考虑进气冷却效应的活塞低周疲劳寿命预测

针对进气过程中活塞顶面温度分布不均匀,会对活塞疲劳寿命计算产生影响的问题,采用燃烧模拟和有限元方法,结合材料试验,进行了活塞低周疲劳寿命预测。首先,通过CFD仿真,获取了考虑进气冷却效应的燃烧室温度分布,有限元仿真计算了活塞温度和应变;然后,进行了573 K下的活塞材料拉伸试验和疲劳试验,获取了活塞材料力学参数并推导出活塞疲劳寿命预测模型;最后,结合活塞应变和疲劳寿命预测模型,对比分析了进气冷却效应对活塞低周疲劳寿命的影响。研究结果表明:考虑进气冷却的燃烧室,燃气温度分布不对称,进排气侧的温差达到了75 K左右;活塞应变较大的位置主要集中在活塞凹坑底部、冷却油腔内部、环岸内部和活塞销孔上半部;考虑进气冷却效应导致活塞最大应变值上升了0.425%,低周疲劳寿命降低了13.8%。     

弹性流体动力润滑状态下线接触滚动副表面层的应力及接触疲劳寿命

线接触滚动副早期失效主要是由于接触表面的润滑不良．使得表面粗糙度波峰相 互接触而产生磨损及表面破坏．但在润滑良好的情况下，由于接触表面压力分布的变化．在某些 工况参数下．接触副的疲劳寿命出现降低现象．本文通过数值方法，对ｎ种典型工况参数下接触 副表面层的应力分布进行计算，分析了接触副的疲劳寿命，提出了弹性流体动力润滑应用中合理 选择工况参数的必要性．     

仿生活塞疲劳寿命预测与回归设计

针对发动机活塞缸套系统的摩擦损失占发动机机械总功耗的50%的问题,基于贝壳体表条纹形凸脊结构的耐磨损特性,对发动机活塞在气缸内往复运动过程中裙部与缸壁产生周期性碰撞导致的磨损进行了仿生研究。将贝壳体表的结构形态以垂直竖状条纹形式沿活塞轴向贯穿设计于裙部,可起到减磨、卸载集中应力、提高疲劳寿命的效果。通过对标准和仿生活塞进行热-机耦合有限单元分析,得出了活塞各个部位的应力应变情况,根据曼森和科芬准则得出了仿生活塞各部位疲劳寿命,并对疲劳寿命进行部分正交多项式回归设计,找出了试验水平、因素与疲劳寿命的内在规律。选取最优仿生活塞和标准活塞进行了台架试验和机理分析,发现这种贯穿于裙部的活塞轴向的浅窄大间距条纹可提高活塞疲劳寿命,条纹深度对活塞各个部位的疲劳寿命影响最大,仿生活塞磨损量比标准活塞平均减小41.4%,温度平均降低7%。该结果可为发动机设计和耐磨损研究提供参考。     

往复泵十字头轴承疲劳寿命计算

十字头轴承是往复泵中重要的传动零件,轴承寿命影响着往复泵的整体性能。为了计算出轴承的有效寿命,通过建立十字头的平面运动微分方程,求解出轴承载荷计算公式,确定最大载荷的大小及曲柄转角,最后计算出轴承的平均当量动载荷及疲劳寿命。     

小波包变换在往复泵活塞状态监测中的应用

根据小波变换能同时在时间域和频率域进行局部化信号分析的特点,采用小波包分解、小波包重构及小波包分频带能量监测方法对往复泵活塞状态进行识别,取得了良好的效果。这种方法具有特征参量少、故障特征突出等优点。可以预见,信号的小波包分析将发展为一种可用于往复泵工况监测与故障诊断的特征提取方法     

材料与载荷随机性影响下管路结构振动疲劳可靠性分析方法

为应对振动环境下管路结构高可靠性寿命评估问题，建立材料、载荷等底层因素随机性模型，并考虑随机性传递、综合作用，获得管路结构振动疲劳寿命可靠性分析模型。以典型材料试验结果及单自由度时域系统，证明了随机性模型的适用性及寿命模型的高效性。以液体火箭发动机典型管路结构为分析对象，评估其高可靠性寿命。分析结果表明：在试车振动载荷作用下，管路结构振动疲劳寿命符合对数正态分布，且寿命存在较大的分散性；所考虑的随机因素中，材料疲劳性能对寿命分散性的影响较大；对管路结构，在确定性寿命的基础上，应考虑至少不小于5倍的寿命缩减系数，以覆盖载荷及材料的随机性影响而获得其高可靠度振动疲劳寿命。该研究为液体火箭发动机可重复使用技术发展提供重要技术支撑。     

神经网络在往复泵活塞磨损故障诊断中的应用

对用人工神经网络识别往复泵活塞磨损故障进行了研究。以在往复泵缸套压盖上采集的振动信号的振动功率谱为主要征兆，建立了基于人工神经网络的往复泵活塞磨损故障诊断系统。计算机模拟识别表明，运用该系统可较为准确地判别出活塞的磨损（破损）故障。     

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.     

工程结构元件疲劳寿命的估计

分析工程结构元件在循环载荷下工作,承受交变应力或重复应力时所发生的疲劳断裂现象及疲劳寿命的估计.指出传统的疲劳强度理论在研究高强度材料和超高强度材料及大型工程结构元件的疲劳寿命时所显露出来的局限性及其原因所在,提出带裂纹工程元件疲劳寿命的一种估计方法和有待进一步研究解决的问题.为工程结构元件疲劳寿命的估计提供参考.     

高低周复合疲劳工况下汽轮机转子钢寿命模型

高周疲劳和低周疲劳交互作用产生的高低周复合疲劳会引起汽轮机转子钢10Cr-1Mo-1V的快速失效.研究了高低周复合载荷下10Cr-1Mo-1V钢的应变-寿命特性,通过分析应变比-寿命比的关系,提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法.通过引入四种材料的高低周复合疲劳实验数据,用于不同工况下模型的验证与分析.结果表明,所提出的模型与实验值较好地吻合,对于承受复合疲劳工况的材料,其适用性较强,所需参数较少.     

物探冲击器失效机理分析与改进

对物探冲击器失效分析认为,内缸套失效主要以变形和偏磨为主,活塞失效主要集中在外表面的磨损和冲击端面疲劳破坏,磨损的主要形式为粘着磨损和磨料磨损。提出了提高冲击器使用寿命的具体措施并进行了活塞热处理工艺试验研究。     

柴油机活塞的热疲劳寿命预测

按照热疲劳和高温低周疲劳断裂机制研究了柴油机活塞的寿命和安全性评定，采用Ｍｉｓｅｓ当量准则，求出当量应变范围，通过实验证实，它与寿命之间存在着Ｍａｎｓｏｎ Ｃｏｆｆｉｎ公式关系，并把这一表达式推广到复杂应力状态且摆脱结构形状和尺寸的影响，从而可把实验室中利用试件进行的一维状态下疲劳特性的试验结果用于复杂应力状态不同形状和尺寸的构件。最后把这一成果用于１２Ｖ－１８０型柴油机活塞寿命预测并证实用相热疲     

基于弹性计算的铝合金活塞低循环疲劳寿命预测

为了研究内燃机铝合金活塞在高温蠕变影响下的低循环疲劳寿命,以柴油机铝合金活塞弹性有限元计算所得的名义应力,应变为基础,利用Ｎｅｕｂｅｒ原则计算其真实弹生应力应变。     

凿岩机活塞疲劳寿命的理论分析

根据赫兹接触应力理论,对活塞疲劳失效进行了破坏机理的讨论,指出距冲击接触表面深度约为二分之一接触圆半径处,由于出现最大剪切应力,此处便形成了裂纹源;分析了影响疲劳裂纹扩展速度的重要因素;提出了活塞接触疲劳寿命的理论估算方法。     

无油润滑压缩机活塞环使用寿命的探讨

分析了目前推广应用无油润滑技术过程中压缩机活塞环因其材料、工艺操作条件、检修质量等各种因素引起其使用寿命变化的情况，对延长其使用寿命的方法进行了探讨。     

基于有限元技术的背压活塞的模态分析与疲劳寿命计算

背压活塞是钻井中途油气层测试器的重要零件之一.其工作环境恶劣,受到各种干扰力的作用,容易发生断裂,造成重大事故.利用ANSYS软件,采用区块Lanczos法对背压活塞进行了模态分析,求出了其前六阶固有频率和相应的振型.分别采用兰德格拉夫损伤公式和ANSYS软件中疲劳寿命计算模块对背压活塞进行疲劳分析,计算疲劳寿命分别为1.90年和1.88年,验证了结果的正确性.     

气腿式凿岩机活塞的非线性动力学特性

以气腿式凿岩机活塞为研究对象,根据实际工况建立了活塞和钎杆冲击系统的有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件对活塞冲程过程进行了非线性动力学特性分析,得到了活塞与钎杆各个时刻的应力应变情况.结果表明,活塞冲击能的计算结果与实验结果相比误差较小;活塞的最大应力发生在撞击端面上,此外活塞的花键根部也是受力较大的薄弱环节,最大应力介于其疲劳极限与屈服极限之间;活塞的失效形式为端面接触疲劳和花键根部处疲劳断裂,与实际情况十分吻合.     

超期服务浮式平台锚链疲劳寿命安全评估

基于线性累积损伤Miner理论,根据波频和低频波浪力引起的锚链张力统计幅值及锚链损伤后的破断张力,对某超期服务的半潜浮式平台锚链系统的疲劳寿命进行安全评估.研究结果表明：二阶慢漂是引起浮式平台锚链系统疲劳累积损伤的主要因素;锚链损伤后的破断张力对锚链疲劳安全寿命影响较大.文中提出的锚链疲劳寿命的评估方法同样适用于其他超期服务浮式平台锚链的疲劳安全评估.     

往复式压缩机活塞杆可靠性设计方法研究

基于可靠性设计理论,提出了一种针对往复式压缩机活塞杆的疲劳强度可靠性设计方法。首先,依据热力学与动力学原理,分析了一个循环周期内压缩机传动机构的受力情况;而后,采用传统强度校核方法对活塞杆进行疲劳强度分析,找出造成其疲劳失效的"薄弱环节";然后,根据"薄弱环节"几何尺寸、加工工艺和材料强度等参数的随机性,利用应力-强度干涉模型建立活塞杆的极限状态方程,计算其疲劳强度可靠度。最后,综合考虑各参数对可靠度的影响及控制的难易程度,确定设计参数(尺寸、工艺、材料等信息),为活塞杆的设计提供理论依据。     

低应力预处理对焊接接头疲劳寿命影响规律的试验研究

通过试验，给出了低应力预处理对金属焊接接头疲劳寿命影响的规律曲线，论证了在低应力预处理作用下残余应力峰值下降，因而使疲劳寿命得以提高的机理。提出了用低应力预处理来提高焊接构件疲劳寿命的新技术，并给出了技术工艺的主要参数。