异形截面轴肩的应力集中特征

针对圆柱体与四方体相接的同心异形截面轴肩,建立直径比大于2、过渡圆角分别为内凹和外凸两种形式轴肩的三维有限元计算模型,利用ANSYS软件,分析计算应力和应变;给出变截面处应力集中系数随变截面直径比和内凹及外凸过渡圆角半径变化的曲线.计算结果表明,对于大径比异形截面轴肩,影响应力集中系数大小的决定因素是过渡圆角半径的大小和类型,而不是直径比的大小.不论是内凹过渡圆角还是外凸过渡圆角,过渡圆角半径越大,应力集中就越小,反之,过渡圆角半径越小,应力集中就越严重.当过渡圆角半径一定时,外凸过渡圆角的应力集中比内凹过渡圆角的应力集中小.直径比的大小对应力集中的影响不是很明显.     

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.     

局部应力-应变法应用于海洋石油钻井平台构件疲劳强度的计算

本文介绍了计算结构疲劳寿命的新方法——局部应力-应变法,并就这种方法应用于海洋石油钻采平台构件的疲劳寿命计算问题中作了一些探讨。针对这一应用中出现的特殊问题提出了解决的方法。并进行了随机载荷作用下试件的疲劳寿命估算和海水环境中试件的腐蚀疲劳实验及相应的裂纹萌生寿命估算。经计算,理论值与实验值的相对误差为17.2％,表明本文所述裂纹萌生寿命的计算方法可行。     

局部应力-应变分析在拖拉机零部件疲劳寿命估算中的应用

本文介绍了估算疲劳裂纹形成寿命的局部应力-应变分析法,着重强调了循环塑性应变对疲劳损伤的影响。提出了在用局部应力-应变法估算疲劳寿命时结合载荷谱累积疲劳损伤的方法。编制出驱动轮轴扭转与弯曲载荷谱,并对驱动轮轴的随机疲劳寿命进行了估算。     

大型滚塑成型设备支承托轮接触疲劳有限元分析

滚塑成型工艺是一种极具生命力的塑料成型技术,托轮是滚塑成型设备的关键传动件与支承件,其疲劳寿命严重影响设备的使用性能.为了预测托轮的疲劳寿命周期,基于经典Hertz接触理论,在ANSYS APDL中建立了托轮-滚圈非线性接触有限元模型,研究了应力分布规律,结合ADAMS动力学仿真获得的虚拟载荷谱,利用协同仿真技术进行了疲劳寿命估计,找到了危险易损区域,并分析了该区域过渡圆角尺寸大小对托轮疲劳寿命的影响.结果表明:托轮的危险薄弱区域位于轮辐与轮缘交接处;随着其过渡圆角半径增大,疲劳寿命显著提高;但圆角半径超过某一临界值时,疲劳寿命反而降低.     

起重机结构连接件疲劳寿命估算方法

本文采用有限元分析法、局部应力一应变法和断裂力学相结合的方法,从全寿命的观点出发,研究起重机结构连接件在复杂载荷下工程裂纹形成寿命和扩展寿命的估算方法;文中还提供了适合微机使用的结构连接件细节应力分析和疲劳寿命估算的计算机程序框图。     

含腐蚀坑结构损伤演化评估过程

基于有限元理论并结合局部应力应变法, 得到了确定尺寸腐蚀坑底部在疲劳载荷作用下产 生非扩展裂纹的萌生寿命值;采用断裂力学模型 通过求解数值积分和非线性方程,得到了微裂纹 扩展到极限尺寸的寿命值和等效裂纹的尺寸;采 用神经网络技术建立了腐蚀坑尺寸与等效裂纹尺 寸之间的非线性映射关系。     

局部应力-应变法预测大型波纹管的疲劳寿命

鉴于大型波纹管膨胀节全尺寸疲劳寿命试验在工程上实现的困难性,研究了基于局部应力-应变法预测大型波纹管的疲劳寿命.应用非线性有限元获取波纹管的最大局部应力应变,并据此局部应变设计简化的试板.当弯曲试板上的最大应变等于波纹管的最大局部应变时,板的弯曲疲劳试验寿命即可代替波纹管的试验寿命.本方法在工程设计中被证明是实用且可靠的,它也适用于低压工况下通用尺寸波纹管的疲劳寿命的预测.     

基于有限单元法的裂纹梁结构疲劳寿命预测模型

为了准确预测裂纹梁结构的疲劳寿命,提出一种裂纹梁结构的振动与疲劳裂纹扩展耦合分析方法。首先,基于有限单元法建立裂纹梁结构的动力学模型;然后,根据裂纹梁单元的特点,推导裂纹梁单元的应力强度因子表达式,在此基础上应用Walker方程建立疲劳裂纹扩展增量计算式,再基于振动响应与裂纹扩展循环同步分析法,计算疲劳裂纹扩展寿命;基于该疲劳寿命预测模型,分析激振频率、激振力幅值和应力比对裂纹梁疲劳寿命的影响;最后,对裂纹梁进行疲劳试验,将试验测量结果与模型计算结果进行比较,验证所提出模型的准确性。研究结果表明:提出的疲劳寿命预测模型较好地表征了疲劳裂纹扩展寿命与其结构参数之间的内在关系,反映了振动对裂纹梁结构疲劳寿命的影响;随着激振频率接近固有频率,裂纹扩展速率增大,裂纹梁的疲劳寿命明显降低;随着激振力幅值增大,裂纹梁的应力强度因子幅增大,疲劳裂纹扩展寿命降低;随着应力比增加,裂纹梁的疲劳寿命显著提高。     

应变疲劳循环计数的一种方法—三点计数法

应用局部应力应变法估算构件疲劳寿命时,通常要采用循环计数法。本文提出一种新的循环计数方法,简称三点计数法,能够直观地反映材料的应力应变响应,便于理解应用并易于编写计算程序,比目前国内外采用的雨流计数法更为合理。     

楔横轧梯形螺纹轴成形机理

通过分析螺纹轴齿形成形过程,并结合金属流动特点,获得楔横轧梯形螺纹轴的成形机理.考虑到轧制过程轧件螺旋升角瞬时变化特点和成形段齿形截面变化等因素设计了楔横轧模具,采用有限元分析软件Deform-3D对楔横轧梯形螺纹轴齿形成形过程进行模拟,得到精度较高的梯形螺纹轴轧件.利用有限元点跟踪功能,对轧件多个点进行跟踪,详细分析了轧件螺纹不同位置各点的径向、轴向位移变化情况,从中获得螺纹段各处金属流动规律.采用软件模拟参数进行了相应的楔横轧实验,得到的梯形螺纹轴实验轧件与有限元模拟结果相同.模拟和实验结果表明,模具螺旋升角采用轧件瞬时半径对应螺旋升角时,能够轧制出形状精确的螺纹轴.     

应用局部应力—应变法估算机构疲劳寿命

对局部应力－应变方法估算机械疲劳寿命的计算思路和具体步骤进行了阐述,并通过试验和计算实例进一步加以说明,该方法在低周随载荷下的疲劳寿命预计问题方面具有相当的优势,易于应用。     

偏心轴类零件楔横轧轧制区轧制力差的影响因素

两轧辊在轧制区的轧制力不对称性是偏心轴类零件两辊楔横轧轧制成形的一个显著特征. 利用有限元法计算了偏心轴类零件楔横轧成形中轧制区轧制力差,并对其影响因素进行了较为系统全面的分析,阐明了影响因素对轧制力差的影响机理,最后还综合分析了各影响因素对轧制力差的影响程度.     

轿车等速万向传动中间轴的轻量化设计方法研究

以轻量化为指标,考虑轿车等速万向传动中间轴的空间布置约束、产品功能约束、产品强度约束、制造工艺及热处理工艺约束和性能约束,提出了一种轿车等速万向传动中间轴轻量化的设计方法.通过强度试验验证了所设计的传动轴满足产品强度要求.与传统实心轴、等内径空心轴、摩擦焊接空心轴对比,减重效果明显.     

应变疲劳可靠性分析的有限元法

将随机有限元与可靠性理论相结合来计算应变疲劳可靠性．随机有限元采用Taylor展式随机有限元法。可靠性理论采用改进的一次二阶矩法．针对复杂的交变载荷，采用运动强化模型反映塑性应变引起的各向异性和包辛格效应．应力应变曲线以骨架曲线形式表示，描述材料塑性性质和记忆特性，屈服应力增量可用来解决包括材料循环硬化或循环软化影响在内的塑性滞后现象．运用随机有限元计算出局部多轴应力应变的随机响应，推导出了局部应变偏导的迭代格式，从而可求出功能函数的偏导数，根据改进的一次二阶矩法计算可靠度系数．     

纯铜圆棒缺口试件拉压循环下的疲劳寿命分析*

对纯铜光滑试件和缺口试件的疲劳寿命规律差异进行探讨。通过光滑试件和缺口试件的循环疲劳试验和缺口试件的局部循环弹塑性应力应变响应分析,结合数值模拟与实验,比较了现有寿命预测方法对缺口试件寿命预测结果的差异。研究结果表明:传统的等应变幅等寿命的概念对于缺口试件的疲劳评估是不合理的;局部应力应变法用于大缺口试件的寿命预测结果可得到基本合理的结果;但对小缺口试件估测寿命结果不合理;应力梯度法对缺口试件寿命估测结果较局部应力应变法合理,因此可认为应力梯度是影响光滑和缺口试件疲劳寿命差异的重要因素。     

典型竖井内火羽流与自然对流的比较

为深入了解火灾过程的特点,采用大涡模拟方法对火羽流与自然对流引起的典型竖井中的流动进行了数值模拟研究。网格滤波截断的亚格子湍能远小于流场总能量,验证了大涡模拟方法的有效性。竖井内火羽流和自然对流的计算结果与文献给出的实验值总体上符合较好。在此基础上讨论了3种不同开口形式竖井内火灾及加热情况下的内部流场,发现两者在表观上具有一定相似性,但火灾状态下流场湍流更强,卷起的涡团更多,流场温度更高。此外,开口形式亦对竖井内流型产生很大影响。     

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.     

再制造航空发动机涡轮盘LCF寿命预测研究

针对缺乏航空发动机再制造涡轮盘低周疲劳(low cycle fatigue,LCF)参数数据,无法直接利用传统寿命预测方法进行再制造涡轮盘LCF寿命预测的现状,考虑疲劳极限与疲劳寿命的关系,提出利用再制造涡轮盘寿命修正系数,对通过有限元应力-应变分析及局部应力-应变法得到的寿命预测结果进行修正的方法,实现再制造涡轮盘寿命预测．最后将预测结果与相关试验结果进行对比,证明预测结果具有一定准确性．