42CrMo钢传动轴再制造后寿命预测技术研究

采用升降法获得的再制造寿命修正系数,对临界平面法多轴疲劳模型改造,建立一种针对再制造后多轴的寿命预测模型,尝试研究了带3Cr13电弧喷涂层基体材料为45CrMo的传动轴在比例加载下定量全寿命,利用ANSYS对传动轴进行几何建模和弹塑性分析来确定多轴临界平面疲劳损伤参量,并通过疲劳试验对计算结果进行了对比验证.     

基于ABAQUS/fe-safe的服役后轴类零件疲劳分析方法

以CAD、CAE以及疲劳分析软件fe-safe联合仿真技术为基础,结合残余应力检测设备,建立了服役后零件疲劳耐久性分析流程.以某服役后待再制造的汽车变速箱输入轴为研究对象,应用有限元分析软件ABAQUS,建立轴的有限元模型,得到轴的应力结果;使用疲劳分析软件fe-safe读取应力结果,对轴进行疲劳分析得到其整体寿命分布云图及危险区域分布状况.分析结果对轴的再制造过程具有指导意义.     

金属多轴疲劳行为与寿命预测研究进展

多轴疲劳损伤行为和寿命预测研究关系着复杂加载条件下金属结构件的服役安全,一直受到科学和工程领域的重视.总结多轴低周和高周疲劳试验性能测试一般过程和疲劳行为研究,重点论述多轴非比例加载对低周疲劳和高周疲劳行为的影响,受加载路径,加载载荷和材料类型的影响,非比例加载对材料低周疲劳循环硬化行为和疲劳寿命的影响有差异,对低周疲劳和高周疲劳表现的疲劳行为的影响也有差别,作用机理不尽一致.单轴本构关系通过引入非比例度因子、修正循环强度系数或将多轴加载时的应变等效为单轴应变等方式可推广到多轴疲劳领域.基于应力、应变、能量、临界面和临界面应变能密度法的多轴疲劳寿命预测模型在文中做了综述,疲劳损伤参量中包含能量项的一些多轴疲劳寿命预测方法常被用于多轴低周和高周疲劳寿命预测.缺口件多轴疲劳寿命可采用多轴损伤参量结合局部应力应变法、应力梯度法、应力场强法及临界距离法等进行预测.     

GH4169合金高温多轴低周疲劳寿命预测

基于临界面模型的方法提出一个新的多轴低周疲劳损伤准则.该准则与目前的临界面法不同的是,在预测多轴低周疲劳寿命的模型中,同时考虑临界面上最大剪应变和正应变在不同加载路径下对多轴低周疲劳损伤的贡献.试验结果表明,文中提出的多轴低周疲劳寿命预测模型,对于GH4169合金高温多轴疲劳寿命估算具有较高的准确性.     

基于疲劳与磨损的曲轴主动再制造时机选择

为了解决再制造时机不确定问题,从疲劳和磨损两方面研究了曲轴的主动再制造时机。根据疲劳强度冗余因子及最小油膜厚度临界阈值,提出疲劳主动再制造时机与磨损主动再制造时机的概念。运用非线性多体动力学软件AVL-EXCITE,建立了柴油机连杆大头轴承的弹性液体动力润滑仿真计算模型,用于计算轴承的最小油膜厚度,并以Holland法验证模型的可靠性。综合考虑疲劳和磨损主动再制造时机,建立了曲轴主动再制造时机选择流程,以确定曲轴的最佳再制造时机。以某型号柴油机曲轴为例,验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于A-F类循环塑性理论的多轴局部应力应变法

提出预测缺口构件疲劳寿命的多轴局部应力应变法.采用Armstrong-Frederick (A-F)类循环塑性理论,描述具有非Masing特性的16MnR材料的循环塑性行为.结合A-F类循环塑性模型和增量式Neuber法,分析比例和非比例加载下缺口根部处的多轴应力应变状态.将局部应力应变应用于基于临界面的多轴疲劳损伤模型,对缺口构件进行疲劳损伤分析和疲劳寿命预测.分析结果表明,基于A-F类循环塑性理论的多轴局部应力应变法,能很好地描述缺口根部处的多轴应力应变状态,疲劳寿命的预测结果与试验数据基本吻合.     

材料多轴高低周疲劳失效准则的研究进展

多轴疲劳自研究以来,对于高周疲劳和低周疲劳分别出现了许多方法和准则.高周多轴疲劳的研究准则包括等效应力准则、临界面应力准则和应力不变量准则,其中研究比较多的是临界面应力准则.低周多轴疲劳的研究准则包括等效应变准则、临界面应变准则和能量准则,其中研究比较多的是临界面应变准则和能量准则.在这些准则中,真正普遍接受和有工程价值的并不多.文中就国内外多轴疲劳研究发展中比较有价值的准则进行概括和总结,简述各种准则的优缺点及其适用范围.     

面向再制造的挖掘机工作装置剩余疲劳寿命预测研究综述

从工程机械再制造、疲劳寿命预测、面向再制造的寿命预测等三个方面总结了国内外有关面向再制造的挖掘机工作装置剩余疲劳寿命预测的研究现状,归纳出现有研究中存在的问题。最后,提出了面向再制造的挖掘机工作装置剩余疲劳寿命预测的下一步研究方向。     

基于临界面法的缺口件多轴疲劳寿命预测

基于多轴损伤临界面原理，根据多轴疲劳损伤和裂纹萌生与扩展的特点，在所建立的统一型多轴疲劳损伤模型的基础上，进一步推广应用到缺口件的多轴疲劳寿命预测中，经多轴疲劳试验验证表明，所建立的多轴疲劳损伤模型可以较好地预测比例与非比例加载下缺口件的多轴疲劳寿命。     

再制造毛坯和产品疲劳寿命评估技术研究

疲劳失效是在长期循环应力作用下,材料表面或内部产生永久性累积损伤的过程。再制造是废旧机电产品高技术修复改造的产业化,是我国实现节能减排,建设两型社会指导方针的有效举措。采用科学的方法对再制造毛坯或产品进行疲劳寿命评估是再制造产业化发展面临的重要技术难题。由此,综述疲劳寿命评估技术的研究现状,介绍应用于再制造毛坯和产品的疲劳寿命评估方法,探讨进一步研究的思路和存在的主要问题。     

再制造毛坯和产品疲劳寿命评估技术研究

疲劳失效是在长期循环应力作用下,材料表面或内部产生永久性累积损伤的过程。再制造是废旧机电产品高技术修复改造的产业化,是我国实现节能减排,建设两型社会指导方针的有效举措。采用科学的方法对再制造毛坯或产品进行疲劳寿命评估是再制造产业化发展面临的重要技术难题。由此,综述疲劳寿命评估技术的研究现状,介绍应用于再制造毛坯和产品的疲劳寿命评估方法,探讨进一步研究的思路和存在的主要问题。     

再制造毛坯疲劳损伤临界阈值及可再制造性判断研究

确定疲劳损伤临界阈值以及建立超高周疲劳阶段基于损伤的可再制造性判断模型,为判断毛坯件能否进行再制造提供理论依据,保证再制造工程的顺利进行。但是目前关于基于损伤的可再制造性判断研究还没有广泛的开展,相关的定义与模型也没有提出。以离心压缩机叶片材料FV520B-I为研究对象,根据传统可制造性理论提出了损伤临界阈值的定义并建立普遍适用的损伤临界阈值模型。进一步基于疲劳试验数据、经典的疲劳理论以及疲劳竞争分析,建立针对FV520B-I的考虑表面损伤和内部损伤两种情况的超高周剩余疲劳寿命预测模型。结合损伤临界阈值模型,建立了基于损伤的可再制造性判断模型,并通过试验进行了验证。基于损伤的可再制造性研究是一项理论上有难度,实际应用有价值的工作,能够有效提高可再制造工程的效率,避免不必要的再制造。     

基于激光熔覆的绿色再制造技术研究

为了实现轴类零件的修复,搭建基于激光熔覆技术的绿色再制造系统,该系统由功率为6 kW的CO2激光器、四轴工作台、送粉机构、数控系统等硬件设备和激光绿色再制造系统驱动软件组成.以轴类为典型零件、Ni60A合金粉末为熔覆材料,对激光绿色再制造工艺技术进行研究.通过研究分析激光功率、熔覆速度、送粉量、熔覆间距等主要参数对熔覆层高度、宽度和熔覆层质量等的影响情况,获得了轴类零件激光修复的最佳工艺参数组合,实现基于激光熔覆的绿色再制造技术在生产实践中的应用.     

大型风力发电机组铸件的多轴疲劳研究

服役中的大型风力发电机组铸件常出现多轴疲劳破坏,为了准确预估铸件疲劳寿命,先对多轴疲劳损伤理论及其实用评估方法进行研究和分析;其次研究多轴疲劳S-N曲线和E-N曲线理论;然后分析临界平面法和带符号的Von Mises等效准则法的疲劳计算方法和损伤参量;并根据结构特点分析大型风力发电机组中轴承座的受载形式;最后结合不同的疲劳计算方法以及疲劳损伤模型,分析基于修正的S-N曲线和E-N曲线计算的大型风力发电机组中轴承座损伤结果,并比较结果的差异;结论对其它结构的多轴疲劳寿命研究有重要的参考意义.     

基于剪切形式的多轴疲劳寿命预测模型

在多轴损伤临界面的基础上,结合多轴疲劳损伤和裂纹萌生与扩展的特点,提出了一种剪切形式的多轴疲劳损伤参量,该参量不含有材料常数,进而建立了一种新的多轴疲劳寿命预测模型,经多轴疲劳试验验证表明,所建立的寿命预测模型可同时适用于多轴比例与非比例循环加载。     

反对称犬骨状连接试件的应力分析及寿命研究

对反对称犬骨状连接试件进行疲劳试验,并通过有限元分析,研究孔周应力分布,验证基于应力应变的多轴疲劳预测模型.试验和有限元分析表明,疲劳裂纹一般首先在双犬骨板交界处附近的螺钉孔形成;沉头螺钉连接,使得应力峰值偏向两板交界处;基于应力应变的多轴疲劳寿命预测模型估计试件的疲劳寿命误差为14.5%.     

关于工程机械中轴类零件再制造的概述

轴是各种机械产品中用得最多也最为关键的零件之一,而磨损是工程机械轴类零件失效的主要形式。轴类零件的再制造是以废旧轴为毛坯,采用表面强化技术等修复或改造废旧轴,使之获得再生。再制造能充分提取报废轴类零件中的附加值,最大限度挖掘废旧轴中的剩余价值。据统计,再制造与初始制造的原料耗费量之比为1∶(5～9)。再制造产品的重要特征是其性能和质量能够达到甚至超过新品,而产品再制造的成本仅为新品的50%、节能60%、节材70%。     

复合材料层压板疲劳模量模型及寿命估算

提出基于单向板单轴疲劳试验数据预测层压板疲劳寿命的模型.采用疲劳模量构造典型应力比下的寿命曲线和损伤函数,利用等寿命曲线求出任意应力比下的疲劳寿命,引入复合累积损伤变量计算单向板多轴循环应力下的疲劳寿命;层压板的疲劳寿命预测以单向板多轴疲劳寿命为基础,通过层压板应力分析、失效分析和材料性能退化的循环迭代过程计算寿命;编写层压板疲劳寿命计算程序,寿命预测结果与试验结果吻合良好.     

装载机驱动桥半轴疲劳强度影响因素分析

在再制造业工程机械领域中,半轴花键产生疲劳裂纹是半轴的主要失效形式,其裂纹特征决定半轴回收件的再制造处理工艺。采用基于缺陷建模的半轴强度分析方法,根据驱动桥半轴回收件裂纹的统计情况,随机选择一组裂纹特征的几何参数,建立齿根裂纹模型,使用ANSYS软件进行有限元静力分析,观察半轴最大等效应力与裂纹几何参数的变化关系及裂纹对半轴强度的影响。     

基于最大切应变幅和修正SWT参数的多轴疲劳寿命预测模型

工程中的大多构件承受着复杂的载荷形式,将单轴疲劳模型应用到多轴载荷情况已不能满足工程精度的要求,多轴载荷下的疲劳寿命计算日益引起人们的重视。基于临界平面的思想,结合Fatemi-Socie(FS)模型和Smith-Watson-Topper(SWT)参数各自的优点,提出一种新的多轴疲劳寿命预测模型。该模型以最大切应变幅与最大切应变幅平面上修正SWT参数的和作为多轴疲劳损伤控制参量,此参量可以同时考虑非比例附加循环硬化和平均应力对材料多轴疲劳寿命的影响,能同时适用于比例和非比例加载下的多轴疲劳问题。采用纯钛Ti、BT9钛合金、304不锈钢、S45C钢和1045HR钢5种材料多轴疲劳试验数据对提出的模型进行评估和验证,对几种材料比例和非比例加载下的多轴疲劳寿命预测结果大都分布在试验结果的2倍分散带之内,结果表明提出的多轴疲劳寿命模型具有较高的预测精度。