点的应力功率谱,结合材料S-N曲线及疲劳累计损伤原则对车架进行时域及频域疲劳寿命分析;利用随机振动分析得到不同车速下最大应力功率谱曲线和实测应力功率谱,基于Drilik经验公式对车架危险部位进行寿命计算。结果表明:疲劳薄弱的位置出现在纵梁之间的连接处、驾驶室支座与车架连接处及后桥与尾部车架连接处,这些位置的疲劳寿命一般处于10~6上,车架其余位置寿命均在10~7以上。研究结果为车架的设计及优化提供了理论依据。     

Fatigue Life Analysis of the Hoist Bracket for Rescue Helicopters

Helicopter rescue has become an important way of life and property relief in modern society.The structure and parameters of the helicopter hoist bracket influence the convenience,safety and reliability of the rescue operation for the lifeguard and hoistman.Based on fatigue analysis theory and ANSYS workbench software,the fatigue life analysis of the hoist bracket is carried out.First,the structure of the hoist bracket is modeled according to the body standard of the hoistman and lifeguard.Then an approach is presented to obtain the S-N curve of the hoist bracket by modifying the S-N curve of the bracket material based on Goodman curve while considering the influences of the shape,size,surface state,loading conditions and the average stress.Further,based on the ANSYS workbench analysis,the life and safety nephogram of the bracket under the fluctuating cyclic load can be obtained.Finally,the designed bracket is analyzed with the proposed method.The cycles number of the bracket is greater than 107 under the extreme conditions of the pulsating cyclic load,which may be considered as the unlimited life and meets the requirement of the fatigue strength.     

基于Workbench的1300HP型泥浆泵人字型齿轮研究

利用Workbench 11.0对Soliderworks构建的人字型齿轮模型进行工作静载荷和疲劳分析,得出各个啮合面下的静载荷应力云图、疲劳应力云图,找出人字齿轮静载荷和疲劳危险点并得出齿轮安全工作的最小啮合面积值.为优化和改造人字齿轮的结构、提高泥浆泵的综合机械性能提供理论依据和方法.     

福州市城市桥梁疲劳荷载研究

通过对福州市城市桥梁交通荷载和运营车辆的装载情况调查,得到由32类日常典型的运营车辆组成的荷载频值谱,以及货运车辆的空载率.根据等效疲劳损伤原理将所得到的荷载频值谱简化为由6辆疲劳荷载模型组成的具有实用性的荷载频值谱.进一步分析得到一辆适宜验算桥面系构件的标准疲劳车辆荷载模型.所得到的疲劳荷载频值谱和疲劳车辆荷载模型,可以供城市钢桥疲劳损伤验算参考.     

汽车驾驶室响应谱分析

响应谱是用来计算结构在包括多种频率的瞬态激励下的响应,是一种将模态分析的结果,与一个已知的谱联系起来计算模型的响应的分析技术。通过响应谱分析可以快速找出在瞬间载荷作用时产生最大响应的区域。用pro/e软件建立了汽车驾驶室的三维仿真模型,并在workbench进行模态分析。将分析后的结果数据与加速度谱和速度谱在Response Spectrum进行模态合并求解,从中找出结构在受到瞬间载荷作用时产生最大响应的区域,为整车的减振降噪改进提供一定的理论依据。     

结构材料疲劳谱载在线测试仪

疲劳问题普通存在,疲劳事故不断发生,工程上急需对疲劳谱载实时动态测量。在多次试验和分析的基础上,研制了一种可用于现场测试的工程结构材料疲劳载荷谱实时测定系统。对被测构件进行非破坏性测量,得到大量荷载数据,用开发的软件进行波形和频谱分析,用概率统计的方法研究疲劳损伤问题。该系统以８０３１ 单片机为中心控制和处理部件,直接检测电阻应变片所传感的构件受载情况,可用于现场结构材料的疲劳测试,也可用于对结构部件的关键部位进行长期连续监测,防止疲劳断裂事故的发生     

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.     

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Fe-safe的K形对接焊缝疲劳分析

基于等效结构应力法和BS7608焊缝疲劳分析方法,分析了不同坡角的K形对接焊缝的疲劳性能.分别采用ANSYS和Fe-safe对其进行静力分析和疲劳分析,得到K形对接焊缝本身的疲劳寿命和焊趾处的疲劳寿命.计算结果表明,焊趾处存在明显名义应力集中且随着坡口角度的增大而增大;焊趾处疲劳强度最低,焊趾的疲劳强度随坡角的增大而降低;焊缝自身的疲劳强度随着坡角的增大而有所提高.增大焊缝坡口角度有利于焊缝自身的抗疲劳性能,却不利于焊趾,这对钢结构加工过程中焊缝坡角的选择具有参考意义.     

某SUV尾门开关疲劳耐久分析及优化

为解决某SUV尾门在开关使用过程中出现的疲劳失效问题，首先建立了该尾门的多体动力学模型，模拟了尾门的动态开关过程，提取了尾门开关疲劳载荷谱，然后运用Miner线性累加疲劳损伤法，对尾门进行了疲劳分析，准确重现了此失效问题。通过采用提高材料牌号及增大安装圆台半径的改进措施，使其通过了疲劳分析及台架试验，表明了此方法的工程有效性。实践证明综合运用多体动力学和Miner线性累加疲劳损伤法，能够有效地支持尾门开关的疲劳分析。