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。     

装载机工作装置的疲劳试验及疲劳可靠性评估

为了对装载机工作装置进行抗疲劳设计和疲劳可靠性评估,在获得ZL50G装载机工作装置固定姿态当量外载荷二维载荷谱的基础上,对载荷谱进行了等寿命加速处理,设计疲劳试验台进行加速加载疲劳试验研究,并对工作装置进行了极小子样疲劳可靠性评估。结果表明:利用加速加载谱加载35.88 h可以等效装载机连续作业495.67 h,实现了工作装置快速疲劳试验的目的;工作装置试件的实际疲劳寿命的平均值为9 132.20 h,疲劳破坏起始于销轴衬套与动臂焊接处,靠近动臂板处的焊趾裂纹源是造成疲劳断裂的主要因素;基于给定工作寿命和疲劳寿命试验结果的极小子样疲劳可靠性评估,获得了工作装置寿命与可靠度为3次多项式的数学关系。     

轮式装载机驱动桥疲劳试验及其疲劳可靠性评估

为了对轮式装载机驱动桥进行抗疲劳设计和疲劳可靠性评估,在获得ZL50G轮式装载机驱动桥输入轴实际工作扭矩载荷谱和转速统计的基础上,对驱动桥扭矩载荷谱进行了等效疲劳强化处理和正反转加载疲劳试验,并对驱动桥进行了极小子样疲劳可靠性评估.结果表明:驱动桥疲劳破坏主要发生在主减速器螺旋锥齿轮处,螺旋锥齿轮以弯曲疲劳破坏形式为主;轮边行星齿轮以接触疲劳破坏形式为主.在给定工作寿命的条件下,基于疲劳寿命试验结果的极小子样疲劳可靠性评估,获得了驱动桥工作时间与可靠度的关系曲线.     

基于虚拟样机的轮式装载机前车架动态载荷分析

为了研究轮式装机前车架在典型工况下的受力情况,首先对轮式装载机的工作阻力进行理论计算,利用Pro/E软件建立三维实体模型,再通过MECH/Pro接口将三维实体模型导入ADAMS软件中,建立轮式装载机整车机构的虚拟样机模型,以此为基础对装载机前车架进行动力学仿真分析,获得前车架各铰接点的载荷时间历程,分析前车架在作业工况中的动态特性,为后续有限元分析和疲劳寿命分析奠定研究基础.     

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。     

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。     

基于数值仿真和动静态试验的副车架轻量化

以某混凝土搅拌车副车架为研究对象,介绍一种合理可靠的轻量化设计研究方法,实现了副车架轻量化设计的预期目标。首先,应用Hyperworks软件建立了主副车架的数值仿真模型,对弯扭极限工况下副车架的静载强度进行仿真分析;通过静强度实车试验,验证了数值仿真模型的准确性。然后,根据体积最小化理论,应用Optistruct软件,优化副车架的结构厚度,并提出斜支撑加强板设计的新方案。最后,通过刚度特性的数值仿真,探究了轻量化后主副车架的刚度匹配性;并通过道路动态实车试验,测得副车架轻量化前后的载荷谱;利用Ncode 8.0软件处理,分析了道路载荷谱,结合高周疲劳寿命理论,对比研究了副车架的疲劳寿命。研究结果表明:轻量化方案具有良好的制造工艺继承性;静强度仿真与试验、刚度匹配性分析、动态疲劳试验相联合的研究方法,提升了副车架轻量化过程的科学性;最终使副车架的整体性能得到了改善,并实现减重120kg。     

基于ADAMS与ABAQUS小型矿用装载机动臂有限元分析

本文以ZLY06小型矿用装载机动臂为研究对象,在PRO/E中建立好装载机三维模型,然后在ADAMS中分析该装载机动臂在对称载荷工况下各个铰点的载荷变化,当各铰点受到在极端载荷时在ABAQUS中对动臂进行有限元分析,找出动臂应力集中区域,为装载机动臂的优化提供依据。     

基于时域波形再现技术的车架焊缝疲劳寿命研究

为从试车场载荷谱中提取动载荷以准确预测车架焊缝疲劳寿命,采集试验车辆关键位置在试车场道路的时域载荷;对车架柔性化处理后,利用动力学分析软件LMS Virtual Lab搭建整车刚柔耦合多体动力学模型;基于时域波形再现技术,对目标信号进行虚拟迭代,求得目标位置垂向位移驱动信号;将驱动信号输入整车刚柔耦合多体动力学模型,分解关键连接点的动态载荷谱;基于线性疲劳累积损伤理论和Volvo法,结合目标连接点的动态载荷谱,预测目标位置焊缝的疲劳寿命;通过优化第三横梁和纵梁的连接形式使焊缝疲劳寿命提升近4倍。     

基于作业段识别的装载机半轴载荷谱编制及其在疲劳预测的应用

为改进轮式装载机可靠性及耐久性设计中数据清洗和分析的方法,以装载机半轴为对象,优化载荷信号去噪和作业段识别的方法。利用小波自适应阈值法去除实测载荷的噪声尖峰和突变信号,并通过迭代平滑滤波法搜寻单个作业周期内同步载荷信号的极值点,识别、划分作业段为"行走段-铲掘段"。结合雨流计数和频次外推法编制载荷谱,有限元静力分析,以及Miner准则对装载机半轴进行疲劳寿命分析。结果表明:雨流计数的均幅值结果符合正态分布和三参数威布尔分布的假设性检验,疲劳分析损伤最大节点出现在万向节叉连接处,其寿命为7.22×10~8次循环。结果证实了作业段智能识别法的便利性和准确性,为传动系统疲劳分析的数据处理提供了借鉴。     

基于虚拟样机的轮式装载机开发技术研究

轮式装载机传统开发模式需要经过样机设计、制造、测试、改进等循环过程,存在试制周期长、开发成本高等问题.提出轮式装载机虚拟样机的开发策略,构建虚拟样机的开发平台,研究相关软件的数据交换方法.采用Pro/E创建轮式装载机的实体模型,构建虚拟样机,在ADAMS环境进行仿真研究,利用ANSYS对动臂总成进行了有限元分析,完成了轮式装载机虚拟样机开发的系统性研究.     

半挂牵引车车架疲劳可靠性分析及优化

首先建立车架几何模型以及相应的有限元分析模型,分析车架的强度与刚度。在Adams中建立车架的多体动力学模型,计算求出悬架与车架连接处的动态外载荷作为车架疲劳仿真分析的载荷谱。在疲劳可靠性分析软件Fatigue中,通过准静态疲劳寿命分析方法计算出车架的疲劳寿命。利用粒子群多目标优化算法,以车架的各纵横梁为设计变量,以车架的较低应力和较轻质量为优化目标,选取较为合理的车架纵、横梁设计尺寸。结果显示优化后车架满足强度要求,质量减轻了近20 kg,疲劳寿命也提高了8.6%。该分析方法既可用于车架的抗疲劳设计等问题研究,也为其他工程实际问题提供了设计参考依据。     

民用飞机平尾水平安定面作动器疲劳载荷谱编制方法研究

民用平尾水平安定面作动器是飞行控制系统重要组成部件之一,其疲劳失效直接影响到飞机的安全飞行,因此,疲劳载荷谱编制的是否合理的将决定结构设计是否安全和经济。本文介绍了民用飞机平尾水平安定面作动器疲劳载荷谱编制的基本原则和基本方法,以国内某型号平尾水平安定面作动器疲劳载荷谱编制为例,详细阐述了用于分析的当量谱和用于试验的飞-续-飞载荷谱的编制方法。     

装载机动臂液压缸活塞杆的可靠性设计

本文对ZL-50装载机动臂液压缸活塞杆的疲劳强度和压杆稳定性进行了可靠性分析,并利用优化设计的方法给出了一定可靠度条件下的活塞杆尺寸。为了获得可靠性分析和设计的依据,对动臂液压缸的工作油压进行了测试,利用测试数据进行了平稳性和各态历经性检验,确定了典型工况,根据数据的统计误差分析结果,确定了数据的样本长度。     

基于桥梁试验的结构承载能力评估研究

文章结合花溪路连续箱梁桥检测项目,对该桥梁进行了荷载试验研究.文中先根据规范设置试验载荷工况,布置应变和位移测量点,同时通过MIDAS有限元软件分析得到桥梁的理论数据.在静载试验中,经过荷载试验得出静应变、静位移等数据,由此推断出桥梁结构在静载作用下的工作状态与承载能力;在动载试验中收集了桥梁动载下的动态响应信号,通过...     

串联式混合动力装载机多动力源载荷谱测试方法

针对串联式混合动力系统具有的多动力源和多工作模式特点,以前、后桥独立驱动装载机为研究对象,根据其控制策略,确定测量参数、工况、样本长度和采样频率;提出适用于混合动力装载机的载荷谱测试方案,设计多模式分离方法,获取具有代表性的混合动力装载机载荷谱.研究结果可为零件疲劳寿命分析和多动力源能效及功率流研究的数据获取提供基础.     

温度升高后碳纤维片材增强RC梁的疲劳性能

为了研究CFL增强RC梁在不同温度下的疲劳性能,分别在20°C、50°C和80°C的温度条件下对CFL增强RC梁进行了3点弯曲静载和疲劳试验.试验结果表明:当加固梁的疲劳载荷水平为其静载屈服强度的83%,极限强度的61%时,加固梁的破坏模式、疲劳寿命、载荷-挠度曲线和应变反应等受温度的影响较小.因此,在该载荷水平下,加固梁的疲劳性能受温度的影响较小.     

微晶玻璃的疲劳行为

本文系统研究了Ｋ２Ｏ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＳｉＯ２－Ｆ多元系统的可切削微晶玻璃的疲劳行为．研究材料在静载荷、动载荷、循环载荷作用下的疲劳断裂的宏观规律，得到了材料在空气中三种载荷形式下的疲劳指数（应力腐蚀指数）ｎ分别为６９５４，３５２和１８１８．实验结果表明，应力腐蚀指数ｎ的大小强烈依赖于加载方式，并能作为材料抵抗裂纹扩展的某种抗力指标，循环载荷和动载荷对材料造成了附加损伤，致使在相同应力水平下材料寿命明显下降     

随机结构系统综合考虑静强度、刚度和疲劳的多失效模式的可靠性分析

在结构系统使用过程中, 将可能出现多种失效形式, 例如静载失效、疲劳失效和刚度等失效形式. 根据疲劳载荷造成的随机裂纹对结构极限应力和截面模量的影响, 给出了结构构件在裂纹扩展下的构件剩余抗力的表达形式, 分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式, 并考虑了各失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响. 具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理以及各失效模式之间的相关性, 给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 结合数值算例对结构系统进行了综合考虑静强度、刚度和疲劳的可靠性分析, 表明在不同的使用年限内, 结构系统失效概率是不同的, 静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响也是不同的; 该方法比只考虑单一因素(或静强度、或疲劳、或刚度等)下的结构系统可靠性分析更符合结构系统使用的真实情况.     

风力发电机齿轮箱加速疲劳试验技术分析

针对风力发电机齿轮箱的高可靠性要求,提出了一种加速疲劳试验技术方法来验证齿轮箱的疲劳可靠性.根据齿轮箱的设计载荷谱,推导了其主要零件在寿命周期内的等效栽荷和应力循环次数;应用Miner线性累积疲劳损伤理论,计算了齿轮和轴承在设计寿命周期内的疲劳损伤度;采用线性强化载荷谱的方法建立了风电齿轮箱加速疲劳试验载荷谱,结果在大约800 h左右就验证了齿轮箱的疲劳可靠性.