大型矿用挖掘机动臂的裂纹扩展寿命预测

根据矿用挖掘机动臂的结构特点,通过ANSYS workbench对挖掘机动臂进行静力学分析,结合实际确定模拟裂纹的初始位置;利用动力学软件ADAMS对整个挖掘机挖掘过程进行刚柔耦合动态仿真分析,输出动臂危险位置节点的应力时间历程,确定最大应力σmax以及最小应力σmin;采用有限元方法在动臂结构表面模拟半椭圆裂纹的裂纹扩展,并获得不同裂纹尺寸的应力强度因子幅,拟合出其与裂纹尺寸的函数关系。依据疲劳裂纹扩展理论的Paris公式,获得挖掘机动臂的裂纹扩展寿命。     

液压挖掘机动臂疲劳试验载荷谱编制方法

为了研究液压挖掘机动臂构件的疲劳性能,提出了一种能够最大程度代表实测载荷数据,并广泛应用于同一吨位下不同机型的液压挖掘机动臂疲劳试验载荷谱编制方法。采集了 4 种典型工况下的载荷信号,并对其进行预处理。建立液压挖掘机的计算坐标系统,求解动臂各铰接点处的载荷,并将其等效为一个垂向载荷后,作为载荷谱编制过程中的输入信号。采用雨流计数法对压缩编辑后的信号进行统计计数。运用力的修正公式将非对称循环载荷谱转化为对称循环载荷谱。利用威布尔分布拟合幅值的概率分布。采用一步合成法实现工况的合成与外推。得到各级幅值及频次,形成 8 级疲劳试验载荷谱。提出的载荷谱编制方法和结果可为液压挖掘机动臂的寿命预测提供参考。     

挖掘机多体系统有限元分析与疲劳寿命预测

以某20 t液压挖掘机为对象,对工作状态下的挖掘机进行应力测试,采集其工作载荷谱。运用SolidWorks建立挖掘机三维实体全装配模型,应用ABAQUS进行多体系统的有限元分析,确定各工况下挖掘机的危险部位,并进一步进行针对性分析,将测试数据与有限元分析结果导入fe-safe进行疲劳寿命预测。研究表明:挖掘机销轴铰接处应力较大,尤其在斗杆与动臂铰接处以及斗杆与铲斗铰接处;零部件不同部位的疲劳寿命存在较大差异,如动臂侧板的疲劳寿命远高于动臂销轴铰接处,表明产品设计存在进一步优化的空间。     

塔式起重机起重臂疲劳裂纹扩展的机理分析

塔式起重机起重臂下弦杆疲劳裂纹影响因素多,裂纹形成过程复杂。从塔式起重机起重臂的工作载荷和焊接残余应力特征出发,应用断裂力学理论分析了起重臂疲劳裂纹萌生点和疲劳裂纹的扩展过程。针对塔式起重机承受随机载荷的特点,应用时间循环法估算塔式起重机起重臂的疲劳裂纹扩展寿命。研究结果表明:疲劳裂纹在下弦杆与腹杆焊接处萌生;疲劳裂纹扩展的主要原因是交变应力与变幅小车循环次数的累积作用,并为现役塔机的安全评定提供了理论分析依据。     

基于MSC.FATIGUE的乳化液泵曲轴疲劳分析

通过三维设计软件PRO/E建立乳化液泵曲轴模型,利用MSC.ADAMS/PATRAN对乳化液泵曲轴进行动力学仿真和有限元静力学分析,得到曲轴的载荷谱和应力分布;应用MSC.FA-TIGUE对曲轴进行有限元疲劳分析,获得曲轴的最小疲劳寿命和寿命分布,为曲轴的优化设计提供参考。     

基于ADAMS的液压挖掘机动臂机构仿真分析与计算

以某型挖掘机为研究对象,利用Solidworks建立三维模型并完成装配,导入ADAMS中,通过添加约束条件建立虚拟样机系统。基于ADAMS进行仿真分析,获得动臂主要铰接点处的载荷受力曲线,提出将三维模型简化为二维,再通过平面坐标系受力分析的方法得出动臂铰链处的受力理论值,并与仿真计算得到的数据进行对比,验证仿真结果的准确性,为液压挖掘机进行有限元分析提供可靠的载荷谱,从而可以更加准确地对挖掘机进行结构设计和优化。     

起重机吊钩的疲劳寿命分析

针对起重机吊钩在实际工作中存在磨损和断裂等现象,采用了有限元理论和疲劳分析理论相结合对吊钩进行了疲劳寿命分析。首先将建立的吊钩模型在ANSYS Workbench中进行静力学分析。然后将分析结果导入到疲劳分析软件nCode Design-Life中,选用了S-N疲劳设计法和合理的时间载荷谱,通过仿真分析得到了吊钩的疲劳损伤云图和疲劳寿命云图,并从云图中确定出吊钩最容易出现破坏的位置和各节点的疲劳寿命。最后提出延长吊钩使用寿命的方案。     

申克SLO2461型振动筛疲劳分析

以申克SLO2461型振动筛为研究对象,通过名义应力法对其整机进行疲劳估算。在ANSYS Workbench软件中对其进行静力学分析和谐响应分析,得出振动筛的危险部位及其名义应力谱;通过ADAMS软件得出时间历程-载荷与应力载荷谱;综合材料的S-N曲线和疲劳累积损伤理论,在Design Life软件中进行疲劳分析,输出得到振动筛的疲劳寿命。此方法可为疲劳寿命分析提供新思路。     

基于ADAMS和ANSYS的挖掘机动臂仿真分析

以YC60-8型挖掘机为例,建立了工作装置的虚拟样机。运用ADAMS软件对其进行动力学仿真分析,得到动臂铰接点的载荷曲线。将最大载荷导入ANSYS中对动臂结构进行有限元分析,其仿真结果为动臂结构的进一步改进提供了理论依据。     

薄煤层采煤机可靠性分析与疲劳寿命预测

以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立了摇臂壳体和牵引部壳体为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型;根据滚筒工作阻力和采煤机主要技术参数,推导出了采煤机牵引阻力的取值范围,验证了动力学仿真分析中牵引阻力参数设置的正确性;基于Matlab编程,获得了前后滚筒的载荷文件,并通过ADAMS动力学仿真分析,发现了采煤机壳体的应力分布与变形情况,提出了改进措施;基于动力学仿真结果中壳体关键节点的主应力载荷,获得了用于疲劳寿命分析的载荷谱,通过疲劳寿命计算,得到了壳体的最小疲劳循环次数和疲劳损伤值,发现了壳体疲劳寿命的薄弱环节。为研究设备在大范围刚性运动与柔性构件小变形运动时的应力、变形和疲劳寿命情况提供了新的方法。     

煤矿用轮式推土机推土铲大臂疲劳寿命分析

目前对于煤矿用轮式推土机推土铲大臂系统的寿命评估工作主要是使用MSC-Fatigue软件分析法,结合疲劳耐久性集成化仿真分析流程确定其载荷谱,用实际大臂为研究对象对接头处进行疲劳试验,找出煤矿用轮式推土机推土铲大臂的裂纹扩展与使用寿命之间的关系,对起重机的剩余使用循环次数可以进行预测,可以对煤矿用轮式推土机推土铲今后的使用载荷有指导作用,减少发生事故的几率。     

钢脱碳对零部件疲劳寿命影响研究

钢质部件热处理时,若发生脱碳会导致其硬度降低,而准确建立硬度与疲劳寿命的定量关系对材料应用具有重要意义。基于金属材料硬度与抗拉强度的关系及零部件的结构设计参数,采用修正Miner法得到S-N曲线,从而获得各类钢质部件的疲劳极限。依据累积损伤理论,采用零部件服役应力谱,以45钢和ZG230-450钢部件脱碳引起的疲劳失效为应用实例,进行了疲劳寿命评价的验证。结果表明：脱碳会导致部件表面硬度的降低,其主要是通过降低裂纹萌生寿命而影响零部件疲劳寿命;通过理论模型计算得到的疲劳寿命结果与应用实例的结果进行对比分析,发现表面硬度影响零部件疲劳寿命的评价方法具有适用性,有助于零部件表面发生脱碳后进行疲劳寿命的定量分析。     

液压挖掘机动臂的寿命分析预测

以某型号的液压挖掘机为研究对象,基于Solid Works,Abaqus,FE-SAFE软件,对其进行了建模、应力应变分析、疲劳强度分析研究。在分析过程中,利用应力应变测量技术测得工作装置各测点的应变时间历程,经过分析处理,得到工作装置中动臂的边界条件,估算预测出了动臂各处的疲劳寿命,分析结果有利于挖掘机的结构优化设计,对其它工程机械的寿命预测有一定的参考意义。     

基于ANSYS和ADAMS的振动筛筛帮疲劳寿命分析

通过ANSYS对振动筛浮动筛框柔化处理后,在ADAMS中进行振动筛的刚柔耦合仿真并获取筛帮的载荷历程。对筛帮进行有限元静力学分析,得到危险部位的应力结果。根据筛帮材料的特点,绘制S-N曲线。结合筛帮的载荷历程、有限元分析结果和材料的S-N曲线对其进行疲劳寿命计算。分析结果表明筛帮两侧与支撑部件连接的安装孔是疲劳破坏的危险处,筛帮的疲劳寿命满足振动筛疲劳极限的设计要求。     

基于Workbench的钢丝绳疲劳寿命分析

通过建立IWRC1×7单股钢丝绳三维模型,基于CAD-CAE协同仿真平台Workbench对其进行静力分析和疲劳分析,得到钢丝绳内部应力分布以及交变载荷下钢丝绳疲劳寿命云图,指出其疲劳破坏点位置。通过修改疲劳载荷比例和比例因子的值,获得多组疲劳寿命值,记录钢丝绳疲劳寿命与载荷比例和比例因子的对应关系,指出疲劳寿命随载荷幅值增大而减小。     

刨煤机牵引块可靠性分析及疲劳寿命预测

以刚柔耦合多体动力学基本理论及疲劳寿命预测理论及方法为基础,建立刨煤机刚柔耦合虚拟样机模型,解决了仿真动态载荷获取、载荷施加位置及方式的确定和柔性牵引块接触面刚化处理等问题。对样机进行仿真,分析得出整机设计上存在的问题。对牵引块两端斜面角度及耳部尺寸进行优化,加工方法由铸造改为模锻,使其应力特性基本满足设计要求。对牵引块疲劳破坏危险部位关键节点主应力载荷进行强化外推及多工况叠加处理,得到用于疲劳分析的目标载荷谱。进行节点疲劳寿命预测,得到牵引块较为准确的疲劳寿命。     

航空2024铝合金VIC-3D静载分析和疲劳试验VIC-3D Static Analysis and Fatigue Test of 2024 Aluminum Alloy 陈亚军 黄彦 薛程丹 洪建国

为系统研究航空2024铝合金的力学性能,首先通过VIC-3D技术测量静态拉伸全场二维应变及应力,其次基于航空载荷谱进行动态载荷疲劳试验。VIC-3D结果表明,利用Y方向应变随时间变化云图,可以探究裂缝出现及发展规律;采用运输类飞机下翼面标准载荷谱TWIST,疲劳试样在第34周循环,总第169973次循环后发生疲劳断裂。利用扫描电子显微镜对试件断口进行观察,疲劳断口可观察到疲劳源区、疲劳裂纹扩展区及瞬时断裂区,并呈扇形向外扩展。疲劳裂纹萌生于试件表面;裂纹扩展区二次长裂纹方向和裂纹扩展方向垂直,并存在疲劳辉纹;瞬时断裂区呈现出塑性断裂韧窝状形貌,局部存在冲击面形貌。     

履带行走式机械驱动链轮的动力学仿真与疲劳分析

应用Solid Works软件对履带行走式机械驱动链轮进行了三维建模,通过ADAMS软件进行系统运动学/动力学仿真与分析,得出驱动链轮轮齿载荷谱。根据载荷谱应用MSC PANTRAN与MSC FATIGUE软件对链轮轮齿进行疲劳寿命分析,为驱动链轮的修复与再制造提供理论依据。     

5种工况下AXERA T10型凿岩台车大臂疲劳寿命仿真

凿岩台车大臂在凿岩台车工作过程中受多种交变载荷作用,易造成大臂出现裂纹甚至断裂。以汤姆洛克AXERA T10型凿岩台车为研究对象,建立其钻臂三维模型以及钻臂刚柔耦合模型;在选定的5种极限位置工况下仿真得到大臂薄弱节点;对薄弱节点进行疲劳寿命分析,发现疲劳循环次数最小的节点出现在工况4下大臂支撑推进梁的俯仰液压缸铰孔边缘处,并计算得到疲劳寿命为3 067 h。该仿真分析为同类型凿岩台车的大臂设计提供了参考。     

航空2024铝合金VIC-3D静载分析和疲劳试验

通过VIC-3D技术测量静态拉伸全场二维应变及应力,基于航空载荷谱进行动态载荷疲劳试验,利用扫描电子显微镜对试件断口进行观察,研究航空2024铝合金的力学性能。结果表明,利用Y方向应变随时间变化云图,可以探究裂纹出现及发展规律,疲劳试样在第34周循环,总第169 973次循环后发生疲劳断裂。疲劳断口可观察到疲劳源区、疲劳裂纹扩展区及瞬时断裂区,并呈扇形向外扩展。疲劳裂纹萌生于试件表面,裂纹扩展区二次长裂纹方向和裂纹扩展方向垂直,并存在疲劳辉纹,瞬时断裂区呈现出塑性断裂韧窝状形貌,局部存在冲击面形貌。