工业设计软件讲座第三讲CAE在冰箱助吸器疲劳寿命设计中的应用(二)

(续接本刊第10期第67页)4应力分析结构静力分析是疲劳分析的基础,疲劳寿命分析可以认为是对结构静力分析的后处理,本文首先利用MSC.MARC对冰箱助吸器进行结构静力分析[5,7～9],然后在静力分析基础上,利用MSC.Fatigue对结构的疲劳寿命进行分析计算。4.1建立分析模型冰箱助吸器的     

平均应力修正法在汽轮发电机组轴系应力计算中的应用

分析了寿命当量法和损伤当量法修正平均应力效应的机理,给出了损伤当量法的平均应力修正公式。以低-发联轴器材料26Cr2Ni4MoV钢为例,利用有限元法(ANSYS软件)计算了变幅和等幅非对称扭应力载荷下危险截面的疲劳损伤情况。结果表明,在计算恒幅非对称循环载荷下疲劳寿命损伤时,2种方法计算精度相差无几;在计算复杂载荷下疲劳寿命损伤时,用平均应力效应的损伤当量法能显著提高疲劳寿命估算精度。     

基于FEA的冰箱门体变形解决方法

门体变形一直是困扰冰箱生产厂家的问题,其变形机理研究也是众多科研工作者的研究热点.本文论述门体变形的研究现状,介绍一种基于有限元研究门体变形的方法,以BD-230为例,利用MSC.MARC有限元软件研究门体变形机理,并成功找到解决冰箱门体变形的方法.试验证明该方法的有效性.     

汽包低周疲劳寿命损伤计算

用MARC有限元分析了汽包在启停过程中的内压应力和热应力 ,并对汽包的疲劳损伤进行了计算。     

计算汽轮机叶片低周和高周疲劳寿命的改进的局部应力应变方法 第一部分 模型与方法

在研究和分析叶片所承受的高、低周载荷的基础上，建立了叶片的疲劳载荷谱，研究了影响叶片疲劳寿命的主要因素；并对局部应力应变法进行了改进，建立了用改进的局部应力应变法计算叶片低周和高周疲劳裂纹萌生寿命的模型、方法和软件，这种模型和方法可以计及叶片表面状况、腐蚀疲劳、材料晶粒度等因素的影响。     

计算汽轮机叶片低周和高周疲劳寿命的改进的局部应力应变方法：第一部分 模

在研究和分析叶片所承受的高，低周载荷的基础上，建立了叶片的疲劳截荷谱，研究了影响叶片疲劳寿命的主要因素，并对局部应力应变法进行了改进，建立了用改进的局部应力应变计计算叶片代周和高周疲劳裂纹萌生寿命的模型，方法和软件，这种模型和方法可以计及叶片表面状况，腐蚀疲劳，材料晶粒度等因素的影响。     

大型风力发电机主轴的有限元分析及制造工艺

介绍了风力发电机主轴的相关原理,利用CAE平台MSC.Patran/Nastran软件对主轴的静强度进行了有限元分析,已形变和应力分布结果为据,对主轴方案进行细化和改进,提高了方案设计的可靠性和制造工艺的可行性。     

130t／h锅炉汽包凹槽浅插式接管结构的疲劳寿命估算（二）

在第一部分应力分析的基础上,计算了实验工况下１３０ｔ／ｈ锅炉汽包危险部位的交变应力幅值,按Ｐａｌｍｇｒｅｎ－Ｍｉｎｅｒ线性累积损伤理论确定其周疲劳寿命。通过分析计算提出了一种以疲劳强度减弱系数Ｋｆ来计算应力幅度的汽包疲劳寿命简化估算方法。     

基于SACS的海上升压站的谱疲劳分析

海上升压站多为焊接钢结构,在长期波浪荷载作用下,焊接钢结构尤其焊接节点易出现疲劳损伤乃至破坏,因此,合理的评估海上升压站结构的疲劳性能对于结构设计尤为重要.基于某220 kV海上升压站,运用有限元软件SACS建立海上升压站模型,根据DNVGL-RP-C203:2016《Fatigue Design of Offshore Steel Structures》和API-RP-2A-WSD:2014《Planning,Designing,and Constructing Fixed Offshore Platforms—WorkingStress Design》规范,获得了导管架与撑杆连接节点—圆管节点的疲劳寿命;同时,采用SACS软件建立节点有限元模型,计算节点应力集中系数,获得上部组块与导管架连接节点—非圆管节点的疲劳寿命.     

空冷180 MW汽轮发电机中转子风扇座的强度及低周疲劳分析

采用ANSYS软件有限元分析方法计算大型空冷180MW汽轮发电机转子风扇座的应力，并应用Neuber方法计算转子风扇座的低周疲劳寿命。采用ANSYS软件计算汽轮发电机转子风扇座的应力，克服了经典计算方法对复杂变化曲面应力计算的局限性，是较理想的模拟转子风扇座实际运行工况的精确计算方法。     

隔离开关操作机构疲劳失效校核计算及仿真分析

疲劳失效是低压电器寿命试验验证中最为常见的一种失效形式。合理的结构设计是保证机械零件疲劳寿命的基础。以隔离开关为例,通过理论计算、Algor软件有限元分析和试验验证相结合的方法分析了疲劳失效现象,针对分析结果进行隔离开关结构优化并验证可行性。     

立式电机定、转子虚拟样机建模与仿真研究

基于Pro/Engineer建立了某型号的大功率电机的实体模型和虚拟样机模型.在MSC.PATTERN/NASTRAN环境下,利用有限元方法进行了电机整机的动力学仿真、应力应变仿真和模态仿真,得到了电机两端轴承的力学状态、系统的多阶固有振动频率、振型以及应力、应变、位移等参数值,通过应变测试实验验证了仿真结果.根据仿真结果,分析了电机的危险位置和振型.结果表明现有电机的结构基本满足设计要求,同时给出了电机结构的优化方案,为同类产品的开发和改进提供了参考.     

基于层次分析法和群体决策的智能电能表可靠性分配技术研究

针对电能计量设备研发过程中可靠性分配开展的实际情况,以及层次分析可靠性分配方法主观性过强的问题,文中将群体决策引入到层次分析法中,应用于电能计量设备的可靠性分配.聘请多位领域专家分别对智能电能表的递进层次结构模型建立判断矩阵,利用一致性比例构建专家权重,并由指标权重和专家权重形成综合权重,从而克服层次分析法中主观性过强的局限性.通过对某型号智能电能表采用层次分析法和群体决策进行可靠性分配,对基于该可靠性分配结果的设计方案进行可靠性预计评估,其结果证明了方法的正确性和有效性,对于智能电能表在研发过程中的可靠性设计、降低设计可靠性成本、寿命试验(加速、高加速)、实际使用过程的运行维护具有参考价值.     

航天继电器贮存寿命试验及失效分析

讨论了航天用电磁继电器贮存可靠性的研究方法,分析了贮存条件下航天电磁继电器的失效机理.根据研究制定的试验方案对产品进行了恒定温度应力加速贮存寿命试验,试验后对典型试验样品进行了失效分析.最后,运用灰色理论模型预测了不同温度应力下的贮存寿命.实践证明,上述方法可以用于航天电磁继电器贮存寿命的研究.     

大功率立式电机转子有限元结构分析与优化

基于Pro/Engineer建立了某型号的大功率电机转子的实体模型和虚拟样机模型,在MSC.PATTERN/NASTRAN环境下,利用有限元方法进行了电机转子的动力学仿真、应力位移仿真,得到了转子两端轴承的力学状态、转子的应力、位移等参数值.根据仿真结果,进行了转子的强度和刚度校核,分析了转子的主要破坏形式和危险位置.结果表明现有电机转子的结构基本满足设计要求,并在此基础上优化转子外径和支承结构,减小电机振动,优化工艺,为同类产品的开发和改进提供了参考.     

汽轮机中压联合汽阀螺栓疲劳-蠕变交互作用剩余寿命评估

针对汽轮机高温紧固螺栓的蠕变、疲劳及蠕变 -疲劳交互作用三种失效模式,以某典型中压联合汽阀螺栓为例对影响螺栓蠕变寿命、疲劳寿命以及蠕变与疲劳交互作用时的寿命的因素进行了计算、分析。分析表明：中压联合汽阀螺栓的预紧应力对螺栓的蠕变损伤量有较大的影响,预紧应力增加则所产生的蠕变损伤量增加;调峰运行方式下,疲劳寿命随着螺栓热应力的增加而降低增加。螺栓的螺纹固定端第 1圈螺纹应力集中对蠕变寿命和疲劳寿命有较大影响。中压联合汽阀螺栓剩余寿命可安全运行 6个检修周期,不能满足机组设计寿命的要求,需要采取降低参数运行、缩短检验周期或者在 6个检修周期后更换中压联合汽阀螺栓的措施。     

Analysis of a structural failure mode arising in cage rotors of induction machines

This study deals with the analysis of a typical failure mode of the induction machines used in high-speed motor drives, consisting of cracks appearing at the junction between the bars and end-rings of a cage rotor. The cracks are generated by the fatigue stress due to the end-ring oscillations, excited by tractive torque harmonics. The problem is investigated here by establishing a simple model of a typical cage rotor, which is validated using experimental results. The model is employed for identifying the eigenmodes and eigenfrequencies of the rotor and for evaluating the stress arising in the bars during service, either for an undamaged or a damaged rotor, yielding physical insight on the failure mechanism. A practical and simple design solution is presented and validated using the proposed model, with the goal of increasing the torsional stiffness of the rotor, thus reducing the amplitude of the torsional vibrations. As a consequence, the fatigue stress arising at the junction between the bars and end-rings during service are reduced as well, and the operative life of the rotor is prolonged.     

基于多应力影响威布尔分布模型的电能表寿命预判及验证

电能表不同故障模式的失效分布特征不同,诱发其失效的应力类型和退化过程也各有差异。文中提出了一种基于多应力影响威布尔分布模型的电能表寿命预判方法,应力类型主要包括环境应力及电应力。利用电能表实测历史故障数据建立各故障模式失效率威布尔分布模型,进而针对主要影响应力类型,建立影响应力与各故障模式失效率之间的模型,并计算影响系数,通过调整各故障模式的预测阶段失效率,获得整体电能表的近期寿命。经现场实际电能表故障数据验证,其累计失效率偏差率平均值为1.99%,失效数偏差率平均值为4.41%,表明该方法可有效预判电能表寿命,为电能表状态更换、故障预警提供技术支撑。     

液压支架顶梁柱窝有限元分析

应用MSC.Nastran软件,对煤矿用大采高液压支架结构,应用有限元分析的理论,进行了静强度分析。并根据计算结果,通过几种不同结构顶梁柱窝的局部细化分析,探索柱窝在试验样架中的开裂原因,对改进柱窝结构设计提供理论依据。     

基于有限元法的航天用电磁继电器的激振传递路径分析

航天用电磁继电器"高可靠、宇航级"目标的实现,与提高其耐力学环境能力密切相关。为深入研究继电器振动失效机理,进而得到影响其结构动力学特性的关键因素,本文应用商用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran建立了某型号航天用电磁继电器的三维实体模型,确定了整机结构的主要模态,并通过谐响应得到了结构内关键零件的振动加速度响应,完成了继电器的激振传递路径分析。所得的结论对于航天用电磁继电器的抗振性设计具有重要的参考价值。