基于有限元的多股螺旋弹簧疲劳寿命预测

针对多股螺旋弹簧（多股簧）的疲劳失效问题,以阿联酋某企业使用的特种多股簧为研究对象,通过有限元仿真分析多股簧的应力应变历程并利用子模型技术进行了应力应变的精确计算,通过静态响应试验验证了有限元模型的正确性;进行了钢丝材料试验,结合Manson模型推导出多股簧材料的疲劳性能参数;结合多股簧的应变和疲劳寿命预测模型预测了多股簧的疲劳寿命,并进行试验验证。研究结果表明：多股簧承载时,弹簧端部承受的应力较大,最大应力点位于外层钢丝且外层钢丝主要承受弯曲应力,与弹簧端部位置处外层钢丝疲劳断裂现象吻合; 静态响应仿真与实测值误差不超过5%;由SWT准则预测得到的疲劳寿命与试验疲劳寿命较为吻合,且预测疲劳断裂区与实际断裂区一致。     

多轴随机应变加载下铝合金缺口件有限元分析及寿命预测

在应变控制下对7075-T7451铝合金实心棒带U型环状缺口试件进行拉—扭比例、非比例恒幅和随机加载疲劳试验。查明名义剪切应力最大值与轴向应力最大值的下降规律,并用两者最先开始下降时的循环数比值来评估裂纹萌生寿命。利用弹塑性有限元法分析不同加载条件下试件缺口根部的循环应力、应变响应。基于有限元计算得到的应力、应变结果,采用拉伸型多轴疲劳损伤模型预测随机加载条件下缺口试件的疲劳裂纹萌生寿命,计算结果与试验得到的寿命比较吻合。     

复杂应力状态下高温高强度铝合金LD8热疲劳特性的研究

利用带缺口试件进行了同相和异相热疲劳试验，并借助轴对称热疲劳力学行为的有限元数值分析程序，计算和分析了缺口处的复杂应力和应变，探讨用当量应变范围和当量塑性应变能密度评价热疲劳寿命的可能性。结果表明，在一定加载范围内，当量应变范围和当量塑性应变能密度都可以作为评价复杂应力状态下热疲劳寿命的有效力学参量，而且不受试件形状和尺寸的影响。     

多轴加载下缺口件弹塑性有限元分析及疲劳寿命预测

利用有限元分析软件ANSYS,得到了承受拉扭循环载荷的缺口试件缺口的处精确应变数值,给出了引起疲劳破坏的危险点。在临界平面法的基础上,考虑到法向正应变对疲劳寿命的影响,建立了一个新的多轴疲劳寿命预测模型,该模型可以较好地预测缺口试件的疲劳寿命。     

拉扭加载下缺口参数对轴疲劳寿命的影响

讨论了缺口几何参数对缺口轴疲劳寿命的影响。建立缺口轴在拉扭载荷作用下的力学模型，运用有限元软件计算缺口根部的局部应力应变，根据VonMises等效应变法计算缺口轴在不同半径、深度、张开角下的寿命。结果表明，缺口轴疲劳寿命随缺口半径r的增加而增加，随缺口深度t的增加而降低；当r和t一定时，缺口张开角α对圆轴疲劳寿命的影响程度较小。     

基于几何相似性的复杂结构疲劳寿命预测

针对复杂结构疲劳寿命预测中S-N特性多样性导致疲劳寿命预测偏差较大的问题,提出了基于几何相似性的复杂结构疲劳寿命预测方法.该方法将复杂结构中的常用缺口结构分为标准结构和衍生结构,从缺口结构疲劳强度影响因素出发提出基于疲劳特性的结构几何相似性判断准则及相似度计算方法,结合匹配标准结构疲劳特性与相似度修正衍生结构S-N关系曲线.该方法在永磁同步无齿轮曳引机机座疲劳寿命预测中得到了应用验证,预测结果与实际失效吻合度较高.     

基于改进应变能密度法的电动轮自卸车车架焊缝疲劳寿命预测

针对复杂载荷作用下焊接结构应力应变响应出现非完全封闭而交叉的现象,考虑封闭环以外的塑性应变能密度,提出了一种改进的应变能密度计算方法。通过设计制作对接接头试验试件,开展了焊接接头机械性能和疲劳试验研究,获取了Ramberg|Osgood方程参量并构建了基于总应变能密度的疲劳损伤模型。建立了电动轮自卸车车架有限元模型,开展了车架焊缝多载荷步非线性有限元分析。结合新方法和数值模拟得到的应力应变响应计算危险点各应变能密度,依据拟合的疲劳损伤模型进行寿命预测,计算结果与实际失效位置和开裂时间吻合较好。     

缺口件p-S-N曲线的随机有限元法与试验应用

p-S-N曲线是结构疲劳可靠性分析的重要依据之一,获取最可靠的p-S-N曲线的方法是基于试验数据。由于耗时长,缺口形式多变等原因,缺口件p-S-N曲线往往难以全部通过试验获得。使用随机有限元法(stochastic finite element method,SFEM)计算疲劳寿命与疲劳强度得到了一定研究,但参数常常比较复杂。考虑光滑件p-S-N曲线和缺口几何参数,使用随机有限元法模拟缺口分散性,与表示光滑件疲劳寿命分散性的p-S-N曲线结合起来,通过蒙特卡洛抽样得到相应的局部应力应变的随机样本,获取了缺口件的p-S-N曲线,并将其用于疲劳可靠性研究的一部分,低载删除的试验研究。试验表明该方法可行,可以用于缺口件p-S-N曲线的拟合折算。     

非对称循环疲劳寿命研究及涡轮盘概率寿命分析

提出基于试棒非对称循环疲劳实验数据的发动机轮盘低周疲劳寿命可靠性分析方法.通过250℃恒温两种不同应变比下GH4133材料疲劳实验,得到应变疲劳寿命曲线.通过有限元数值模拟标准试棒寿命,说明用非对称循环应变寿命曲线估算结构寿命比对称循环应变寿命曲线估算更准确.最后采用所提方法计算分析某涡轮盘销钉孔边低周疲劳概率寿命,寿命数值计算结果与试验结果吻合良好.     

长桁中断复合材料胶接加筋板的拉伸失效分析

通过对长桁中断复合材料胶接加筋板的拉伸试验和有限元模拟,研究了复合材料加筋板的破坏特性。结果表明:长桁端头有很高的应力集中,桁条被切断导致加筋板传力路线改变;试件的破坏模式为蒙皮与长桁的筋条脱粘,脱粘起始于桁条端部,并沿着蒙皮与长桁的界面扩展;基于断裂力学失效准则的内聚力单元模拟胶接界面,可有效模拟复合材料加筋板的脱粘起始和扩展。验证了改进后的加筋板明显优于参考加筋板。讨论了几何参数对结构承载能力的影响,。