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.     

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。     

起重机吊钩横梁的疲劳剩余寿命预测

以某桥式起重机的吊钩横梁为研究对象,通过有限元分析确定其疲劳危险部位及危险部位应力与起升载荷的关系;并通过应力测试验证有限元分析结果的正确性。提出起升载荷监测与应力计算相结合的新方法,获取吊钩横梁疲劳危险部位的全程应力谱;并采用名义应力法预测吊钩横梁的疲劳剩余寿命。     

润扬悬索桥钢箱梁结构疲劳应力监测及其分析

分析了润扬悬索桥结构健康监测系统记录的钢箱梁结构主要部件在交通和环境载荷下的应变时程曲线的规律,研究得到了润扬悬索桥钢箱梁结构在正常交通载荷、重车过桥和台风经过时的疲劳应力谱的特征;结合该桥实时监测的温度变化,分析得到了钢箱梁结构应变时程和温度时程之间的关联性.研究结果表明:润扬大桥结构健康监测系统中的局部应变监测系统能够有效提供钢箱梁结构疲劳应力监测信息;目前各监测部位的有效应力幅较低,主要由车辆和环境气温变化共同引起,疲劳应力的平均值与环境气温变化有很大相关性;重型卡车通过对桥梁造成的疲劳损伤增量幅值是一般车辆载荷经过时引起的几十甚至上百倍,因此在特大型车辆通过时需要密切关注和监测其引起的过载及其对疲劳累积过程的影响.     

自行火炮履带板的疲劳寿命预测方法

针对履带式自行火炮的履带板在使用过程中容易出现局部应力集中而发生损伤破坏,建立了一套随机载荷作用下履带板疲劳寿命计算的CAE仿真方法。基于自行火炮虚拟样机的动力学仿真系统,得到履带板在各种工况下行进时的随机载荷谱。利用CAE仿真分析软件Marc对其进行了模拟分析,采用名义应力法并结合修正Miner理论计算其疲劳寿命。     

基于实测载荷特性的玉米联合收获机车架疲劳特性分析

智慧农机的发展需要丰富的技术储备,为了解玉米联合收获机车架的疲劳寿命情况,基于实测载荷特性完成了玉米收获机车架复杂工况下疲劳特性分析;通过理论及仿真分析,并充分考虑实践经验确定测点,采集有效载荷信号,并完成信号分析;基于有限元方法对车架进行相关特性分析,并利用实测载荷完成随机振动分析,得到的危险节点的应力功率谱,结合材料S-N曲线及疲劳累计损伤原则对车架进行时域及频域疲劳寿命分析;利用随机振动分析得到不同车速下最大应力功率谱曲线和实测应力功率谱,基于Drilik经验公式对车架危险部位进行寿命计算。结果表明:疲劳薄弱的位置出现在纵梁之间的连接处、驾驶室支座与车架连接处及后桥与尾部车架连接处,这些位置的疲劳寿命一般处于10~6上,车架其余位置寿命均在10~7以上。研究结果为车架的设计及优化提供了理论依据。     

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。     

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.     

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。     

基于虚拟载荷谱技术的锥齿轮疲劳寿命分析

基于虚拟载荷谱技术,提出一种新的疲劳寿命计算方法.以锥齿轮减速系统作为研究对象,对齿轮接触模型进行有限元分析,得到锥齿轮传动工况的应力分析结果及云图数据.将应力结果进行数据处理,得到锥齿轮的虚拟载荷谱.根据Miner准则和Corten-Do-lan准则估算出锥齿轮传动的疲劳寿命,并与仿真云图寿命结果相比较.应用实例表明,基于虚拟载荷谱计算的疲劳寿命分析结果具有较高的安全性和可靠性,具有较大的工程应用价值.     

东海某风场4 MW风机塔筒结构疲劳特性

海上风机塔筒长期受到风荷载等外部动力荷载作用,其应力响应相当不规则,容易发生疲劳破坏。由于每个风速工况出现的概率不同,而且塔筒在各工况下的响应也存在差异,因此有必要划分风速工况来编制疲劳应力谱。以东海某海上风电项目为例,建立塔筒结构三维精细化有限元模型,结合风速威布尔分布模型、雨流计数法和线性疲劳累积损伤法则,采用名义应力法计算塔筒的疲劳寿命,并与简化塔筒模型的计算结果进行对比分析,以期为风力机结构疲劳研究提供思路和参考。计算结果表明：通过划分风速工况来编制疲劳应力谱的方法是可行的;塔筒结构容易发生疲劳破坏的部位在塔筒中下部筒节之间的连接处及附近;在分析塔筒疲劳特性时采用壁厚随高度均匀变化的简化塔筒模型与精细化模型结果相差较大,会带来较大误差,因此建议建立精细化模型以合理预估风机塔筒疲劳寿命。     

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。     

基于机液联合仿真的剪叉机构疲劳寿命分析

为解决工程机械复杂机液结构的疲劳寿命计算问题,以某型号高空作业平台剪叉机构为研究对象,提出了一种基于机液联合仿真的结构疲劳寿命计算方法.首先,建立了剪叉机构的机液联合刚柔耦合多体动力学仿真模型,分析了剪叉机构在举升过程中的受力情况,确定了极限工况为举升阶段79.2 s时刻,提取了各关键铰点处的载荷谱;并通过剪叉机构的油缸压力和结构应力测试实验,验证了动力学仿真模型的正确性;然后,基于联合仿真确定的极限工况和铰点载荷谱,对剪叉臂进行了极限工况下和单位载荷作用下的静力学分析,得到了剪叉臂结构应力分布情况;最后,利用铰点载荷谱和剪叉臂结构应力通过仿真获得剪叉臂疲劳损伤云图,确定了剪叉臂疲劳危险部位主要是剪叉臂各个零部件的连接位置处,为后续的疲劳寿命优化提供了基础.     

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。     

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。     

张力腿平台系索疲劳可靠性研究

提出了一种解决张力腿平台系索疲劳可靠性问题的思路,假设波浪载荷的长期分布是由ｋ个短期海况组成,且每一海况中的应力范围的短期分布服从Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布,利用整个张力腿平台动力响应分析以及系索有限元应力分析得到系索结构的应力谱,采用两种方法对张力腿平台系索疲劳可靠性进行了研究。首先,采用Ｍｉｎｅｒ线性累积损伤模型,并考虑了平均应力的影响以及进行了雨流修正,对系索结构进行了疲劳可靠性分析,随后,建立了     

风电增速箱输出级齿轮副疲劳寿命有限元分析

建立了风电增速箱输出级斜齿轮副的三维接触有限元模型,计算了静载荷作用下齿轮副的应力应变;基于齿轮材料的疲劳试验常数,计算了材料的近似S-N曲线;对风电增速箱真实载荷谱20种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系。在FE-SAFE软件中,对斜齿轮副接触模型进行疲劳寿命分析,研究了载荷、表面粗糙度、残余应力以及轮齿修形量对齿轮副疲劳寿命的影响规律。结果表明,齿轮副应力集中处有少数低寿命点,齿轮副寿命随载荷及齿面粗糙度的增大而减小,残余拉应力使疲劳寿命减小,而残余压应力可使疲劳寿命增大,适度修形可提高齿轮的疲劳寿命。     

基于有限元分析的摩托车车体载荷谱编制

在采用电测方法进行载荷实际测试时,由于结构复杂致使贴片位置受到限制,难以准确测取危险点应力状态,提出了基于应力转换(即将摩托车车体上易测点的应力转换为最危险点处的应力)的编谱方法.获得转换后的应力-时问历程后,经雨流计数和不同工况下数据的综合分析,编制了车体最危险点处的疲劳载荷谱,为车体疲劳寿命评估和改善车体质量等提供了重要的载荷依据.     

混凝土泵车结构疲劳强度试验研究

本文以某公司设计生产的45 m混凝土泵车为研究对象,根据有限元计算结果,对其大应力部位进行了最危险工况动应力测试。同时根据大应力部位结构特点,采用疲劳试验机进行了该泵车高强钢角焊接试样疲劳试验,由疲劳试验结果绘制Goodman疲劳极限图。根据实测动应力及疲劳极限图对该泵车结构进行疲劳强度评估,并提出改进意见。本文研究方法也可用于其他难以获得载荷谱的机械结构疲劳强度评估。     

钢桥面板U肋与盖板焊缝构造细节疲劳性能评估

为了评估正交异性钢桥面板U肋与盖板焊缝构造细节的疲劳性能,以九江长江公路大桥钢箱梁实际结构为研究对象,设计疲劳试样进行疲劳试验,得到用于该构造细节处疲劳寿命评估的失效概率分别为50%及2.3%的Δσ-N(应力幅-循环次数)曲线,参照欧州EC.3规范规定,将所得疲劳曲线延长至长寿命区,提出适合该细节处的疲劳设计曲线及其方程。依据实测车辆荷载谱及简化的钢桥有限元模型,选择合理的加载方式与荷载冲击系数,计算得到构造细节疲劳关注点的应力-时间历程曲线及名义应力谱,并对该构造细节的疲劳寿命进行评估。研究结果表明:在实测车辆荷载谱作用下,该构造细节处最大应力幅为45.39MPa,小于疲劳截止限,该细部构造满足疲劳设计要求;研究成果可为公路大桥维修保养和健康监控等提供参考依据。