基于功率谱密度的结构随机疲劳寿命仿真

利用MSC．Patran、MSC．Nastran、MSC．Fatigue软件,通过对某设备的弹簧片结构进行强度和疲劳寿命分析,详细地探讨随机振动疲劳仿真分析技术的流程及实现过程：即首先对结构进行频率响应计算,得到弹簧片的传递函数,再将此传递函数与输入的功率谱相乘．获得弹簧片的应力功率谱密度,再结合材料参数,选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳寿命。通过对真实结构进行的随机疲劳试验证明仿真所得结果与试验结果处于同一量级,仿真的结果真实可靠。     

微型客车车身疲劳破坏CAE仿真

为解决微型客车在山区使用过程中后立柱和后门槛板等部件出现疲劳裂纹的问题,采用ANSYS和LS—DYNA对整车在实际使用条件下的应力分布及随时间的变化进行仿真．对关键部件进行疲劳寿命计算和分析,从中找到部件产生疲劳裂纹的主要原因;提出多种改进方法,并基于CAE仿真分析筛选出改动小、成本低、效果好的方案;根据改进部件的疲劳寿命预测和评价确定最终改进方案．     

自行火炮履带板多载荷疲劳寿命仿真

履带板的疲劳寿命是自行火炮维修保障体系中急缺的指标,但因测试动载荷和确定受力部位困难,至今无人尝试分析其疲劳寿命.测试动载荷是通过前人所建自行火炮行走系虚拟样机在虚拟路面上行驶实现的.通过重现仿真过程,观察履带板位置和载荷分量的幅值的对应情况,推断载荷分量的产生机理与履带板的受力部位.分析了履带板有限元多工况静应力分布.利用静应力结果和动载荷进行多载荷疲劳寿命仿真,找出了疲劳寿命薄弱位置,给出了疲劳寿命值.说明计算机仿真手段分析履带板的疲劳寿命,可以得到物理实验难以测试到的动载荷,避开繁琐的传统疲劳物理实验方法.最后提出了需进一步讨论的问题.     

基于ANSYS的挖掘机动臂疲劳寿命仿真研究

针对挖掘机动臂载荷复杂性使得疲劳寿命难以预测的问题,提出一种基于仿真载荷谱的疲劳寿命分析方法。通过仿真工作装置各铰点载荷谱对动臂进行静强度校核,并运用Miner准则对动臂进行疲劳寿命预测,确定了最小疲劳寿命部位。由疲劳寿命敏感度分析结果可知,载荷幅值、缺口系数、表面质量系数和尺寸系数对疲劳寿命有显著影响;在计算疲劳寿命时用Goodman修正公式更保守。研究结果可以预测挖掘机动臂疲劳寿命,为动臂的设计和改进提供参考。     

基于神经网络的结构疲劳寿命仿真的研究

疲劳是一个相当复杂的过程 ,受大量难以监控的因素影响。目前的疲劳寿命估算基本是采用传统的经验公式 ,计算程序复杂 ,精度低 ,试验成本高。随着人工神经网络的迅速发展 ,使用人工神经网络对疲劳寿命计算成为可能。该文通过对疲劳寿命的影响因素分析 ,采用改进的BP网络对疲劳寿命计算进行仿真 ,仿真结果表明这种方法对疲劳寿命估算是可行的 ,并且有很好的精度。     

可维修系统的故障率分析

采用蒙特卡洛方法对可维修系统的故障率进行模拟．讨论了元件的抽样方法。在已知元件寿命分布的条件下直接应用蒙特卡洛方法抽样，对单元件的故障率进行了定量的研究，并对两元件的串联系统的故障率进行仿真，得出了可维修系统故障率的变化规律，验证了随着时间的增加故障率趋于常数——平均故障间隔时间的倒数。     

基于S N和FKM标准的橡胶元件疲劳寿命预测方法

疲劳寿命预测是橡胶元件设计的核心技术之一.基于Abaqus和S-N技术以及FKM标准成功实现橡胶悬架弹性关节疲劳寿命的预测.该预测方法也为类似橡胶弹性元件的疲劳寿命评估提供一种尝试和设计思路.     

基于有限元仿真的特种越野车结构疲劳寿命预测

为缩短新车开发周期、节约样车制造费用，给车辆轻量化设计提供参考，在计算机仿真环境下预测了某特种越野车关键部件的疲劳寿命。基于该车结构有限元模型动力学计算的频响结果，对计算模型施加不同车速下等级路面位移谱，得到了不同车速不同级别路面下该车关键部件的应力响应谱，并在此基础上运用随机疲劳理论预测了该车的疲劳寿命。所研究的内容为车辆的疲劳寿命预测提供了较为可靠的流程和方法，所预测寿命结果在合理范围内，并提供了关键部件疲劳寿命的薄弱位置。     

基于数字疲劳传感器的疲劳监测系统及寿命评估

疲劳寿命计是电阻-疲劳响应记忆元件,其电阻值随疲劳而增加,栽荷卸除后电阻变化值保留.通过设计适用于桥梁疲劳栽荷检测的数字式传感器和监测系统,对大桥实施长期实时监测和定期技术状态评估,考察大桥在服役期内完成设计预定功能的能力,提高桥梁的安全性.为解决疲劳损伤及寿命评估问题,通过编制的疲劳评估系统,对东海大桥48个危险截面测点进行疲劳分析,得到实际损伤及损伤度,并进行寿命评估.成功地建立了东海大桥疲劳损伤及寿命评估系统,并可推广应用于其他桥梁.     

基于Matlab的自行火炮液压管件应力分析

液压管件作为某型自行火炮液压系统的一类重要元件,其机械性能在很大程度上影响整个液压系统的工作寿命.采用建模和仿真技术研究其应力分布,提出依据广义胡克定律建立液压管件在高强度载荷作用下的力学模型的方法,利用Matlab进行仿真分析,结合仿真结果对液压管件径向及切向应力的分布规律进行了探讨,对于液压管件的疲劳分析以及力学性能研究具有一定的参考价值.     

CAE在同步辐射装置挡光元件设计中的应用

针对第三代同步辐射装置挡光元件承受极高热负载、设计难度大的问题,综述CAE在其设计中的应用情况:借助有限元分析可以获得挡光元件关键部件吸收体的最高温度和最大应力这两个最主要设计参数;通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件模拟可以获得吸收体中冷却管道的对流换热与流动阻力特性参数;采用热弹塑性有限元分析可以获得用于低周疲劳寿命预估的吸收体热应力应变迟滞循环.下一步工作将围绕当今研究的核心问题——基于低周疲劳的设计准则展开,包括同步辐射高热负载作用下低周疲劳裂纹的起裂寿命和扩展寿命预测,以及吸收体倾角、表面光滑度、冷却管道排布等对寿命的影响.这些研究均需要充分利用CAE的强大分析功能.     

Data-driven bending fatigue life forecasting and optimization via grinding Top-Rem tool parameters for spiral bevel gears

To establish a bridge between grinding tool parameters and loaded tooth fatigue life, an innovative data-driven root flank bending fatigue life forecasting and optimization via Top-Rem tool parameters was proposed for grinding spiral bevel gears. The recent machine settings modification is extended into grinding Top-Rem tool parameters modification in case that geometric accuracy and root bending fatigue life are integrated into a collaborative optimization. The proposed Top-Rem modification includes three key steps: (I) arc-shaped blade, (II) top part, and (III) top fillet part. Then, while root bending stress is determined by using finite element method (FEM)-based simulated loaded tooth contact analysis (SLTCA), data-driven fatigue life forecasting is developed by correlating with the multiaxial fatigue damage model based assessment. Moreover, data-driven bending fatigue life optimization model is established by using Top-Rem tool parameters modification, where the important constraints in target flank determination includes: (i) root overcutting, (ii) geometric accuracy, and, (iii) fatigue life. For high accuracy and efficiency, two different strategies are proposed: (i) the different parameters modification types; and, (ii) sensitivity analysis of grinding Top-Rem tool parameters. Finally, proposed method can verify that bending fatigue life can be significantly improved by modifying the key Top-Rem tool parameters in early stage of the whole life product development for spiral bevel gears.     

基于概率断裂力学的管道疲劳寿命分析

采用奇异单元模拟裂纹尖端应力场的奇异性,计算裂纹尖端的应力强度因子和张开应力.以概率论为基础,结合确定性疲劳断裂力学估算方法,考虑参数的不确定性和随机性,应用蒙特卡洛模拟法分析管道的疲劳寿命.结果表明：通过J积分计算得到的裂纹尖端张开应力与计算得到的管道工作应力基本相等.采用蒙特卡洛模拟法进行的一定可靠度和置信度下的疲劳寿命预测能反映评定参数的不确定性,较传统的断裂力学计算结果更安全.     

汽轮机汽缸蠕变-疲劳耦合寿命预测

为探索汽轮机汽缸裂纹产生的原因、带裂纹汽缸的剩余寿命、汽缸延寿等问题,开展蠕变和疲劳交互作用下的汽缸寿命预测。利用有限元计算汽缸在稳态和启停工况下的应力情况。基于蠕变 疲劳耦合理论进行裂纹萌生和扩展的寿命预测,从运行方式和汽缸结构2方面开展优化。研究结果表明：该中压内缸中分面法兰的拐角处存在较大的热应力集中,其寿命损伤大导致裂纹萌生。经过结构修复,机组寿命显著延长。     

基于有限元的杆端关节轴承结构优化

针对某型号杆端关节轴承在疲劳试验时发生断裂的问题,对其原结构进行有限元仿真分析,得到的最大应力位置与实际断裂位置吻合,圆柱段仿真结果误差与应力理论计算结果仅为0.5%,验证仿真结果的可靠性。对杆端体各结构参数依次进行单变量有限元仿真分析,获取各参数对杆端体最大应力和质量的影响,据此确定优化顺序并对关节轴承进行优化。优化后的杆端关节轴承质量增加9.8%,最大等效应力降低14.9%,计算疲劳寿命从500万次提高到4 600万次,大于目标疲劳寿命值3 000万次,优化后的样件均顺利通过疲劳试验。     

Detection of air traffic controllers’ fatigue using voice analysis - An EEG validation study

The article summarizes the results of an EEG validation study following the proposal of a methodology for identification and monitoring of air traffic controllers’ fatigue level based on layered-voice analysis (LVA) described in the initial study (Kouba et al., 2020).10 licensed air traffic controllers from APP Prague participated in the experiment that enabled the comparison of the state of vigilance during certain parts of the shifts rostering cycle. Methods for subjective assessment (Karolinska Sleepiness Scale) of fatigue were used as well as objective methods (Psychomotor Vigilance Task, Oddball Task and EEG power spectra analysis) to compare with the outputs of voice analysis.Our results indicate that the method of voice analysis reacts to changes in a person's mental state. Based on the results of current study, voice parameters marked as Stress and/or Energy levels seem to be the most suitable candidates for fatigue detection as shown by comparative statistics and correlations. The change in these parameters best reflected changes observed in EEG power in different band both during the cognitive testing and during the simulation exercise.According to our research voice analysis is able to identify differences in wakefulness and fatigue, as its results correlate with changes in brain activity. As our experiment likely induced not only fatigue but also changes in other mental states such as perceived stress which could have been reflected in the changes of other voice parameters, this could be the focus of the following studies.     

某车型发动机悬置后支架优化设计和疲劳分析

针对某车型发动机在振动强化试验中悬置后支架出现开裂的问题,建立悬置后支架有限元模型并进行应力分析,发现应力分析结果与试验结果一致,且原支架结构应力集中现象非常明显,主要分布在侧筋根部;用OptiStruct对悬置后支架进行拓扑优化设计,结果表明拓扑优化材料应主要布置在底部和侧筋.在此基础上,通过4种优化方案的对比得到质...     

燃料电池轿车变速器齿轮接触 应力分析及疲劳寿命计算

为有效分析燃料电池轿车变速器齿轮接触应力以及更精确地计算齿轮的疲劳寿命,满足齿轮的使用要求,建立齿轮三维模型,应用有限元方法结合变速器实际载荷谱对齿轮接触应力进行仿真计算.根据计算结果,应用齿轮有限寿命设计理论对齿轮疲劳寿命进行计算,得到齿轮的接触应力和疲劳寿命.该方法可以为燃料电池变速器齿轮接触应力分析和疲劳寿命计算提供参考.     

Computer prediction of misaligned welded joints

Experimental tests have shown that misalignment can reduce the fatigue strength of welded joints significantly. Further theoretical investigations are also required to understand the behavior of these joints. In the present study, boundary element technique together with the hypersingular boundary integral equation are employed to estimate the notch stress concentration factors at the surface. These are then used to predict the fatigue life. The addressed variable is the root crack length, or partial penetration depth, which can be accurately modeled by boundary element method. It is shown that there is a good correlation between the previous experimental results and the present theoretical results.     

疲劳分析软件MSC Fatigue的工程应用

为实现交叉杆的疲劳寿命预测,应用实测载荷和材料数据,进行有限元的应力分析,采用名义应力法,基于MSC Fatigue进行交叉杆的疲劳寿命预测,与交叉杆的实际使用寿命较为吻合.表明基于虚拟疲劳设计软件的疲劳设计方法合理可行,为交叉杆的结构优化设计和疲劳寿命预测提供参考.