多工况程序载荷谱一步合成法及其计算机程序

多工况载荷谱是进行疲劳试验和疲劳设计所必须的。合成这种载荷谱常用的方法是先合成后扩展法,步骤较繁琐;且用作图法外延求极值载荷误差较大。本文提出一步合成编谱法简化了编谱过程,避免了作图,并有可能实现编谱全过程计算机程序化。本文论证了一步合成法与先合成后扩展法是等效的,从而确定了一步合成法的可行性。本文推导了多工况合成后的载荷概率密度函数和分布函数,从而使进行疲劳设计和试验的工程技术人员能更完善的掌握多工况动态载荷的统计特性,对更深入的进行疲劳方面的工作会有所帮助。     

基于高速轮轴实测载荷的非参数拟合外推研究

以高速动车组动车轮轴动应力线路实测数据为依据,通过载荷与应变之间的关系,结合包络线的方法,得到实时的轮轴载荷,并编制实测轮轴载荷谱.对实测的高速轮轴载荷谱进行了非参数核密度估计的拟合外推分析,对比了固定带宽核密度和自适应带宽核密度两种方法的极值预测结果以及扩展载荷谱与实测载荷谱的损伤差值,并讨论了外推倍数对两种方法的影响.结果表明:自适应带宽核密度法预测的极值和频次更接近于实测值,损伤误差更小,由有限数据外推高频次数据的精度更高,更适合于高速轮轴载荷谱的外推,并初步验证了拟合外推方法的合理性.     

装载机工作装置随机载荷统计特性分析

装载机工作装置随机载荷的统计分析是工作装置载荷谱编制及结构疲劳分析的基础。文章实测了装载机工作装置在大石方、原生土、小石方和沙子4种物料工况下铲斗的受力载荷时间历程,采用统计方法对信号中的毛刺进行甄别与剔除,按照工况时间比例对载荷进行分段拼接,检验分段载荷的平稳性和各态历经性;利用数理统计的方法分析分段实测随机载荷的统计特性,采用峰谷抽取和雨流计数法统计载荷均值和幅值的频次,得到了均值频次和幅值频次分别服从正态分布和三参数威布尔分布的拟合分布数学模型,且载荷均值分布和幅值分布相互独立。随机载荷统计分析的方法和结果为装载机工作装置疲劳载荷谱编制以及可靠性台架试验提供了依据。     

关于标准载荷累积频次谱的外推

标准载荷累积频次谱的引入给构件疲劳寿命预测方法的研究和应用带来了方便。但是,对于这种累积频次谱的外推却没有相应的简便方法。为解决这一问题,本文提出了仅以计算分析为基础的标准载荷累积频次谱的外推方法。文中所导公式适用于各种起讫范围的外推计算。通过与以往的方法相比较,所得外推结果令人满意。     

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。     

中型轮式拖拉机前桥载荷谱测取方法的初步研究

本文介绍了测取拖拉机前轮空间载荷的贴电方案、仪器布置及标定方法。并叙述了对样本的几种检验以判断数据的性质和样本的概率密度函数。然后根据分布函数作外推从而获得单一工况的载荷谱,经多种工况合成即成合成载荷谱。     

程序载荷谱编制的计算机化

本文研究了程序载荷谱的计算机编制理论。为了使传统的手工编谱方法计算机化,省工省时、提高计算精度,本文提出了参数估计的复合形法,研究了合成扩展的计算机化问题、最大载荷值计算问题以及各级载荷循环次数计算问题。     

基于实测载荷谱的高速列车轮轴剩余寿命分析

针对检修周期内轮轴是否会发生破坏断裂的问题,研究了轮轴的裂纹扩展寿命.通过标定试验与线路实测试验,采用数据处理分析软件统计出了各个载荷下车轮旋转出现频次,得到了中国标准动车组测力轮对载荷谱.将最恶劣工况的载荷谱作为裂纹扩展分析的输入载荷,利用裂纹扩展分析软件计算了含裂纹的车轴在不同扩展阶段的应力强度因子,结合疲劳裂纹扩展理论估算了车轴上不同初始形状的裂纹扩展到临界尺寸时的扩展寿命,为保证检修周期内车轴不发生破坏断裂提供了科学参考.结果表明:裂纹初始深度相同的情况下,裂纹形状越扁平,车轴剩余寿命越短,裂纹扩展门槛值对裂纹扩展寿命影响较大.     

载荷累积频次谱最大穿越频数及其确定问题

载荷累积频次谱的形状和最大穿越频数对计算疲劳寿命有很大影响。为寻求和认识其中规律,本文分析了载荷累积频次谱的形状和最大穿越频数对计算疲劳寿命的作用效果,指出了针对具体情况区分最大穿越频数的必要性。在此基础上,提出了以累积损伤率为准则的确定最大穿越频数的设想。并对其计算实拖进行了初步探索。     

基于热-结构耦合的高炉无钟炉顶阀箱疲劳寿命预测

根据装料设备的工作流程,确定阀箱3种最不利的载荷工况;基于热-结构耦合理论并利用有限元分析软件ANSYS研究阀箱在温度载荷和机械载荷作用下的热-结构耦合问题,得到实际工况下阀箱的温度场、应力场以及危险部位的应力谱;依据裂纹萌生和扩展理论对阀箱进行疲劳寿命预测.研究结果表明,在3种载荷工况作用下阀箱应力均低于材料的屈服强度,其安全系数为1.8～3.2,且阀箱的变形在允许范围之内,阀箱静强度及刚度满足要求;阀箱疲劳寿命大于107,也满足要求.     

圈不交的双圈图的距离谱半径(英文)

图G的距离谱半径ρ(G)是图G的距离矩阵的最大特征值.本文利用线性代数和图论的方法,先给出了一些使距离谱半径递减的图变换,然后利用这些变换确定了圈不交的双圈图中距离谱半径最小的极值双圈图,同时,给出了对应距离谱半径满足的三次方程.     

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。     

图的广义距离谱

基于一些图参数得到了图G及其线图L(G)广义距离谱半径的上下界,并确定了极值图;然后计算了一些合成图的广义距离谱。     

热-结构耦合的高炉炉壳静强度及疲劳强度分析

通过工程传热分析计算出冷却模块内冷却水与水管内壁的对流换热系数以及炉壳外表面的综合换热系数,并根据还原炉的工作流程,确定了3种载荷工况;然后借助大型通用有限元分析软件ANSYS,采用热-结构耦合的方法计算了高温状态下炉壳的温度分布、热-结构耦合应力场。模拟计算结果表明,在工况载荷作用下,炉壳各部位最大Von mises应力均远远小于材料的屈服极限,炉壳静强度满足要求。对各节点按Goodman-Smith疲劳极限图进行疲劳评定,炉壳的疲劳强度也满足要求。     

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.     

不含5-圈图的α-谱半径

谱极值图论是图谱研究的重要内容之一.利用矩阵的数值特征理论和图的结构,研究了不含5-圈图的α-谱半径的极值问题,得到了不含5-圈图的α-谱半径的一个上界并刻画了该上界可达的极值图类.所得结论不仅部分解决了谱极值图论中的一个问题,而且还推广了图的无符号拉普拉斯谱极值的一个已有结果.     

热轧机主传动系统疲劳设计负荷选取原则与方法

热轧机主传动系统咬钢时受到强大的冲击扭矩作用,每年的冲击次数达105～106次,因此应以咬钢时的冲击扭矩峰值载荷谱作为主传动系统的疲劳设计负荷。通过抽象简化,建立主传动系统的动力学模型并进行动力学仿真,计算出扭矩放大系数TAF。对于新设计的轧机,可按产品大纲通过理论公式计算出轧制各产品时的稳态轧制力矩;对于现有轧机,可以通过监测轧机主电动机的电流或功率来得到稳态轧制力矩载荷谱。将各稳态轧制力矩分别乘以扭矩放大系数TAF,就得到轧机咬钢时的冲击扭矩峰值载荷谱。采用累积损伤理论,再计及低于受力零件材料疲劳极限的循环应力对疲劳裂纹扩展的影响,按此进行疲劳设计,就能保证轧机主传动系统在预期寿命内安全工作。     

多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展研究

进行了多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展的分析与试验研究。给出了典型的随机载荷谱下铝合金加筋板多裂纹扩展的预计方法。用组合法和类比法计算多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的应力强度因子。考虑每个载荷循环裂纹之间的相互作用影响,以Walker裂纹扩展公式和Willenborg-Chang裂纹扩展公式为基础,用循环续循环进行裂纹累积,用虚拟施加剩余强度载荷和裂尖韧带塑性区连通判据确定临界裂纹尺寸。进行了恒幅谱载荷及程序块谱载荷下加筋板多裂纹的扩展试验研究。对比了铝合金多裂纹扩展的分析预计结果和试验结果,对比结果表明,预测的寿命与试验结果吻合较好。     

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。     

变幅载荷疲劳裂纹扩展预测模型

为克服变幅载荷疲劳裂纹的预测中受到的实验成本、时间、载荷谱型等诸多因素的限制,在常幅载荷下S-N曲线与疲劳裂纹扩展曲线关系的基础上,研究了变幅载荷下两曲线之间的关系,并结合疲劳累积损伤理论,推导了块谱载荷裂纹扩展裂纹长度的预测方法,同时考虑了超载迟滞效应的影响,最后进行了实验研究.实验与计算结果表明该方法有效、便于工程应用,该方法可用于结构设计阶段对疲劳裂纹扩展寿命的预测.