基于弯矩等效的装载机外载荷当量与载荷谱编制

为了编制装载机工作装置载荷谱进行结构疲劳性能研究,提出了一种基于动臂截面弯矩等效的装载机外载荷当量方法,将装载机铲装物料时所受外载荷简化为一个作用在铲斗上的集中载荷并进行载荷谱编制。以动臂前后两端铰点连线为基准构建动臂局部坐标系,将铲斗铰点实测载荷转化为局部坐标系下动臂铰点载荷,研究铲掘姿态下动臂截面弯矩和装载机外载荷的同步对应关系,确定了外载荷作用点位置和作用方向,利用动臂最大弯矩截面的弯矩等效建立了装载机外载荷的当量数学模型。由实测的铲斗铰点载荷时间历程和装载机外载荷当量模型得到ZL50G装载机当量外载荷的时间历程,采用雨流计数得到典型作业介质下当量外载荷均值、幅值、频次的统计特性,编制多工况合成的工作装置疲劳试验程序载荷谱。结果表明:基于动臂截面弯矩等效方法能够获取固定姿态下装载机当量外载荷作用位置和作用方向;利用动臂最大弯矩截面的弯矩得到当量载荷时间历程,且在当量载荷与实测载荷下动臂截面弯矩变化规律和大小保持一致;当量载荷均值服从正态分布、幅值服从三参数威布尔分布,利用雨流计数和参数外推法编制的适用于工作装置疲劳试验的变均值加速加载程序载荷谱,缩短了疲劳台架试验的加载时间。提出的基于动臂截面弯矩等效的装载机外载荷当量模型以及载荷谱编制方法,可为装载机工作装置疲劳寿命评估和台架试验规范的制定提供依据。     

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%。     

基于作业段识别的装载机半轴载荷谱编制及其在疲劳预测的应用

为改进轮式装载机可靠性及耐久性设计中数据清洗和分析的方法,以装载机半轴为对象,优化载荷信号去噪和作业段识别的方法。利用小波自适应阈值法去除实测载荷的噪声尖峰和突变信号,并通过迭代平滑滤波法搜寻单个作业周期内同步载荷信号的极值点,识别、划分作业段为"行走段-铲掘段"。结合雨流计数和频次外推法编制载荷谱,有限元静力分析,以及Miner准则对装载机半轴进行疲劳寿命分析。结果表明:雨流计数的均幅值结果符合正态分布和三参数威布尔分布的假设性检验,疲劳分析损伤最大节点出现在万向节叉连接处,其寿命为7.22×10~8次循环。结果证实了作业段智能识别法的便利性和准确性,为传动系统疲劳分析的数据处理提供了借鉴。     

轿车轮毂轴承城市道路载荷谱测试与分析

设计了城市用轿车轮毂轴承载荷谱的测试系统,介绍了轿车匀速、加速及减速行驶时,轮毂轴承载荷谱的测试实验方法。绘制了不同行驶状态时,轮毂轴承载荷在时域和幅值域的统计谱图。轮毂轴承载荷谱的统计特性表明：匀速行驶时,轮毂轴承的载荷幅值频次呈正态分布;速度变换引起左右轮轴承垂直载荷和纵向载荷大约波动25％;加速使侧向载荷幅值频次呈均态分布;减速使侧向载荷幅值频次呈瑞利分布。     

拖拉机的载荷谱及应用

拖拉机的随机载荷可采用其均值和幅值二维随机变量描述,只要载荷均值和对数幅值的均值与标准差确定,就完全决定了载荷的统计特性.本文还例举了载荷谱的某些应用.     

高速列车轮轴载荷谱编制及疲劳强度分析

以中国标准动车组CRH-0208测力轮对为研究对象,在线路实测的基础上,采用Matlab仿真,综合速度信号与载荷时间历程等多个数据,统计各级载荷水平下车轮旋转作用频次,完成不同工况下轮对载荷谱的编制和分析.编制了车轴应力谱,根据修正后Miner法则对轮轴的强度进行评估.结果表明:动、拖车测力轮对轴测点的等效应力都未超过欧洲标准(EN)规定的疲劳极限,可以满足1 200万km的服役要求.     

轮式装载机车架载荷谱及程序谱模拟疲劳试验

以ＺＬ５０装载机后车架为研究对象，在进行整机静态与动态测试基础上，编制了疲劳载荷谱和程序试验谱。并在电液伺服结构疲劳试验机上首次对后车架做了疲劳试验，取得了良好的结果。在研究方法上，提出考虑机器负重应力、载荷谱的频次扩展和用局部应力场模拟原理设计试件等理论。这对工程机械设计研究有参考价值。     

威布尔分布随机载荷下齿轮弯曲疲劳试验分析

根据齿轮传动过程中普遍承受的三参数威布尔分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变异系数三参数威布尔分布载荷谱下齿轮弯曲强度的S-N曲线。试验结果证明,在服从三参数威布尔分布随机载荷谱下,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命远低于恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。随机载荷下的理论值与试验结果相吻合,因此可以通过随机载荷谱的载荷比例系数去推断随机载荷下齿轮弯曲疲劳强度值。     

ZL-50型轮式装载机工作装置、车架疲劳强度试验研究

“ZL-50型轮式装载机工作装置、车架疲劳强度试验研究”课题属机械工业部重点科研项目“轮式装载机关键部件和关键技术研究”中一个子项的一项。动臂、车架是装载机的重要结构件,它们的疲劳寿命如何?将直接影响到装载机的工作可靠性和使用寿命。此项研究对提高装载机设计水平、产品质量、保证产品的可靠性和耐久性有着重要意义。 课题应用先进的疲劳载荷谱和室内模拟疲劳试验技术,对ZL-50型装载机的动臂、车架进行了静载、动载测试,编制了疲劳载荷谱和试验谱,并在电液伺服结构疲劳试验机上首次对后车架作了疲劳试验,都取得了良好的结果。 1.初步摸清了ZL-50型装载机动臂和车架在静载及动载作用下的受力情况、应力     

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。     

东风—50L履带拖拉机支重轮轴田间载荷谱的编制

本文通过拖拉机支重轮轴程序载荷谱的编制提出了一种编谱工作流程,试图在编谱时具有更明确的数学意义,并减少一些计算。这一编谱流程是先将各工况的载荷累积频次图按指定的概率及循环次数比进行扩展,求得工作期间的极值载荷;然后叠加扩展了的各工况载荷累积频次,得到合成工况的载荷累积频次图。这种先扩展后合成的编谱流程不同于一般先得到合成工况的载荷累积频次图,然后扩展以求极值载荷的方法,从而避免了寻求难以确定的合成工况的载荷概率密度函数。     

液压支架随机载荷历程及Monte Carlo法的应用

为较准确地预测液压支架的使用寿命,利用支架与围岩的相互作用关系,通过围岩的运动规律,分析出了液压支架外载荷的来源及特征.应用Monte Carlo法进行随机抽样获取载荷谱,统计得到其载荷幅值服从形状参数为1.31,尺度参数为216.96的威布尔分布,而载荷均值服从均值为1 200 N·m,标准差为51.96N·m的正态分布,进而模拟出了液压支架在井下真实的载荷历程.为进一步研究和编制程序载荷谱,进行实验室模拟试验和疲劳寿命预测做好准备.     

车辆道路行驶载荷谱测量及推断方法研究

采用车轮力传感器与加速度计进行道路行驶载荷谱的测量,对力信号与加速度信号分别进行功率谱密度分析,区分出由驾驶习惯和道路条件引起的载荷。对驾驶习惯与道路条件两种情况引起的载荷与加速度信号分别进行相关分析与统计推断,数据表明推断载荷与实测载荷吻合良好。根据此关系进行中国部分道路行驶载荷的推断,采用程对计数法得到了中国部分道路行驶载荷的累积幅值频次图。     

随机疲劳谱编制新方法

提出一种新的疲劳载荷谱编制方法,该法遵循雨流循环计数规则。新建谱与实测谱具有完全相同的循环计数统计结果,并且尽可能地保留了原实测历程谱的本身特性,与程序谱相比更接近实际。通过四种车辆实测谱计算分析,证实该疲劳谱与实测谱损伤基本等效。     

基于随机过程理论短螺旋钻头载荷的数学模型

为了揭示短螺旋钻头载荷随切削厚度和岩石接触强度变化规律,根据岩石的物理力学特性,结合单个镐型截齿切削破岩的工作机理和短螺旋钻头的结构特征,分析短螺旋钻头入岩工况下的受载情况;运用随机过程理论,建立短螺旋钻头随机载荷的数学模型.针对不同的岩石接触强度和钻头切削深度,借助MATLAB仿真求解钻头的扭矩和轴向力,采用数学统计方法对实测结果进行处理分析,并与理论值相比较.研究结果表明:理论求解的钻头扭矩和轴向力的幅值与均值和实际测试值都比较接近,且两者的变化规律一致;在切削厚度一定时,扭矩和轴向力的幅值和均值随着岩石接触强度的增大而迅速增大;在岩石接触强度一定时,扭矩和轴向力的幅值和均值也会随着切削厚度的增大而迅速增大.     

液压支架随机载荷历程及MonteCarlo法的应用

为较准确地预测液压支架的使用寿命,利用支架与围岩的相互作用关系,通过围岩的运动规律,分析出了液压支架外载荷的来源及特征.应用MonteCarlo法进行随机抽样获取载荷谱,统计得到其载荷幅值服从形状参数为131,尺度参数为21696的威布尔分布,而载荷均值服从均值为1200N·m,标准差为5196N·m的正态分布,进而模拟出了液压支架在井下真实的载荷历程.为进一步研究和编制程序载荷谱,进行实验室模拟试验和疲劳寿命预测做好准备.     

轧机零件寿命估算的新方法

本文根据中板轧机机架的故障状况,实测了外载荷,编制了载荷谱,用有限元法将压力谱换算为应力谱;根据机架材料的疲劳性能曲线及应力谱,估算了机架的疲劳寿命。还提出了谱的加权平均、复杂应力的当量换算及用随机疲劳理论估算零件寿命的方法。     

起重机随机疲劳载荷的统计分析及载荷谱编制

载荷谱是起重机分级、结构疲劳强度试验研究和寿命估算的重要依据。本文以某抓斗桥式起重机为例,阐述了起重机随机疲劳载荷的统计分析方法及载荷谱编制过程。本文判明抓斗桥式起重机主梁应力变程的样本数据来自两个不同的母体分布:主波变程的正态分布和二级波变程的威布尔分布;本文还从发生概率为已知的角度推得了“最大”应力变程的数值,并且作为一般方法来推算通常统计不到的“最高”座力水平。本文介绍的编谱方法及使用的基于“改进雨流计数法”的一整套微型计算机扩展 BASIC 数据处理程序,可作为各种起重机载荷谱编制的参考或被直接使用。     

改进雨流计数法在拖拉机零部件疲劳寿命估算中的应用

本文介绍了传统的载荷数据统计处理方法和改进的雨流计数法,着重强调以三峰谷计数原则代替一般的四峰谷计数原则。提出了在用改进雨流计数法进行载荷数据统计时结合载荷分布参数估计的变差系数法,可简化统计处理过程,提高计算速度。并且采用改进雨流计数法编制了上海-50拖拉机驾驶室骨架载荷谱,对骨架的随机疲劳寿命进行估算。     

基于车辆动态测重系统监测数据的公路桥梁随机载荷谱

根据广州某高速公路设置的车辆动态测重系统获取的车辆荷载信息,包括所在车道、车型(车轴数)、轴重、总重、车速和通过时刻等数据,对车流中车辆间距的时变特征进行了分析;根据分析结果,就实际车流荷载对桥梁结构的作用进行了简化;通过引入荷载横向分布的概念,将车辆随机载荷从二维问题转化为一维问题,由此模拟得到了桥梁跨中弯矩的应力-时间历程.利用该历程数据,提出了一种公路桥梁随机载荷谱的模拟和编制方法,并得到了可用于疲劳实验的随机载荷谱(实验谱).与现有的公路桥梁车辆载荷谱的模拟和编制方法相比,采用文中方法所模拟和编制的随机载荷谱更接近桥梁的实际工作状态.