微动对车轴钢疲劳性能的影响

针对铁道轮轴间微动损伤的特点,设计了能够模拟过盈连接在旋转弯曲载荷下微动损伤问题的试样轴和试样套管.在实物车轴的特定位置切割试样,加工制作了常规疲劳试样和微动疲劳试样,并采用温差法组装微动疲劳试样的轴和套管,然后借助四点旋转弯曲疲劳试验机,通过单点法试验得出了该车轴钢的常规疲劳寿命(S-N)曲线和微动疲劳寿命曲线.结果表明,微动显著降低了车轴钢的疲劳极限,并且微动疲劳试样均在轴套配合的边缘断裂.     

钢框架节点局部断裂冲击作用实验研究

对钢框架节点在强烈地震或极端荷载情况下因突然断裂引起的冲击作用进行了研究．讨论了断裂冲击值与断裂位置内力释放值的对应关系，通过单质点模型分析了冲击反应的量值范围，考察了冲击反应峰值与冲击作用时间和断裂发生后体系自振周期之比的关系．设计并实施了钢材单轴断裂和模型框架节点断裂两种实验，验证了采用具有高频采样能力的测试设备准确测取断裂过程中结构反应的可行性，揭示了节点瞬间断裂仍然包含渐进性和局部性两项特点．对节点瞬间断裂引起的冲击反应进行了初步的数值评估．     

实况下机械零件的动态可靠性分析

考虑不同工况下载荷变化和强度退化对机械零件可靠性的影响,采用雨流计数法对工况载荷进行统计处理,运用Goodman直线修正法与线性积累损伤法则估计出零件的疲劳寿命.在此基础上,利用等时间段内最大载荷替代载荷变化,Gamma过程模拟强度随机退化的方法来建立渐变可靠性数学模型,最后由随机摄动理论和四阶矩法相结合推导出可靠性灵敏度的表达式.以采煤机扭矩轴为例,估算出扭矩轴在实际载荷下的疲劳寿命,给出各参数变量在疲劳寿命内动态可靠性灵敏度变化规律,分析了参数变量改变对扭矩轴可靠性的影响,并用Monte Carlo仿真进行了验证,结果表明所采用的动态可靠性分析过程符合实际工况,能够为实况下机械零件的动态可靠性分析提供一种方法.     

基于nCode design-life的某钢结构吊车梁疲劳可靠性

近年来对吊车梁的调查显示,由于吊车梁的受力复杂,钢吊车梁在往复载荷作用下会提前出现不同程度的疲劳裂缝,危害生产安全与降低经济效益,疲劳寿命的研究可以有效的预防和减小破坏等问题的概率并可对于寿命进行延长.本文采用S-N方法,运用ANSYS有限元软件与nCode Design-life疲劳软件相结合的方式,通过对目标吊车梁的实际受力状态进行模拟并对其进行疲劳可靠性分析,找出最易破坏的节点及最不利位置.取吊车梁一端为基准,设置电葫芦在吊车三个不同位置的工况进行分析,得出三组此破坏点的循环数据,其最小循环值则为吊车梁往复载荷后的最易损坏处.     

工字形柱弱轴盖板连接边框节点滞回性能影响因素分析

为了使盖板可以应用于工字形柱弱轴连接,提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接形式.首先,对盖板节点在循环荷载作用下的受力性能进行有限元模拟和试验对比验证;然后,对新型弱轴盖板连接边框节点进行低周反复荷载作用下的一系列有限元变参数分析,研究各种因素的变化对该类节点滞回性能的影响.研究结果表明:新型弱轴盖板连接节点在低周反复荷载作用下,塑性转动能力可达0.03 rad,塑性铰出现在盖板末端的梁截面上,节点域基本处于弹性状态,能较好地满足"强柱弱梁"和"强节点域"的抗震设计理念.建议新型弱轴连接节点选用矩形盖板,盖板最大长度取0.5倍梁截面高度,盖板厚度取0.5倍梁翼缘厚度,且设计中宜控制钢柱的轴压比不超过0.6.     

减速器弧齿锥齿轮动态啮合疲劳强度研究

以某型直升机尾减速器的弧齿锥齿轮副为研究对象,基于其非线性有限元接触分析模型,在一个啮合周期内,对该齿轮副进行了连续动态啮合过程的仿真,研究了该型轮齿的动态啮合齿面接触和齿根弯曲疲劳性能.啮合过程仿真得到的齿面接触和齿根弯曲应力的变化规律符合轮齿实际动态啮合规律.疲劳过程仿真得到了疲劳寿命分布云图并判断出轮齿疲劳破坏主要发生在齿根受压侧的倒角区域,进而得到了经渗碳处理前后齿根疲劳破坏节点位置的疲劳寿命值.     

基于神经网络BP算法的7075-T651铝合金搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命预测

在对航空用5 mm厚7075-T651铝合金搅拌摩擦焊焊接接头进行低周疲劳实验研究的过程中,通过实验数据的获取,建立基于人工神经网络BP算法的搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命预测模型.利用该网络模型对不同工艺参数下焊接接头的疲劳寿命进行预测.预测值和实验值比较表明,预测数据与实验数据吻合良好.该模型的建立为铝合金搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命研究节省了时间.     

2024铝合金控冷搅拌摩擦焊温度场数值模拟研究

基于Morfeo有限元分析平台,采用热流耦合、热力耦合相结合的方法,对空冷和水冷条件下2024铝合金搅拌摩擦焊初始阶段和稳定阶段的温度场分布、特征点焊接热循环进行了数值模拟,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明:温度场高温区域均出现在搅拌工具轴肩下方的位置,且在搅拌工具后侧位置温度最高;空冷时各特征点焊接热循环的升温速率稍高于水冷的升温速率,而降温速率远远低于水冷时的速率。实际测试的焊接热循环与模拟预测值吻合较好。     

一种双悬臂梁柔性销轴的微动疲劳研究

大型齿轮增速箱的行星齿轮轴常采用过盈配合的双悬臂梁柔性销轴结构,而该处的过盈配合结构易产生微动疲劳.通过理论计算获得有效过盈量的最值,再利用有限元软件Abaqus模拟柔性销轴的弯曲受载过程,分析弯曲载荷、过盈量和渗碳层深度3个因素对接触应力、摩擦剪切应力以及滑移幅值的影响情况,探究各因素对微动疲劳损伤的影响程度,并使用SWT(Smith-Watson-Topper)临界平面法对销轴结构的疲劳寿命S-N曲线进行预测.对多组试件进行弯曲载荷疲劳加载试验,获得柔性销轴试验S-N曲线,并分析了试验后的构件表面微动疲劳损伤形貌.研究结果表明:弯曲载荷对疲劳寿命的影响大于过盈量的影响,也大于渗碳层深度的影响.采用SWT法预测的疲劳寿命与由试验获得的疲劳寿命吻合得较好.因此,在工程设计中可采用数值仿真分析对柔性销轴的疲劳寿命进行辅助校核.     

考虑全平面损伤参量的多轴低周疲劳预测方法研究

实际工程结构往往处于复杂的多向受力状态,在循环荷载下其薄弱点发生的疲劳断裂多属于多轴疲劳失效模式.目前疲劳寿命预测方法多集中于单轴疲劳理论,忽略了多轴疲劳问题的现实性和复杂性.首先介绍了多轴疲劳的概念和特点,回顾了多轴低周疲劳寿命预测方法,针对基于临界面准则的疲劳预测方法进行了总结归纳,对比了各模型的适用范围和优缺点.研究了多轴非比例路径下剪应变幅的变化情况,考虑了其旋转造成的全平面疲劳损伤,提出了一种新的非比例路径因子反映剪应变幅数值和方向的变化对疲劳寿命的影响,并将该系数引入FatemiSocie模型(FS模型)进行修正.通过理论值与试验值对比,发现改进后的FS模型预测精度有所提高.     

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.     

灾害气体在风网中传播的时间-事件混合步长法

为仿真描述有源风网上外源气体涌入运移过程,创新引入事件步长法,把风网中外源气体组分运动到达某一节点作为一个事件,同时取同期其他分支事件所经历的最短时间作为下一个时间步长,考察记录网络分支中外源气体到达的位置.为减小截断误差,对过大的事件时间步长作出限定,形成所谓"时间-事件混合步长"法.使每个迭代时间步长都能至少有外源气体到达某一个节点,采用节点分支汇流法计算节点浓度,使网络节点上气体浓度得到及时更新.结合矿井瓦斯突出流在网络中的扩散给出了算例,展示了不同时刻瓦斯达到网络各个节点的过程.研究结果表明:新方法能够自动截取网络中组分气体流动的微小事件变化,防止因过大的时间步长导致的截断误差;与单纯的时间步长法相比,计算精度高,模拟仿真更准确.     

链条断裂原因分析

寿命期内的链条在某系统中工作一段时间后发生断裂故障.通过对断裂零件(链条销轴)断口处进行宏观和微观观察、金相组织检查、表面质量检查、材质检验以及润滑脂检测等工作,确定了链条断裂的性质和原因.分析结果表明,链条的断裂故障为销轴的疲劳断裂,断裂的主要原因是由于销轴表面存在凹坑和划痕等原始材料缺陷,加之链板(链条中的一个受力零件)受力不均和链条加工质量不稳定等因素,最终综合导致链条断裂.     

Q345B钢材GTN模型损伤参数标定及应用

目的标定Q345B钢材GTN模型损伤参数及评价损伤参数,并对钢管相贯节点的损伤起始位置进行预测.方法对取自Q345B钢材的光滑圆棒和带缺口的圆棒试样进行单轴拉伸试验,采用逆推法标定GTN细观损伤力学模型参数,并应用有限元分析方法预测相贯节点的损伤起始位置以及开裂破坏过程.结果引入的GTN细观损伤力学模型参数的支管端部荷载-相对凸凹变形曲线与试验结果吻合较好,有限元分析计算得到的损伤起始点荷载和位移与试验结果接近,并且有限元模拟的损伤起始位置与试验中观测到的裂纹开展起始位置相近.结论 Q345B钢材GTN损伤本构模型,能够模拟结构断裂过程,预测结构的断裂荷载、断裂位移、破坏位置.     

基于DEFORM-3D的FSW温度场及流场数值模拟

采用DEFORM-3D软件模拟6082-T6铝合金FSW焊接过程中温度场及流场演变规律.结果表明:在搅拌针插入阶段,最高温度出现在搅拌针底端,随着搅拌针的继续插入,焊接过程中温度逐渐升高,工件上表面温度场呈圆状分布,而在厚度方向上呈盆状分布;当轴肩接触到被焊工件时,轴肩与工件之间的摩擦使工件温度急剧升高,达到了312℃,轴肩下压后温度进一步升高到470℃;搅拌头在插入位置停留5 s后,工件温度提升到502℃;搅拌头行走过程中温度及金属流动达到了一个准稳态,温度维持在500℃左右;黏塑性金属流速度矢量整体分布呈漏斗状,其方向大致与轴肩表面各点旋转方向切线平行,且温度场及金属流动规律随搅拌头行走距离的变化不明显.     

铝合金车轮弯曲疲劳寿命的仿真分析与试验研究

该文运用有限元分析软件ABAQUS,对某铝合金车轮旋转弯曲疲劳寿命进行了仿真分析,得出易于产生疲劳裂纹的应力集中点及其最大应力值。其次,采用疲劳寿命名义应力法建立了铝合金车轮的S-N曲线,计算应力集中点的应力幅与平均应力,将等效应力幅取对数代入S-N曲线,预测所分析铝合金车轮的疲劳寿命。最后,进行了改进前后铝合金车轮的旋转弯曲疲劳台架试验,验证了仿真结果。分析表明,名义应力法可以较好预测铝合金车轮的疲劳寿命。     

载荷状况对机床三支承主轴疲劳寿命的影响

载荷状况和支承形式对轴的疲劳寿命具有重要影响.以机床三支承轴为研究对象,建立三支承主轴组件的有限元模型,应用基于临界面法的FS和SWT多轴疲劳寿命预测模型,通过计算应力应变估算疲劳寿命.结果表明:三支承轴在低速重载下的疲劳寿命随着载荷的增加而降低,破坏位置位于齿轮和轴配合处,在计算转速附近,破坏位置改变到前支承处,在计算转速之后轴的疲劳寿命又随着载荷的增加而降低,降低速度也随之变缓.三支承轴的疲劳寿命随着轴承位移的增大随之降低,在中间支承处的轴承位移影响最大,其次是后支承处,最小是前支承处.     

基于临界面损伤参量的金属材料多轴疲劳寿命预测

对最大剪切应变幅模型、KBM模型、FS模型和MKBM模型4种广泛讨论的临界面模型进行了对比分析,统计了8种金属材料圆管薄壁型试件在173个应变加载工况下的多轴疲劳试验数据,验证了这4种临界面模型对金属材料多轴疲劳寿命的预测能力,讨论了基于临界面损伤参量进行多轴疲劳损伤评估和寿命预测时仍需关注的几个主要问题.研究结果表明:最大剪切应变幅模型和KBM模型能较好地适用于多轴比例加载条件下的疲劳寿命预测,而对多轴非比例疲劳寿命的预测结果一般偏于危险估计;FS模型和MKBM模型在损伤控制参量中引入了一个临界面上的最大法向正应力参数来反映材料的非比例附加强化效应对多轴疲劳损伤的影响,显著提高了对多轴非比例疲劳寿命的预测能力.     

多轴疲劳寿命预测及验证

以薄壁管试件为研究对象,分析了拉扭联合加载作用下的多轴疲劳应变变化特性·根据多轴疲劳临界平面法原理,以临界平面上最大剪应变幅、正应变幅以及表征材料总体损伤水平的非比例度为参数建立多轴疲劳损伤参量,结合MansonCoffin方程建立了多轴疲劳寿命预测模型·该模型考虑了材料总体损伤程度·模型中表征材料总体损伤的非比例度是加载参数的函数,与多轴疲劳应变变化特性密切相关·试验验证,预测寿命误差因子小于15·     

7075铝合金搅拌摩擦焊模拟与实验研究

搅拌摩擦焊解决了7075铝合金难焊接问题,但焊接过程中复杂的温度、流场变化容易造成焊缝缺陷.本文利用FLUENT软件模拟研究了7075铝合金焊接过程温度场与流场的变化规律,并对模拟结果进行了验证.结果表明:前进侧焊接温度高于后退侧,但其材料流速低于后退侧,焊缝最高温度出现在轴肩边缘内侧.搅拌头转速越大,焊接速度越小,则...