装载机结构件疲劳寿命的可靠性分析

本文以装载机结构件为例,阐述了根据部分现场统计资料估计整批产品的平均寿命,具有95%可靠度的寿命,威布尔分布的应用方法和步骤。论述了在产品设计阶段设计人员如何利用材料或焊接接头的S—N曲线,P—S—N曲线、构件载荷谱、累积疲劳损伤理论进行疲劳寿命估算及其可靠性的分析方法。并介绍了ZL30B型装载机全尺寸构件疲劳试验的情况和结果,给出了疲劳寿命的分析系数。     

两种常用疲劳寿命估算方法的可靠性对比

疲劳破坏是结构的主要破坏方式之一,准确预测结构的疲劳寿命非常重要。目前,对疲劳寿命的估算有许多方法,最常用的是局部应力应变法和名义应力法。论文评述了两种估算方法的估算步骤和特点,对两种方法在疲劳估算寿命的可靠性做了简单的比较。对比结果表明:局部应力应变法比名义应力法有较高的精度和可靠度。并通过实例验证了结论的正确性。     

新型全液压履带式装载机平衡梁的疲劳分析

工程设计中疲劳分析具有很重要的意义。工程中常用的疲劳分析方法有3种:名义应力法、局部应力应变法和损伤容限法。名义应力法是一种很重要的疲劳分析方法,主要应用于高周疲劳问题。平衡梁是履带式装载机上的重要构件,在装载机工作过程中,平衡梁上受到的是一个循环变化的载荷,平衡梁的疲劳寿命直接影响整机性能。将有限元分析得到的应力应变结果导入疲劳分析系统;而后在疲劳分析系统中建立材料的疲劳曲线,并选择或输入载荷谱;在选择合适的疲劳损伤累计规则后,疲劳分析系统便自动对零件进行疲劳分析,得到零件危险部位的寿命。以平衡梁为例,论述了以通用有限元软件和疲劳分析软件为平台对平衡梁进行疲劳分析的过程。     

用PLSSM法预测管节点疲劳裂纹的形成寿命

本文针对焊接构件疲劳破坏首先发生在应力集中,且力学与材性并非确定常数的局部缺陷区域这一特点,运用概率局部应力—应变法(PLSSM)对焊趾附近的理论应力集中系数和缺口效应进行了计算。在考虑残余拉应力影响下,通过计算机模拟程序计算表明,该法得出的疲劳裂纹形成寿命与试验值吻合较好。     

疲劳断裂理论及钢结构疲劳设计

<正> 以往研究疲劳的方法,是进行结构构件或试件的常幅疲劳试验。根据试验结果统计出疲劳强度(S)和疲劳寿命(即循环次数N)曲线,对构件实际承受的应力作频谱分析后,利用Miner线性累积损伤理论进行寿命估算。七十年代以来,随着断裂力学的兴     

整体节点角焊缝疲劳性能分析及寿命评估

整体节点由于存在大量焊缝,在往复荷载作用下,往往会引起疲劳问题。目前,对整体节点疲劳性能的研究仅限于某一特定工程的验证性试验,缺乏系统性的疲劳寿命评估方法的研究。详细介绍了热点应力法、有效缺口应力法和局部应变法的分析过程和适用范围,并结合一种简化焊接试件的疲劳试验,分别采用这几种方法对整体节点的疲劳寿命进行了分析。在此基础上,将分析结果与试验数据、相关规范进行对比,发现热点应力法和有效缺口应力法均能在一定程度上预测疲劳寿命的变化趋势,二者计算结果相似,但对实际工程偏危险,局部应力应变法能提供较理想的疲劳寿命预测。     

振动处理技术对焊接构件疲劳特性的影响

本文是在考虑焊接残余应力对结构疲劳寿命存有不利影响的基础上,通过大量的试验,提出了可用 VSR 振动处理技术提高焊接构件的疲劳寿命;给出了振动处理工艺参数的选取原则,经过焊接管节点的试用,证明了 VSR 技术可以提高结构疲劳寿命1倍以上。该技术简单方便、适用性强,是提高结构疲劳寿命,减少应力腐蚀的一条新途径。     

变截面钢结构疲劳寿命预估方法研究

钢结构的疲劳破坏时有发生,实际构件中难免存在几何突变,导致应力集中、降低构件疲劳强度,因此如何有效预估变截面构件的疲劳寿命尤为重要。基于损伤力学理论建立的疲劳损伤模型被用来预估构件疲劳寿命,且取得很好的效果。基于疲劳损伤模型预估缺口试件的疲劳寿命,利用封闭解的方法给出了缺口构件在拉压载荷下的损伤演化方程,同时计算了不同应力集中系数下缺口试件的疲劳寿命,将利用提出方法计算的结果与利用Manson-Coffin方程计算结果进行对比分析,其结果误差在5%以内。     

轮式抓木机前车架局部强度分析及结构优化

以某3t轮式装载机改装的抓木机为研究对象,针对其在木材集散市场短期内出现大量前车架局部开裂的问题,利用流程化强度分析方法进行工况模拟、力学计算、有限元分析、疲劳寿命预估等方面的分析,找到问题所在,进而提出了结构优化方案,并进行强度验证。     

轮式装载机动臂疲劳寿命评估分析

以装载机动臂为研究对象,通过装载机动臂关键危险部位的动态实际作业测试,并利用雨流计数法获取危险点的应力谱和载荷谱,根据Mine疲劳损伤线性叠加原理,得到动臂载荷谱的等效载荷并评估动臂的疲劳寿命。这为制定装载机关键构件的在线监测、疲劳寿命台架加速试验及再制造等方面的研究提供了理论支持和一些合理的建议。     

基于BS5400的桥梁构件疲劳寿命分析方法的研究

通过基于BS5400的桥梁焊接结构在给定失效概率下的疲劳寿命分析,对概率模型进行总结、分析、改进.在此基础上,探讨对桥梁结构关键构件的疲劳寿命做出任意概率可靠性的评估的方法.并对修正过的概率模型计算方法在实际应用中的可靠性进行了分析.     

结构系统风致疲劳寿命可靠性分析

工程结构一般是由很多构件组成的超静定结构。在风荷载作用下,一个或者几个构件发生风致疲劳破坏不一定导致结构系统失效。首先,结合风速风向联合分布等风荷载特征,给出计算结构系统风致疲劳寿命失效概率的计算流程。其次,由风洞试验结果对目前世界最高的电视塔——610m的广州新电视塔的天线结构进行风振响应分析,风振响应计算中考虑塔身结构的振动对天线结构响应的影响。最后,在以上两步分析的基础上,对该天线结构系统的风致疲劳寿命可靠性进行计算。计算结果表明:用阶段疲劳寿命分枝-约界法识别出17个主要失效模式;S-N曲线中随机变量的参数对主要失效模式的失效概率影响较大;用蒙特卡罗方法计算的100年设计寿命相应的这一实际天线结构的风致疲劳失效概率为4.2%左右。     

考虑屈曲效应的混凝土柱纵筋低周疲劳性能和变形能力研究

屈曲导致的局部塑性应变集中将使钢筋损伤加重,并提前断裂。传统低周疲劳损伤模型(如Coffin-Manson模型,简称C-M模型)中未考虑屈曲效应的影响,这将高估屈曲钢筋的低周疲劳寿命。为研究屈曲对钢筋疲劳寿命的影响,完成了30个原状钢筋试件考虑屈曲的循环加载试验,得到了钢筋断裂时的极限塑性平均应变的测量结果,分析了局部应变与试件平均应变的差别。建立有限元模型,对屈曲钢筋循环加载试验进行模拟,验证了模型的可靠性,并提取了屈曲钢筋关键截面的局部应变,将塑性平均应变幅、塑性局部应变幅分别代入传统C-M模型,得到了累积疲劳损伤指数计算结果,并与试验结果进行了对比分析。建立了可合理考虑钢筋屈曲效应影响的改进低周疲劳损伤模型,可更准确地计算屈曲钢筋循环受力试验的疲劳寿命。研究结果表明：基于塑性局部应变幅的传统C-M模型高估了屈曲钢筋的低周疲劳损伤,基于塑性平均应变幅的传统C-M模型低估了屈曲钢筋的低周疲劳损伤;基于塑性局部应变幅平均值的改进C-M模型精度更高,但测量、计算局部应变困难;基于塑性平均应变幅的改进疲劳损伤模型精度相对稍低,但使用方便。改进低周疲劳损伤模型可有效考虑屈曲对钢筋低周疲劳寿命的影响,能更准确地预测钢筋混凝土柱纵筋的屈曲断裂时刻。     

基于局部应力应变法的钢结构疲劳裂纹形成寿命预测

介绍了局部应力应变法的基本原理,在修正Neuber法的基础上,结合能量法的原理,通过修正应变疲劳曲线的弹性部分和变K_f(疲劳缺口系数)法来推导得到钢结构疲劳裂纹的形成寿命预测计算式。通过实例计算对传统局部应力应变法和提出的修正局部应力应变法的计算结果以及试验结果进行对比,可以发现此方法能较好地预测钢结构疲劳裂纹形成寿命。     

国产钢材LYP225的低周疲劳试验研究

目前,对于低屈服点钢材的低周疲劳性能试验的研究不多。对两组不同尺寸的国产低屈服点LYP225钢材进行低周循环加载试验,研究其循环骨架曲线、滞回环特点、低周疲劳寿命等特性;同时探讨长细比对低屈服点钢材疲劳寿命的影响。通过Ramberg-Osgood模型对不同应变幅加载下的滞回环进行拟合,得出钢材循环骨架曲线;通过Coffin-Manson模型拟合得到钢材的低周疲劳寿命S-N（应变-寿命）曲线;通过试验数据确立了混合强化参数并将其输入ABAQUS软件中,所得结果能很好地模拟LYP225钢材的滞回曲线。试验结果表明:国产LYP225钢材滞回环饱满,表现出良好的延性,低周疲劳特性好于国外相同试样尺寸的同等级钢材;国产LYP225钢材低周疲劳寿命受试样长细比的影响较大,相同应变幅下,长细比越大其低周疲劳寿命越低;通过试验数据拟合得到的强化参数可用于构件在整体结构中的地震反应分析。     

基于加速度的结构件疲劳测试方法研究

为了正确评估装载机关键结构件的寿命,提高整机的可靠性,主机厂需要得到各部件在实际工况下所受的应力数据。然而对材料损伤巨大的冲击载荷,普通电栅式应变片传感器往往无法测量。提出基于加速度的结构件疲劳测试方法,即在装载机实际作业工况下,同时采集结构件表面的应变信号和高频率响应的加速度信号,经对比分析、物理意义研究和公式推导,找出二者之间的关系,再根据后续测试的加速度信号,通过目标材料的S-N曲线分析,评估被测试结构件的疲劳寿命。     

随机变幅疲劳荷载下CFL增强RC梁疲劳寿命的试验研究

基于321国道上1个月内通过某桥的随机车流量数据,经过一系列的转换得到试验用的随机变幅疲劳荷载谱,并通过MTS810疲劳试验机实现了随机变幅疲劳荷载下碳纤维薄板（CFL）增强RC梁三点弯曲疲劳试验。试验结果表明：与普通RC梁相比,CFL的加固显著提高了随机疲劳荷载作用下RC梁的疲劳寿命,改善了其疲劳性能;随机变幅荷载下增强梁的疲劳损伤演化和疲劳破坏模式与常幅疲劳荷载相同;但随着疲劳荷载水平和荷载幅值的增大,随机变幅疲劳荷载作用下构件的疲劳寿命低于常幅疲劳荷载作用下得到的寿命,因此结构设计中采用常幅疲劳试验结果估算实际服役构件的疲劳寿命和进行疲劳设计是不安全的。     

焊接工字形截面钢支撑低周疲劳性能试验研究

通过21根铰支焊接工字形截面支撑在6倍试件的受拉屈服位移幅值下的对称循环轴向加载试验,研究了具有不同几何特性的该类支撑构件的低周疲劳和耗能性能。研究发现,支撑翼缘直到断裂的疲劳损伤发展过程可分为可见裂纹萌生,穿透裂纹形成和穿透裂纹扩展3个阶段,并根据试验数据提出了估算支撑构件疲劳寿命和循环耗能能力的经验公式。统计分析表明,裂纹萌生疲劳寿命与弹塑性局部屈曲密切相关,当支撑翼缘的宽厚比越小,支撑的长细比越大时,其裂纹萌生疲劳寿命就越长。试验还表明,低周疲劳性能较优的支撑构件亦具有较高的耗能能力。为了防止框架-中心支撑结构中的支撑构件在强震下过早发生断裂破坏,在实际设计中除要限制板件的宽厚比之外,还应适当放宽现行规范对支撑构件长细比的限制。     

土木工程结构设计中结构断裂和疲劳理论

在结构设计时,关于构件的断裂和疲劳是考虑的关键点,在实际工程中构件多数是在交变应力作用下工作,发生疲劳破坏的,因此疲劳分析在结构工程设计中占有重要的地位,对于结构设计寿命的影响是至关重要的。由于结构设计时没有充分考虑疲劳与断裂在结构构件中的影响,导致出现工程事故的比比皆是。疲劳和断裂是引起结构和构件失效的主要原因之一。疲劳理论为解决构件设计使用寿命提供了理论基础和计算方法。     

冻融后疲劳寿命影响系数模型研究

为探索预应力结构在侵蚀环境作用下的工作机理和寿命,对冻融后疲劳侵蚀环境下结构疲劳寿命的主要因素及相对关系进行研究。在试验研究的基础上,采用统计分析的理论,推导出多元曲线关系式;通过大量试验数据,测定和分析经受不同冻融次数T、预应力等级S的试验构件的疲劳寿命,并建立预冻融疲劳寿命影响系数C的模型。结果表明:随着冻融次数T的增加,同一系列预应力构件的预冻融疲劳寿命影响系数C不断下降;而当冻融次数T一定时,预冻融疲劳寿命影响系数C与预应力度S表现出较为复杂的往返性关系,高冻融次数对较高预应力构件的预冻融疲劳寿命影响系数C的影响较大。所得模型可在已知环境和结构等条件下,求出给定可靠概率的疲劳寿命影响系数值和疲劳寿命预测值。