硬齿面齿轮结构可靠性虚拟疲劳设计

介绍了机械零部件结构可靠性虚拟疲劳设计的软件及疲劳寿命预测方法。根据断裂力学理论和虚拟疲劳预测方法,利用系统动力学软件ADAMS模拟42CrMo硬齿面齿轮加工过程,分析了对应的疲劳载荷谱,得到了齿轮应力寿命S-N曲线。     

机械结构疲劳寿命可靠性研究取得新进展

机械结构疲劳寿命可靠性研究取得新进展北京航空航天大学固体力学研究所先后承担了两项国家自然科学基金资助项目：机械结构疲劳寿命可靠性理论及其应用（５９０７５２４８）和结构安全性及可靠性研究（５９３７５２１２）。借助资助，北京航空航天大学固体力学研究所参加...     

应用修正的P-S-N曲线计算齿轮疲劳寿命

疲劳破坏是机械结构的主要破坏形式之一,准确预测机械结构工作疲劳寿命至关重要.一般的线性损伤累积理论忽略了高频率低疲劳应力所引起的构件疲劳损伤,致使预测结果与实际寿命相差很大.为准确确定双圆弧齿轮的疲劳寿命,提出以修正的材料P-S-N曲线为基础,采用传统的名义应力法和Miner法则估算双圆弧齿轮的疲劳寿命,计算结果表明该方法可行,为预估螺杆泵的井下工作寿命提供了参考依据.     

联合收割机曲轴结构疲劳可靠性设计

以联合收割机曲轴为例,对受弯扭复合载荷下的结构疲劳可靠性设计方法进行探讨,建立了结构尺寸与寿命、可靠度求解模型,为一般机械结构的疲劳可靠性设计提供了依据。对曲轴进行的分析计算表明,进行结构疲劳可靠性设计可大大节省原材料。     

多列滚动轴承疲劳寿命预测的一种新方法

本文根据机械可靠性理论建立了以接触疲劳强度为基础的,同时考虑偏载影响的多列滚动轴承疲劳寿命预测模型。以3-722四列圆锥滚子轴承为例,通过可靠性试验和现场调查对此模型的确准性进行了验证。结果表明用此模型预测多列滚动轴承疲劳寿命与实际使用情况基本吻合。     

基于Sehitoglu理论的汽油机缸盖低周疲劳研究

采用基于Sehitoglu理论的数值模拟方法对某小型强化汽油机缸盖的低周疲劳(LCF)问题进行了研究。利用流固耦合方法获得了缸盖温度场,计算了其在温度循环波动状态下的结构应力应变,根据弹塑性有限元分析结果计算缸盖LCF寿命。研究结果表明,危险点机械和氧化损伤率分别为96.47%和3.42%,疲劳寿命结果为7 480次循环,此方法综合考虑了机械、氧化和蠕变损伤对疲劳寿命的影响,能够较为全面地预测缸盖LCF寿命。发动机顺利通过样机可靠性试验,证明了上述方法的有效性。     

考虑疲劳本构随机性的结构应力疲劳可靠性分析方法

提出考虑疲劳本构关系随机性的结构应力疲劳可靠性分析方法。视循环本构模型的材料常数为相关随机变量,考虑存活概率和置信度2个概率测度,与疲劳试验有机结合,应用极大似然原理建立随机疲劳本构的概率模型。随机疲劳强度即概率S－N关系也用2个概率测度下表征,并考虑从中短到长寿命阶段的可能工程实践范围。基于载荷史服从疲劳本构关系产生随机应力载荷、给定寿命时概率S－N关系揭示结构强度分布的观点,建立随机应力载荷—强度干涉可靠性分析模型,可实现任意概率水平的可靠性寿命预测和可靠度评定。中国铁路货车RD2型车轴的可靠性寿命预测和可靠性评定,说明了方法的有效性。     

结构疲劳寿命、可靠性可视化技术与虚拟疲劳设计

介绍了大型图形用户界面有限元软件、疲劳寿命预测模型、疲劳寿命可视化,可靠性可视化实现方法等结构疲劳寿命以及可靠性可视化技术,阐述了先进的基于“全场”疲劳寿命,可靠性可视化技术的产品虚拟疲劳设计思想,以有限元软件ANSYS为平台,自行开发了基于结构疲劳寿命,可靠性可视化技术的外部模块,并采用该模块对某战斗机起落架框进行了“全场”疲劳寿命,可靠性可视化分析。     

一种基于参数影响的数据驱动下的疲劳寿命预测方法

金属构件的主要失效方式是在循环载荷作用下的疲劳破坏,因此金属构件的疲劳寿命预测对于保证结构安全性和可靠性十分必要。能量法是一种既能用于低周疲劳寿命预测,也能用于高周疲劳寿命预测的方法,其以寻找有效的显式能量损伤参量为手段,结合适当的损伤积累方式进行寿命评估。针对材料疲劳寿命预测问题,提出一个基于能量法和人工神经网络算法的疲劳寿命预测方法。为了达到反映不同加载路径影响的目的,从转动惯量的角度引入两个路径相关参量。使用基于应变控制的九种材料的疲劳试验数据对提出的神经网络模型进行训练、测试。结果显示模型对训练数据和测试数据均有良好的预测精度,并可对单轴加载、多轴加载、高周疲劳和低周疲劳寿命进行有效预测,表明本模型在多轴疲劳寿命预测方面具有较广泛的适用性。     

机械结构的疲劳寿命预测与可靠性方法研究

当前,随着工程建设项目的增多,各种机械设备得到了广泛的应用,逐步向着复杂精准、大规模的方向发展。而随着工程施工环境的日益复杂,各种影响因素不断出现,所以在机械设备当中可靠性成为其安全高效运行评价的重要指标。在机械结构当中,疲劳是一种主要的失效形式,在失效总数当中占有很大的比例。基于此,文章就机械结构的疲劳寿命预测与可靠性方法进行简要的分析,希望可以提供一个有效的借鉴,从而更好地报这个机械设备的运行。     

基于有限元法评定机械构件的疲劳寿命可靠性

机械构件的疲劳寿命是其可靠性的一个重要指标。本文提出并运用以有限元分析为基础的可靠性评定方法来分析机械构件的疲劳寿命可靠性，为在机械设计中引入概率论与随机过程等数学方法作了初步尝试。     

基于ANSYS的汽车横向稳定杆疲劳分析

基于疲劳寿命预测的相关理论,利用ANSYS有限元分析软件,针对汽车横向稳定杆建立有限元模型,并将模型在ANSYS中作虚拟疲劳仿真分析,在较短的时间内获得了该零件的预测疲劳寿命、寿命安全系数及危险部位等信息.从而可以快速判断该零件的受力、可靠性、疲劳寿命等情况;缩短了产品的设计周期,并可以对材料的选取、结构的优化设计作出快速响应.     

等效结构应力法在高强钢疲劳寿命预测中的应用

利用成组法对某工程机械常用高强钢材料制作成的对接接头的疲劳寿命开展试验研究。采用美国机械工程师协会(ASME)标准中"网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法"对上述接头的疲劳寿命进行预测。研究表明:基于等效结构应力法的高强钢对接接头疲劳寿命预测结果与试验结果存在一定的偏差。依据董平莎提出的主S-N曲线修正表达式,并结合高强钢对接接头试验结果,引入等效结构应力范围(Δss)修正系数,得到适用于900 MPa级高强钢疲劳寿命预测的修正主S-N曲线。     

倒装芯片封装结构中SnAgCu焊点热疲劳寿命预测方法研究

由于焊点区非协调变形导致的热疲劳失效是倒装芯片封装（包括无铅封装）结构的主要失效形式.到目前为止,仍无公认的焊点寿命和可靠性的评价方法.文中分别采用双指数和双曲正弦本构模型描述SnAgCu焊点的变形行为,通过有限元方法计算焊点累积蠕变应变和累积蠕变应变能密度,进而据此预测倒装芯片封装焊点的热疲劳寿命.通过实验验证,评价上述预测方法的可行性.结果表明,倒装芯片的寿命可由芯片角焊点的寿命表征;根据累积蠕变应变能密度预测的焊点热疲劳寿命比根据累积蠕变应变预测的焊点热疲劳寿命更接近实测数据;根据累积蠕变应变预测的热疲劳寿命比根据累积蠕变应变能密度预测的热疲劳寿命长;采用双指数本构模型时,预测的焊点热疲劳寿命也较长.     

热作模具热疲劳寿命评估及预测方法的研究进展

热作模具服役过程中存在温度及机械载荷的循环变化，产生变形及失效的机理复杂，故热作模具热疲劳寿命的评估预测是模具应用研究的难点。结合现有研究成果，介绍了热应力疲劳研究中可用于热作模具热疲劳寿命评估及预测的方法, 从唯象寿命模型和损伤累积模型两个角度分别阐述了热作模具热机械疲劳寿命的研究,并对热作模具热疲劳寿命预测的发展趋势进行了展望。     

一种旋转设备疲劳寿命预测的新方法

疲劳损伤累积模型是预测机械零部件疲劳寿命的基础。针对大多数损伤累积模型忽略了多级载荷历史效应及载荷次序效应对损伤累积的影响,提出了一种基于S-N曲线及Miner理论的非线性疲劳损伤累积模型。该模型考虑了载荷历史效应与载荷次序效应对机械零部件疲劳寿命的影响,克服了线性疲劳损伤累积模型的不足。将该模型与线性疲劳损伤累积模型预测结果进行对比,表明该模型对机械零部件疲劳寿命预测结果更加精确和可靠。     

C级铸钢重构S-N曲线模型的研究

给定若干概率水平的常规疲劳可靠性S-N曲线只能做相应概率水平的疲劳设计与寿命预测,要实现任意可靠性水平的疲劳设计、寿命预测和失效率分布规律估计,需要重构广义概率疲劳可靠性S-N曲线.首先应用Monte Carlo模拟技术在可接受的误差范围重构C级铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据,然后应用广义极大似然法测定其中短寿命范围的可靠性S-N曲线,最后应用概率疲劳极限外推法获得该材料长寿命范围的合理疲劳概率S-N曲线.     

汽车车轮疲劳寿命预测方法的研究

根据疲劳寿命预测理论 ,建立 14× 5 .5J车轮受力危险点的疲劳寿命曲线。以车轮弯曲疲劳试验和有限元分析数据为基本参数 ,采用名义应力法和局部应力—应变法中的莫罗修正公式和史密斯修正公式 ,对 14× 5 .5J车轮分别在等幅载荷和载荷谱作用下进行疲劳寿命预测。运用可靠性理论 ,分别对等幅载荷和载荷谱作用下计算出来的疲劳寿命进行可靠度分析。结果表明 ,名义应力法和史密斯修正公式预测汽车车轮疲劳寿命具有较高的可靠性     

挖掘机工作装置疲劳寿命分析

针对挖掘机工作装置的疲劳破坏问题,进行了基于实测载荷历程的疲劳寿命估算,为其在服役期间的安全检查和维修决策提供依据.通过应变测量得到该工作装置薄弱部位的载荷历程,对其进行雨流计数统计,推导并确定出结构的S-N曲线,结合名义应力法理论估算出该工作装置各测点的疲劳寿命,实现了对结构进行疲劳预测分析的目的,该方法可为同类机械的疲劳寿命预测提供一定的参考依据.     

结构疲劳百年研究的回顾与展望

疲劳是机械结构最普遍的失效模式之一.自1854年第一次提出"Fatigue"(疲劳)概念以来,相关研究已有160余年的历程,逐步形成了以疲劳研究为基础的机械结构强度理论与技术,推动机械结构从经验设计走向安全设计.本文回顾了结构疲劳研究的缘起及发展历程,总结了典型失效案例对疲劳基础研究的促进作用和里程碑式成果,基于文献统计分析了最近50年本领域的代表性进展、研究热点与发展趋势.研究表明,尽管经历了百余年的不懈努力,疲劳极限、损伤易感基因、裂尖主控机制、蠕变-疲劳交互和安全系数的物理本质等仍是困扰人们的难题.数据科学和大数据技术的兴起,为突破数据驱动的疲劳寿命预测方法、诠释疲劳损伤物理机制和建立极端条件下的高端装备疲劳可靠性设计技术提供了新的途径.