快速地铁车辆一系钢圆弹簧疲劳寿命分析

针对某城市快速地铁车辆转向架螺旋弹簧频繁出现断裂的问题,以该线路地铁车辆转向架弹簧为研究对象,建立三维模型。根据弹簧在实际工程中发生疲劳断裂的部位,分析弹簧模型在静强度下的受力,以验证弹簧模型的准确性。以实测位移载荷数据为基础建立载荷谱,根据载荷谱及材料的S-N曲线计算出不同工况下的一系钢圆弹簧最小疲劳寿命。通过改变弹簧参数求出不同参数下的最小疲劳寿命,以探究弹簧参数与最小疲劳寿命之间的关系,从而找出提高弹簧疲劳寿命的方法。     

基于AWE的某型发动机连杆疲劳强度分析

为了研究某型发动机连杆的疲劳强度,文章利用ANSYS Workbench对其建立有限元模型;应用Miner法则和雨流计数法对连杆进行了恒定载荷疲劳强度分析和随机载荷应力疲劳强度分析,得到其交替等效应力分布、寿命、安全系数、雨流矩阵及相对损伤分布。结果表明:小头与杆身连接处应力最大、寿命最短、安全系数最低。同时随机载荷对连杆的影响较恒定载荷更大—使连杆寿命更短,承受应力更大,这加速了连杆的疲劳破坏,为提高连杆性能提供了依据。     

基于载荷谱的转向架焊接构架疲劳可靠性分析

针对轨道车辆转向架焊接部位疲劳薄弱问题,以某型高速动车组焊接构架为研究对象,采用ABAQUS建立有限元模型获得焊接构架危险区域以及该区域应力-载荷转换系数;建立动车组整车动力学模型,通过施加轨道不平顺获得构架转臂定位座处载荷-时间历程,在此基础上通过雨流计数法编制16级载荷谱。根据应力-强度干涉模型建立了构架疲劳可靠性模型,并采用一次二阶矩法分析了焊接构架可靠性和灵敏度随运行里程的变化规律。研究结果表明:车辆运行至1200万公里时焊接构架可靠度为0.998 7,满足1200万公里安全运营里程的规定;随着车辆运行里程增加,转换系数K和材料参数m对焊接部位可靠度影响显著;上述研究结果可为焊接转向架的设计以及结构改进提供参考。     

航空发动机液压管路疲劳寿命预测模型研究

为较为准确地评估航空发动机液压管路的疲劳寿命,提出一种疲劳寿命预测模型。该模型重点计算一个循环周期内载荷对液压管路造成的损伤,在此基础上,建立液压管路危险点处的应力与疲劳寿命之间的解析关系式。将该模型用于某型航空发动机外部液压管路疲劳寿命的计算,并将该理论计算结果与有限元仿真结果进行对比,验证了该疲劳寿命预测模型的有效性。     

结构应力法预测点焊试件疲劳寿命

基于局部结构应力点焊疲劳寿命预测方法对电阻点焊进行疲劳寿命预测。使用壳单元、CWELD点焊连接单元、刚性梁单元建立电阻点焊拉剪试样有限元模型。运用商业有限元软件Nastran做线弹性分析,输出CWELD单元的节点平衡力,将有限元线弹性分析结果导入疲劳分析软件中完成点焊疲劳寿命的估算。疲劳寿命预测结果与疲劳实验结果对比表明,不同载荷下的点焊疲劳寿命预测结果与实验寿命有良好的一致性。     

井架结构的疲劳寿命预测及承载试验研究

为了计算在役JJ113/32型井架结构的承载力与剩余疲劳寿命，在现场对该井架进行了静、动态载荷测试。利用I-DEAS软件建立了有限元仿真模型，在测试钩载下二者的结果吻合较好，验证了模型的准确性。经综合分析，井架承载的薄弱杆件位于1号立柱的下部，承受的最大应力小于材料的极限应力值，满足原最大设计钩载的要求。对井架杆件的疲劳寿命的计算结果表明，该井架有较大的寿命安全系数，能够在服役期继续使用。     

进气门外弹簧断裂原因分析

本文对某活塞发动机承受压缩交变载荷的进气门外弹簧断裂的性质及原因进行了综合分析。通过对弹簧进行断口分析、痕迹分析、金相分析、受力分析以及模拟试验等,确认了该弹簧的失效性质为起源于弹簧外表面的早期疲劳断裂。造成该弹簧早期疲劳断裂的原因为：弹簧在镀镉前电解工序过程中,弹簧外表面与阴极板电极接触放电造成电接触损伤,在弹簧表面形成了电接触损伤凹坑,导致弹簧的疲劳寿命大幅度降低,在工作载荷作用下,从电接触损伤凹坑位置萌生疲劳裂纹并发生早期疲劳断裂。     

基于雨流计数法的齿轮程序载荷谱研究

载荷谱是齿轮剩余疲劳寿命预测的关键,为了加速疲劳试验以提高剩余疲劳寿命的预测效率,提出一种基于雨流计数的齿轮程序载荷谱编制方法。通过分析一个啮合周期齿轮轮齿受载情况,抽取相应动载荷谱,基于雨流计数递归算法实现该载荷谱的雨流计数。通过假设检验确定计数结果的数学模型,应用最大似然估计确定概率密度函数,在此基础上确定极大值载荷,建立了程序载荷谱。根据所得程序载荷谱应用Miner疲劳累计假说以及局部应力应变法预测齿轮寿命,并与疲劳试验结果进行比对,结果基本一致,证明了该程序载荷谱的有效性。     

深切口椭圆柔性铰链疲劳寿命预测方法与模型

针对深切口椭圆柔性铰链疲劳失效难以准确预测的难题,提出了一种应力-寿命模型的方法。该方法首先采用有限元对柔性铰链进行结构与受力分析,发现缺口薄弱处的应力最大处易发生失效,并给出最大应力计算公式;然后建立应力-寿命模型,利用经验估算法获取柔性铰链材料的疲劳强度估计值;最后通过引入Marin方法来修正疲劳强度精度,进而获取寿命预测值。实例表明该方法可以为柔性铰链疲劳寿命预测提供一种新途径。     

变速器齿轮轴有限元及动力仿真分析

联合仿真法预估疲劳寿命包括获取载荷历程、应力应变场和材料参量三个方面内容.文章在此基础上依据企业提供的二维图纸,在三维造型软件Pro/Engineer中建立某型号变速器的第一齿轮轴实体模型.根据有限元基本理论,建立该轴的有限元模型.最后在有限元分析系统MSC.Nastran中进行该轴的应力分析,得出应力应变.采用Pro/E和ADAMS/View的专用接口模块Mechanism/Pro实现两者之间的数据转换,最后仿真得出齿轮轴与从动齿轮的载荷曲线,其与理论计算值十分接近.有限元分析及动力仿真结果对进行齿轮轴的疲劳寿命预估提供了必须的数据,为进一步来预测服役齿轮轴的剩余寿命有着重要的作用.     

考虑参数不确定性的疲劳断轴可靠性分析方法

主轴是综合传动装置中的核心元件，其可靠性直接影响综合传动装置的正常运行。针对综合传动装置主轴的疲劳失效模式，在有限元仿真的基础上考虑参数不确定性进行可靠性分析。针对疲劳断裂的主轴建立模型进行瞬态动力学仿真，获取承载工况下最大剪切应力。在此基础上考虑参数分散性对主轴强度与所受应力的影响，进行不确定性分析，并基于广义应力-强度干涉理论，运用蒙特卡洛抽样方法进行可靠度计算。在实际使用中，特殊任务下多次发生未预料的断轴故障，主轴的实际使用寿命远低于设计寿命，以该特殊任务为例进行主轴的可靠性分析。研究结果表明：针对疲劳断轴故障，采用考虑不确定性的可靠性分析方法可行。通过案例分析得到了主轴特殊工况下的疲劳寿命。     

基于协同仿真的风力发电机叶片的疲劳研究

对反求得到的叶片实体,应用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件Ansys进行协同仿真确定叶片疲劳载荷谱以及利用线性损伤累积理论分析玻璃钢叶片的疲劳问题,得到叶片疲劳寿命等数据,为产品的再设计、再创新提供参考。     

4300 mm轧机支承辊新辊型的设计与研究

利用赫兹理论分析了支承辊和工作辊接触区的应力状态,结合现有的几种辊型倒角曲线,依据辊间接触应力均匀分布的原则提出了一种新的支承辊辊型倒角。利用ABAQUS有限元软件建立三维轧制模型,通过改变轧制力等参数对不同辊型倒角下支承辊的应力场、工作辊挠度以及钢板的厚度差做了分析和对比;结合有限元分析结果,利用FE-SAFE疲劳分析软件,并采用Brown-Miller疲劳损伤公式估算不同辊型倒角下支承辊的疲劳寿命,证明了新辊型对提高支承辊疲劳寿命的有效性。     

基于Verity方法的焊缝疲劳评估原理及验证

Verity方法是计算焊缝疲劳寿命的最新方法.该方法是在有限元计算过程中,将焊趾处结点载荷向单元边分布载荷进行等效转换,以薄膜应力解析公式求解焊趾处结构应力,实现了结构应力对有限元网格不敏感方法.Verity方法还基于Paris断裂力学公式,推导了以等效结构应力幅为参数的主S-N曲线方程.为验证Verity方法的有效性,以装甲钢T形焊接接头为对象,进行了仿真计算与疲劳试验.结果表明,采用Verity方法计算结构应力具有网格不敏感特性,根据主S-N曲线方程计算结果与试验值较为接近,和其它传统焊缝疲劳评估方法相比,Verity方法计算精度高,优势明显.     

钢水连续测温传感器的热应力分析

采用有限元方法对钢水连续测温传感器进行了瞬态热分析,并通过比较温度场的仿真结果和直接测量值对有限元模型进行了验证。在此基础上,通过间接耦合法计算得到了传感器的动态应力场。结果表明,普通型和抗侵蚀型钢水连续测温传感器的高应力区位于传感器内腔距离底端250～450 mm区间,而快速响应型传感器的高应力区位于两种材料的接合部位。热应力最大值出现在插入钢水后40 s,普通型、抗侵蚀型和快速响应型传感器的最大热应力分别为3.2、3.4和6.0 MPa。     

圆形电源连接器随机振动分析与结构优化

对电连接器进行模态分析和随机振动分析,运用正交试验的方法,研究接触件不同的结构参数对电连接器固有频率、最大应力和接触件间隙的影响,选出最优的水平组合,并对优化前后电连接器的固有频率、最大应力和接触件间隙值进行比较;最后根据Miner累积损伤理论对电连接器的疲劳寿命进行预测。结果表明:径向加载时的电连接器最大应力值与接触件间隙值比轴向加载时大;冠簧宽度对电连接器一阶固有频率影响最大,冠簧长度对电连接器最大应力影响最大,冠簧厚度对接触件间隙影响最大;通过优化冠簧结构尺寸,可以减小电连接器受振动载荷时的接触件间隙值,最大应力值也会大幅下降,一阶固有频率值有明显上升;优化前后电连接器都未发生疲劳失效,优化后的总体损伤值与优化前相比下降较大,优化后的结构尺寸可以大幅增强电连接器的疲劳寿命。     

基于有限元的制动模架静强度与疲劳强度分析

以某动车组车下悬挂式制动模架为研究对象,对4种超常载荷组合工况以及4种运营载荷组合工况进行仿真分析。依据EN12663标准和相关设计要求,进行制动模架的静强度分析;依据EN12663和BS7608等相关疲劳设计标准,进行制动模架的疲劳强度分析。结果表明,在4种超常载荷组合工况下,工况2的Mises峰值应力最大,应力值为233.6 MPa,节点位于制动模架横梁与中间板连接焊缝处,该值小于模架基于安全系数S修正后的许用应力300 MPa,因此该模架的静强度满足要求;在4种运营载荷组合工况下,工况2的最大主应力峰值最大,应力值为29.65 MPa,节点位于制动模架横梁与中间板连接焊缝处,该值小于BS7608标准中F级焊接接头疲劳许用应力40 MPa,由此可以评定该模架的疲劳强度符合标准。     

传动片冲裁凸模所受应力与疲劳寿命的研究

以汽车离合器中的弹性零件传动片为研究对象,建立传动片冲裁凸模疲劳分析的有限元模型,利用ANSYS Workbench有限元软件模拟了传动片冲裁凸模的应力分布状况及疲劳寿命。数值模拟结果表明,采用结构改善后的凸模,使得过渡圆角区域的最大应力值由1109.2 MPa减小为1058.6 MPa,凸模的疲劳寿命由75715次提高到120400次。借助冲压级进模得知,结构改善后冲裁凸模的疲劳寿命试验值为107493次,与模拟值之间的相对误差为10.72%,从而验证了数值模拟的正确性。此外,基于改善后凸模结构对传动片冲裁凸模进行标准化,其对企业传动片冲压级进模的设计具有重要的指导意义。     

焊接结构模态结构应力法程序开发及工程应用

主S-N曲线法作为疲劳计算的新方法在焊接结构疲劳分析中被广泛采用.为了实现该方法在试验载荷下基于稳态动力学计算结果开展焊接结构疲劳寿命预测,首先引入台架模型作为边界条件,实现将试验载荷作为仿真分析的输入,基于模态叠加法的稳态动力学理论获得较准确的焊缝动态响应.其次在主S-N曲线法的准静态计算流程基础上,扩展其内涵,提出基于模态结构应力叠加的动态结构应力计算方法,该方法将稳态动力学计算的模态坐标与焊缝的模态结构应力进行叠加,实现动态结构应力计算及动态等效结构应力计算,再采用主S-N曲线进行寿命评估预测.进一步开发了焊接结构模态结构应力法疲劳评估软件,基于该软件开展了车体疲劳评估和疲劳试验对比.结果表明,该方法比传统方法更能有效地识别出动态加载下车体的疲劳破坏部位,验证了该方法在试验动态载荷加载下开展焊接结构疲劳评估的有效性和优越性,为研究焊接结构疲劳寿命评估理论和拓展主S-N曲线法提供了技术基础.     

焊接残余应力对Invar钢疲劳寿命影响分析

利用有限元软件MSC.Marc计算了液化石油天然气船液舱Invar钢薄膜的焊接温度场和残余应力场,并计算了焊接残余应力与液体晃荡压力耦合条件下焊缝处的疲劳寿命.结果表明,焊缝表面中心线上的节点的纵向残余应力可达298.1 MPa左右,焊缝纵向残余应力的峰值可达328.3 MPa左右,高于Invar钢的室温屈服强度280.1 MPa.由于焊接残余应力的存在,Invar钢薄膜焊缝的疲劳寿命约由2.1×106降低到1.7×105.