风力发电机组齿轮箱弹性支撑橡胶疲劳寿命分析

针对风力发电机组齿轮箱弹性支撑疲劳寿命预测问题,将数值仿真技术应用到了橡胶疲劳分析中。使用橡胶模型参数建立了轴瓦弹性支撑有限元模型,进行了静刚度试验,通过对比发现了仿真结果与试验结果比较符合;选定疲劳损伤模型,进行了橡胶材料的疲劳寿命测试,拟合了模型参数;在风电机组设计载荷下,开展了齿轮箱弹性支撑橡胶的疲劳损伤分析,提出了多轴变载工况下橡胶疲劳分析方法,将疲劳载荷时序加载转换成位移时序加载,计算了时序疲劳载荷损伤和等效疲劳损伤,得到了弹性支撑在不同部位疲劳损伤分布情况。研究结果表明:时序疲劳载荷相对等效疲劳载荷对橡胶的疲劳损伤更大,实际疲劳校核应按时序疲劳载荷进行。     

复合材料层合板冲击后疲劳寿命试验研究与数值模拟

通过对复合材料典型层合板进行落锤冲击试验引入冲击损伤,并对冲击后的复合材料层合板进行不同载荷水平的压-压疲劳试验,得到了不同疲劳载荷作用下层合板损伤扩展规律及疲劳寿命。建立了冲击后层合板疲劳寿命有限元数值计算模型,对层合板进行冲击仿真,并利用有限元软件用户子程序编程,将冲击后计算所得损伤分布结果设置为层合板压—压疲劳寿命计算的起始状态,从而获得层合板在不同疲劳载荷水平下的损伤扩展结果及压—压疲劳寿命数值仿真结果。将试验与有限元数值计算疲劳寿命结果绘制了S-N曲线,通过对比验证了计算结果的准确性,形成一套复合材料层合板冲击后疲劳寿命预测数值计算模型。     

基于Sehitoglu模型的发动机气缸盖热机疲劳寿命预测

以某发动机气缸盖为研究对象,开展了气缸盖本体材料力学性能测试与表征、气缸盖热机疲劳寿命预测研究工作.采用流固耦合方法,获得了准确的气缸盖热边界和温度场结果,温度场计算值与实测结果相符合.依照整机热冲击试验规范,采用Sehitoglu模型对缸盖的热机疲劳寿命进行了预测,仿真结果显示,缸盖最低寿命出现在第二缸火力面排气侧鼻梁区,主要由环境损伤引起,最低寿命为6860次,满足设计要求,该气缸盖顺利通过整机热机疲劳台架试验考核.     

轿车车轮钢圈疲劳寿命的有限元分析

运用ANSYS软件对柳州钢圈厂某型号轿车钢圈进行有限元分析,模仿其动态弯曲疲劳测试试验并计算其疲劳寿命.计算结果与试验结果相一致.分析计算结果表明,轿车钢圈强度的有限元仿真分析是实现轿车结构部件强度的有效手段.     

裂纹扩展过程中电磁谐振疲劳试验系统动态特性分析*

电磁谐振疲劳裂纹扩展试验系统是一种工作在谐振状态下测试金属材料断裂特性的试验装置,要求在裂纹扩展过程中精确跟踪系统的固有频率和控制试验载荷,为达到这一目的,需要对裂纹扩展过程中系统的动态特性进行精确的分析。据此,建立3自由度有阻尼电磁谐振疲劳试验振动系统的数学模型,采用ANSYS有限元法计算CT紧凑拉伸试件的刚度,研究不同材料试件刚度、系统固有频率,试验载荷幅频曲线、共振振幅在裂纹扩展过程中的变化规律,并进行相关试验,试验结果表明：系统固有频率计算值与试验测量值之间的最大偏差为1.9 Hz;系统动态特性仿真结果与试验结果能够较好地吻合。该研究结果为电磁谐振式疲劳试验载荷的高精度控制提供了理论依据。     

提升用34×7+FC型钢丝绳疲劳寿命预估

对提升用34×7+FC型钢丝绳进行了疲劳寿命分析方法的研究,以动力学仿真软件为平台,模拟钢丝绳提升过程拉-扭载荷与接触结合的载荷历程,采用雨流计数法分析出钢丝绳所受载荷的均值、幅值及循环次数等疲劳参数,最后根据应力寿命法和Miner疲劳损伤累积法则建立钢丝绳疲劳寿命预估的计算模型。通过计算分析,研究得出钢丝绳疲劳损伤程度与提升次数的变化规律,以及钢丝绳疲劳寿命与轮绳直径比的特征关系,为钢丝绳疲劳寿命分析做出一些有用的探索与研究。     

含冲击凹坑缺陷的ZM6材料疲劳试验与寿命预估方法研究

制备了ZM6镁合金材料的光滑试样、缺口试样以及含冲击凹坑缺陷的试验件,并对这些试验件进行了疲劳试验测试,获得了含冲击缺陷时不同应力水平下试验件的疲劳寿命.基于连续损伤力学理论,在高周疲劳损伤演化模型的基础上,提出了一种新的多轴疲劳的损伤演化模型,用于描述凹坑局部材料的疲劳损伤.采用Abaqus软件对凹坑缺陷的形成过程进行模拟,得到了凹坑缺陷的几何形状和局部的残余应力应变场.通过Abaqus子程序Usdfld将材料本构和损伤演化进行耦合,从而实现含凹坑缺陷结构件疲劳寿命的计算.结果 显示,预测的中值寿命结果与试验中值寿命结果一致,误差在两倍误差带内,符合工程使用的要求.     

基于区间长度等分的疲劳损伤寿命预测模型

现有疲劳损伤模型寿命计算存在着经验数据,计算结果的准确性有待提高。在疲劳载荷谱技术的基础上,将疲劳加载区间长度进行虚拟等分,根据MINER思想进行疲劳损伤寿命的计算。提出了基于区间长度虚拟等分的疲劳损伤寿命预测模型,并从理论层面和仿真分析试验两个方面加以证明和验证。算例表明:基于区间长度等分的疲劳损伤模型,寿命预测结果的准确与可信性得到了提高。     

大型风力机桨叶螺栓断裂失效分析及优化研究

针对某风场风电机组桨叶螺栓批量断裂的问题,为分析其是否由于疲劳损伤导致的断裂,采用了有限元仿真和现场实验测试对比分析的方法,研究了桨叶螺栓连接系统的刚度行为和桨叶螺栓的疲劳寿命。将桨叶螺栓疲劳寿命计算结果与桨叶螺栓断口分析相结合,确认了桨叶螺栓断裂原因是由疲劳损伤所致;提出了降低桨叶螺栓刚度以改善其疲劳寿命的方法,设计了细杆螺栓优化方案并进行了现场实施与验证。研究结果表明:桨叶螺栓疲劳断裂位置主要集中在前缘±45°范围以内,与仿真分析结果一致;改进后的细杆螺栓方案使得桨叶螺栓的应力幅值下降13%左右,现场应用明显改善了桨叶螺栓断裂情况。     

某商用车车身动态特性及疲劳耐久预测

为了对某商用车车身的疲劳耐久性能进行高效预测,利用有限元和试验技术对车身进行了动态特性及疲劳寿命的计算。首先,建立了白车身的有限元模型,并对比试验模态与仿真模态验证了模型的准确性。然后,提出了逆矩阵法,得到了车身疲劳计算的边界条件,利用LMSVirtual.lab对车身关键部位的应变损伤进行了计算,仿真寿命与试验结果比较吻合,为车身及其他汽车部件的疲劳耐久预测提供了指导。