疲劳分析中局部应力-应变法的若干研究

本文讨论了在疲劳寿命估计的局部应力-应变法中使用的三条曲线,即应变-寿命曲线、循环应力-应变曲线和循环应力-应变滞后环曲线。为了改进有关计算方法,用最小二乘法对这三条曲线进行了拟合,得出了以应变为参数的表达式。 本文还介绍了“峰值暂存法”,并给出了以它为核心的估算疲劳裂纹形成寿命的FORTRAN Ⅳ程序。计算的结果和试验数据相符很好。 最后,用本文提出的程序对7C-3型农用挂车后轴在垂直载荷下的疲劳寿命进行了预测。其结果与实验结果符合较好。     

基于ANSYS瞬态分析的焊接结构振动疲劳分析方法研究

为分析焊接结构在动态载荷下的疲劳强度,基于ANSYS瞬态分析的动态结构应力计算方法 ,充分考虑其自身振动对焊缝寿命的影响,施加交变载荷,利用有限元分析软件ANSYS进行瞬态响应分析,获得其动态结构应力,再根据主S-N曲线疲劳预测理论获得焊接结构的疲劳寿命。对比分析静态载荷作用下的焊接结构在BS标准和美国ASME标准计算得到的焊接结构疲劳寿命,动态结构应力法能更准确预测焊缝的疲劳寿命。     

镁合金车轮疲劳寿命预测与优化设计

结合镁合金车轮的疲劳类型为机械高周变幅疲劳的特点,提出采用安全寿命设计方法分析镁合金车轮疲劳寿命的研究思路,建立了与车轮弯曲疲劳试验工况相对应的镁合金车轮有限元分析模型;对汽车车轮疲劳强度进行计算,在此基础上采用名义应力法对疲劳寿命进行了预测并进行优化设计。结果表明,车轮的质量减轻了22%,疲劳寿命仍能满足设计要求。     

基于功率密度的大功率拖拉机变速箱壳体疲劳分析

引入功率密度的概念,提出功率密度与时频分析相融合的疲劳寿命预测方法,研究了应力幅值和载荷频率2个因素对大功率拖拉机关键零部件疲劳寿命的影响。以某型号88 k W拖拉机为研究对象,在实际调研、用户反馈和有限元分析的基础上,确定变速箱壳体疲劳损伤危险点位置,搭建动态应力测试系统,采集拖拉机不同作业工况下的应力-时间历程。基于实测载荷,利用功率密度与时频分析相融合的疲劳寿命分析方法对拖拉机变速箱壳体的疲劳寿命进行预测,得到危险点的疲劳寿命为24 001 h,与基于Miner损伤理论和名义应力法分析得到的疲劳寿命(35 676 h)相比较,更接近实际工作寿命。本研究可为农机装备关键零部件的疲劳寿命预测提供更符合实际的分析方法。     

水泵疲劳寿命预测中应力计数算法研

提出了水泵零件疲劳寿命预测的主要思路,讨论了疲劳寿命预测的关键算法——应力计数算法。针对传统应力计数算法存在应力循环提取失效的缺陷,引入临界净应力的概念,提出了对传统计数算法的改进措施。并将改进后的应力计数算法应用于一台轴流泵叶轮的疲劳寿命预测;同时结合该算例,详细说明了二维概率Miner准则疲劳寿命预测的关键步骤。     

一种轿车扭转梁的疲劳寿命计算方法研究

对一种轿车扭转梁在台架扭转疲劳试验中的疲劳寿命计算方法进行了研究。应用模态瞬态有限元分析方法对这种疲劳试验进行了模拟,计算出有限元模型中关键单元的带符号Von Mises应力时间历程。应用基于局部应力-应变法的软件处理该应力时间历程的稳态段,计算疲劳寿命。结果表明,该计算疲劳寿命相当接近于这种扭转梁的平均试验寿命。     

一种估算构件疲劳寿命的新方法

传统的寿命估算方法是名义应力法,这种方法根据构件的名义应力历程、构件的S-N曲线和累积损伤理论估算寿命。这种方法需要做构件的S-N曲线,而且估算的结果常常很不精确。近年来国外发展起一种新的寿命估算方法,这种方法根据构件关键部位的弹塑性分析,将名义应力历程转化为关键部位的局部应力-应变历程,根据局部应力-应变历程和材料的疲劳特性及累积损伤理论进行裂纹形成寿命的估算,称之为局部应力-应变法。这种方法已     

随机弯扭复合载荷下的疲劳寿命估算

通过对联合收割机进行田间电测,获得了逐稿器曲轴的随机弯、扭载荷时间历程;通过载荷谱统计分析与处理,编制了多级疲劳寿命估算谱。分别用名义应力法和局部应力应变法估算曲轴的疲劳寿命,并进行了模拟疲劳试验验证。试验结果表明:名义应力法较局部应力应变法对载荷变化敏感;当实际结构所受载荷接近材料屈服极限时,两种方法估算结果相近。     

估算低周疲劳寿命能量法的探讨

估算疲劳寿命常用的方法有名义应力法和局部应力－应变法。名义应力法的一个重大缺点是不能考虑构件由于应力集中所产生的局部塑性变形对疲劳寿命的影响。局部应力－应变法虽然能考虑这一影响，但它和名义应力法一样，在进行累积损伤计算时要用到Ｍｉｎｅｒ准则，而许多实验证实￣［１］Ｍｉｎｅｒ准则存在很大的分散性，因此，用Ｍｉｎｅｒ准则进行累积损伤计算必将影响疲劳寿命估算的准确性。本文提出的估算低周疲劳寿命能量法既考虑了局部应力和应变对疲劳寿命的影响，又避免了使用Ｍｉｎｅｒ准则。利用文献２给出的４种钢材低周疲劳实验结果，本文得到这４种钢材的临界疲劳损伤能Ｗ＿ｃ，和能量转换指数ｍ。     

基于MATLAB和ANSYS联合仿真的罐车寿命预测

采用名义应力法来预测罐车的疲劳寿命。通过MATLAB模拟得到符合实际运行工况的A级路面的随机激励,将罐车的钢板弹簧和轮胎的刚度进行等效处理,并利用模态综合法,得出最大应力点的应力-时间曲线。根据材料的p-S-N曲线和米勒线性疲劳累积损伤理论,得出失效应力循环次数,并预测出整个罐车的疲劳寿命。     

风力机主轴载荷计算及疲劳寿命研究

对大型风力机主轴进行了载荷计算及疲劳寿命分析。运用动量―叶素理论分析了风力机气动载荷并通过线性叠加确定了主轴载荷;以有限元模态叠加法为基础计算了风力机主轴在复杂交变载荷作用下的动态应力响应;在实地采集并用Weibull分布统计的风场数据的基础上,基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论研究了风力机主轴疲劳寿命估算方法。以1.5MW级风力机主轴为例做计算,证实了本文提出的疲劳寿命预测方法安全有效。     

点焊结构疲劳寿命预测的新方法研究

对基于力的LBF方法,主S-N曲线法,以及主S-N曲线法与LBF法相结合的方法进行研究,评估各种点焊疲劳评估方法的优缺点。针对同种材料及几何形状的剥离试件进行有限元建模,基于3种方法对点焊结构进行疲劳分析,预测点焊结构疲劳寿命,并与试验结果进行对比分析。分析结果表明,主S-N曲线法与LBF法相结合的疲劳分析方法具有兼顾建模效率和计算精度的优点,可以广泛用于车体部件点焊疲劳寿命的预测。     

42CrMo硬齿面齿轮虚拟全寿命的试验与分析

在完成42CrMo材料硬齿面齿轮大样本全寿命成组试验的基础上,通过试验数据处理获得了定寿命下极限应力概率分布和R—S—N曲线。挺出有限元-疲劳寿命预测法的研究策略和实施方法,采用虚拟技术得到了42CrMo齿轮应力-寿命曲线,与实际试验齿轮S—N曲线较为接近。     

基于有限元技术的疲劳寿命分析

叙述了有限元技术在疲劳寿命预测中的应用和一般的分析过程;着重介绍了疲劳载荷历程的合成规则和表面节点应力状态的判断方法;归纳评述了常用的多轴疲劳损伤模型;针对结构中普遍存在的焊缝焊点给出了具体的疲劳寿命分析方法;最后给出驱动桥壳疲劳寿命分析实例,计算结果和试验数据基本一致,说明基于有限元法的疲劳寿命预测是切实可行的,可以降低成本,缩短研发周期。     

掘进机星轮机构的疲劳分析

星轮机构在耙装物料过程中承受脉动循环载荷且变化幅度比较大,极易发生疲劳破坏。本文采用UG软件建立了星轮的三维模型,利用ANSYS Workbench对星轮进行静力学分析,获得了其应力分布情况,直观地显示出应力集中部位;基于应力分析的结果,利用Fatigue Tool疲劳模块进行疲劳分析,预测了星轮疲劳寿命的大小,分析了疲劳寿命、安全系数、应力双轴等云图及疲劳敏感曲线,并得到星轮最易发生疲劳损伤的位置,为其进一步优化提供参考。     

局部应力—应变分析法在拖拉机零部件疲劳寿命估算中的应用

零件疲劳寿命由两部分组成——裂纹形成时间与裂纹扩展时间。由疲劳断口分析表明,裂纹总是在零件局部高应力区域先萌生。应力集中区(或称缺口)的金属产生大量的塑性变形,促成了疲劳裂纹核与微裂纹。因此引起疲劳的根本原因是存在循环塑性变形,疲劳过程只是在局部区域而不是在整个零件机体各部分发生。分析零件缺口处的循环塑性变形情况,     

大尺寸重载车用铝合金轮毂径向疲劳寿命预测

大尺寸低压铸造铝合金轮毂在服役状态下疲劳寿命研究较少,是其广泛应用于重载车型的原因之一。因此,利用有限元方法建立重载车用低压铸造铝合金轮毂径向疲劳模型,在轮辋胎圈座上施加等效径向载荷,并考虑充气压力对轮毂的影响,对轮毂进行有限元分析,以确定轮毂的应力应变分布。在应力分析基础上,考虑轮毂在成型过程中不同部位力学性能差异造成其疲劳性能不同,运用应力疲劳理论对轮毂径向疲劳过程进行寿命预测。结果表明:在径向疲劳过程中,内轮缘变形量相对较大,这与相关文献结果符合;与小尺寸铝合金轮毂、大尺寸钢制轮毂相比,轮辋外侧连接内轮缘圆角处应力值相对较高,轮毂通风口之间没有出现应力集中;轮辋外侧圆角处寿命最低,预测结果符合轮毂实际使用情况,为轮毂结构设计与后期改进提供依据。     

再制造曲轴剩余疲劳寿命预测

为了判断再制造曲轴是否可以满足一个使用周期,采用全寿命名义应力法对剩余疲劳寿命进行研究。通过ADAMS的ENGINE模块仿真曲轴工作循环载荷历程,用Solid Works建立曲轴单拐模型,Hyper Works软件划分网格并进行有限元分析,找出曲轴危险部位及应力分布。利用Miner疲劳损伤理论,在n Code Design Life软件中分析曲轴疲劳寿命,全寿命减去当量寿命得到剩余疲劳寿命。再制造曲轴考虑不同厚度涂层对疲劳寿命的影响,剩余疲劳寿命需要乘以研究得到的疲劳修正系数,这样使得研究结果更加接近曲轴真实剩余寿命。     

基于田间实测载荷的拖拉机转向驱动桥壳疲劳寿命分析

针对拖拉机作业过程中承载幅值大、随机非对称的特点,综合考虑应力集中、尺寸效应、表面质量和载荷特性等因素对疲劳寿命的影响,从相对应力梯度、疲劳损伤区域和实测载荷应力比3方面对传统应力场强法进行优化,获取修正S-NV曲线,结合拖拉机田间作业的实测载荷数据,分析某88 kW拖拉机转向驱动桥壳的疲劳寿命,并与传统应力场强法的预...     

齿轮弯曲疲劳寿命有限元计算方法研究

以材料弯曲疲劳特性为基础,采用有限元技术对齿轮的齿根应力进行分析,运用多轴疲劳设计准则对齿轮的疲劳寿命进行了计算。这一方法克服了传统的齿轮疲劳寿命计算中齿轮材料疲劳特性数据不足,应力计算不准的缺点。将计算结果与试验数据进行了对比分析,疲劳寿命计算值在试验值的0．3倍至3倍以内。