运用系统仿真技术进行结构疲劳可靠性分析研究

本项研究拟运用计算机智能仿真技术，进行结构疲劳可靠性寿命评价。运用神经网络模拟材料性能变化。通过ＢＰ网络。建立载荷级、损伤参量及材料性能对应关系。采用随机离散仿真方法，建立材料疲劳失效可靠性分析仿真系统。依据塑变幅累积临界值分布抽样及随机加载，通过仿真试验统计分析求出寿命分布。     

随机载荷下材料疲劳寿命可靠性分析的智能仿真系统

将疲劳累积损伤看作是非稳态过程,摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设,采用神经网络技术准确描述其与材料性能、载荷应力间复杂的非线性映射关系,真实描述了材料疲劳损伤过程;建立了疲劳失效动态准则,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性,能够正确反映两者的个体性能及相互关系。并运用离散事件仿真原因,构造了材料疲劳可靠性分析的智能仿真系统,用以准确地进行疲劳可靠性分析。经正火35钢随机载荷疲劳试验验证,其可靠性分析精度较高。     

材料非稳态疲劳损伤智能模型可靠性分析仿真方法

材料的疲劳损伤是一非稳态过程,难以用传统的数学函数准确表达。摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设,采用神经网络技术准确描述其与材料性能、载荷应力间复杂的非线性映射关系,真实描述了材料疲荧损伤过程;建立了疲劳失效动态准则,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性,能够正确反映两者的个体性能及相互关系,并运用离散事件仿真原理,构造了材料疲劳可靠性分析的智能仿真系统,用于准确地进行疲劳寿命可靠性分析。经正火35钢随机载荷疲劳实验验证,其可靠性分析精度较高。     

基于材料非稳态疲劳损伤过程的可靠性分析智能化仿真方法

材料的疲劳损伤受诸多因素的影响 ,是一个非稳态过程 ,其瞬态损伤与材料性能、载荷应力间表现为复杂的非线性映射关系 ,难以用确定性的数学函数准确表达。为此摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设 ,采用神经网络技术进行描述 ,准确反映了材料疲劳损伤真实演变过程 ;建立了疲劳失效动态准则 ,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性 ,能够正确反映两者的个体性能及相互关系 ,并运用离散事件仿真原理 ,构造了材料疲劳可靠性分析和智能化仿真系统 ,用以准确地进行随机载荷的疲劳寿命可靠性分析。经正火 35钢随机载荷疲劳试验验证 ,其可靠性分析精度较高。     

新型车架的疲劳寿命预测及优化设计

以半挂牵引车车架为研究对象,根据其设计参数,进行了该新型车架的结构设计和模型建立。基于有限元理论,利用有限元分析软件Hypermesh对该车架进行了静态仿真,根据疲劳可靠性理论,结合半挂牵引车所受载荷、疲劳类型以及车架材料参数,采用名义应力法和Miner线性累积损伤法则对该车架进行了疲劳寿命预测。利用有限元和疲劳分析结果,对该车架进行了尺寸优化,达到了轻量化设计的目的,之后通过再次仿真,验证了优化后该车架的静态性能和疲劳可靠性。     

基于神经网络的涡轮盘榫接触部位疲劳寿命可靠性仿真

在同时考虑材料性能、几何参数和载荷随机性基础上,以遗传算法优化后的三层BP神经网络模拟非线性接触部位应变幅分布。而后建立应变-寿命分布模型,用蒙特卡洛法模拟随机化的Manson-Conffin公式,得出相应可靠性下的疲劳寿命。对航空发动机低压一级涡轮盘榫接触部位进行了疲劳寿命可靠性仿真,结果与实际吻合较好。     

载荷多次作用下材料的寿命分布及可靠性评估

为对载荷多次作用下材料的疲劳可靠性进行评估,首先从随机载荷作用的统计学意义出发,基于顺序统计量理论建立了材料疲劳寿命的概率分布模型;然后考虑随机载荷作用次数的影响,建立了载荷多次作用下材料疲劳可靠性的计算模型;最后利用45#钢试样的疲劳试验数据对所建模型的有效性进行验证。结果表明:实验结果和理论分析结果接近,所建模型能够对材料的疲劳寿命分布及可靠性进行有效评估,对随机载荷多次作用下材料的动态可靠性评估具有一定借鉴意义。     

内燃机曲轴系统疲劳寿命的协同仿真分析方法

曲轴作为内燃机的主要运动部件,其性能优劣直接影响着内燃机的可靠性与寿命.在设计阶段,曲轴的疲劳分析可为其寿命设计和评估提供重要依据.文中针对某型号4缸内燃机曲轴疲劳,建立了活塞-轴系动力学模型并进行仿真,然后把仿真结果转化为时间栽荷传递到曲轴的有限元计算模型中,最后对该有限元模型进行疲劳仿真,从而获得整个曲轴的疲劳寿命计算结果.     

履带板疲劳试验台电液伺服控制系统建模与仿真

伺服放大器是电液控制系统中的第一环节,其性能优劣直接影响着系统控制性能和可靠性。文中通过对疲劳试验台电液伺服系统分析,建立阀控缸系统的数学模型,推导出输出位移、负载压力传递函数。用MATLAB对系统进行动态仿真和校正,根据仿真结果设计和选取伺服放大器。     

乘用车后轴寿命预测方法的对比研究

以某乘用车后轴为研究对象,将有限元方法与后轴的可靠性试验相结合,在静力分析结果的基础上,采用名义应力法和局部应力应变法两种疲劳分析方法,对两种不同热处理方式得到后轴进行疲劳仿真计算,并以后轴疲劳台架可靠性试验结果为标准,对比分析结果与试验结果,寻找更接近实际台架试验情况的疲劳分析方法。结果表明:当低周疲劳的工作应力接近或超过材料的屈服极限时,采用应变疲劳分析法对结构进行疲劳分析,其结果更为精准。     

铝合金铸件疲劳寿命预测和累积损伤评估

建立在铝合金铸件中微观孔洞演化的数学模型，并讨论含孔洞铝合金铸件的材料模型。具有微观孔洞的铝合金铸件可以作为含损伤的材料，采用损伤度作为描述材料损伤的变量。应用含损伤的弹性材料本构关系，分析铝合金阶梯型含损伤铸件的力学性能和疲劳寿命。应用Gurson模型和屈服条件，评估铝合金铸件源于微孔洞的累积损伤及对材料塑性变形行为的影响。初步建立铸件疲劳寿命模拟分析系统。该系统包括铝合金铸造凝固过程模拟模块和疲劳寿命分析模块。     

一种计算轮毂疲劳损伤的数值模拟新算法

针对轮毂结构复杂和周期载荷的特点,采用刚性元法简化轮毂有限元模型, 基于材料疲劳损伤规律、应变等效假设理论和有限元方法,提出了一种计算旋转轮毂结构疲劳损伤的新算法。该算法采用拟合得到的损伤演化材质参数和ANSYS的二次开发工具对轮毂的疲劳损伤过程进行数值计算,在得到裂纹全寿命的同时,给出裂纹群扩展路径,真实地模拟了轮毂动态旋转损伤进程。试验研究证明了该方法的可行性和有效性。     

非线性超声检测镁合金疲劳的仿真和试验

为了利用非线性超声检测AZ31镁合金的早期疲劳损伤,通过现有的本构关系建立了非线性超声检测有限元模型,计算了材料疲劳引起的内部微缺陷长度、数量和宽度变化对非线性超声系数的影响.计算结果表明,材料疲劳产生的微缺陷是产生二次谐波的原因,有限元方法可以有效模拟镁合金材料的超声非线性效应.进行了两个镁合金疲劳试件的非线性超声在线检测试验,研究发现,在镁合金疲劳早期,超声非线性系数随疲劳加载周数单调增加,但在疲劳后期出现了超声非线性系数减小的现象.试验结果表明,超声非线性系数对疲劳早期损伤非常敏感,可以用来表征材料的早期疲劳损伤程度,有限元计算结果与试验结果相吻合.     

高耸塔器风致疲劳寿命时域分析

针对沿海多风地区高耸塔器可能因长期风致振动导致的疲劳问题,以随机风致应力响应的时程模拟、风速风向联合分布模型、雨流法以及Miner疲劳累积损伤理论为基础,提出了基于时域法的高耸塔器风致疲劳寿命数值计算方法,并针对某一典型高耸塔器进行了相关分析。结果表明：长时间的空塔工况可能导致该塔器严重的疲劳损伤甚至失效,而操作工况下的风致疲劳寿命一般可以满足设计年限要求;横风向共振是引起该塔器空塔工况风致疲劳的决定性因素,而强风造成的顺风向振动是导致其操作工况下疲劳损伤的主要原因;该塔器空塔和操作工况下的疲劳分布曲线分别呈多峰型和单峰型,可见顺风向的疲劳损伤比横风向更为集中。     

金属波纹管低周疲劳寿命及可靠性的研究

应用有限元法、试验、数理统计等综合分析方法,对金属波纹管低周疲劳寿命及其可靠性进行研究和探讨。通过波纹管材料疲劳寿命试验、软件仿真分析、产品疲劳寿命试验及相关数据研究,金属波纹管的疲劳寿命呈威布尔分布规律,其寿命分散度也较大。在实际产品设计时将有限元仿真分析、工程设计和试验有机地结合在一起,研究波纹管的可靠寿命和安全系数,能够提高设计精度和可靠性。     

多级加载下疲劳寿命的分岔现象探讨

在多级加载疲劳试验中 ,加载历史对疲劳寿命的影响很大 ,特别是当低 -高顺序加载时 ,损伤演变速度减缓 ,剩余寿命远较损伤力学方法估算的大 ,有时甚至出现受损试样的剩余寿命远大于原始材料的情况。本文运用非线性动力学观点 ,根据二级加载的非线性疲劳寿命公式 ,用计算机做模拟试验 ,发现会出现分岔现象。结合疲劳损伤中“锻炼”效应的微观机理 ,认为材料疲劳损伤演化过程中非线性特征是产生这种现象的原因。通过大量试验和实践经验而得到的现有的疲劳损伤公式 ,可以较好地反映客观实际情况。研究它们之间各个参变量与疲劳损伤的关系 ,能够发现材料在疲劳损伤过程的分岔和混沌现象。     

基于流固耦合的高压油管振动疲劳特性研究

以高压油管为研究对象,开展了基于流固耦合方法的振动疲劳特性研究。通过计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)仿真获取高压油管内部燃油脉冲压力,并建立高压油管流固耦合模型进行振动特性仿真分析,能更准确地预测高压油管的振动疲劳寿命。结合发动机振动激励功率谱密度(power spectral density,简称PSD)信号、材料S-N曲线和传递函数结果,通过疲劳损伤累积模型进行了两种高压油管模型的振动疲劳寿命预测,对比分析了考虑燃油脉冲压力对振动疲劳寿命的影响,为后期高压油管的优化设计提供了指导。