基于允许可靠度的薄壁圆筒静强度安全系数

为建立钢制单层承压薄壁圆筒静强度的可靠性设计技术,当圆筒静强度与载荷分别符合正态分布且静强度分布参数为区间值时,应用概率论知识,构建了圆筒静强度在不同工况的可靠度系数、安全系数和工况系数三者之间的关系。研究表明:1)在一般气压试验或气液组合试验时,圆筒屈服强度的允许可靠度系数应不小于1.549且不超过2.115,爆破强度的允许可靠度系数应不小于4.081且不超过5.414。2)在一般液压试验时,圆筒屈服强度的允许可靠度系数应不小于0.605且不超过1.005,爆破强度的允许可靠度系数应不小于3.304且不超过4.430。3)在正常操作时,圆筒屈服强度的允许可靠度系数应不小于1.961且不超过2.484,爆破强度的允许可靠度系数应不小于4.280且不超过5.456。4)在允许可靠度系数满足上述取值范围,且工况系数符合中国标准时,圆筒屈服安全系数可取1.40,爆破安全系数可取2.00。

考虑静强度的复合材料疲劳寿命预测及概率特性分析

为考虑初始静强度对疲劳寿命的影响,基于经典剩余强度理论,构建同时考虑初始静强度和应力的复合材料疲劳寿命预测模型。建立的寿命预测模型能够表征疲劳寿命与初始静强度和应力之间的内在关系,可退化为经典S-N曲线。疲劳寿命与初始静强度呈非线性关系,疲劳寿命与应力呈高度非线性关系,疲劳寿命的概率分布可根据初始静强度和应力的概率分布利用MCS获得。算例表明,初始静强度和应力的概率特性对剩余强度和疲劳寿命的概率特性均有影响,相比初始静强度,应力对疲劳寿命概率特性的影响更加显著。

基于静强度分布参数的复合材料剩余强度及寿命预测

为探讨剩余强度及疲劳寿命与初始静强度分布参数之间的关系,构建基于初始静强度分布参数的剩余强度和疲劳寿命计算模型。在模型构建过程中未涉及复合材料结构的层数、铺层厚度和铺层方向,适应性强。模型参数可通过静力试验和剩余强度试验获得,试验成本相对疲劳试验较低。剩余强度和疲劳寿命与初始静强度变异系数及其分布参数有关,当初始静强度服从威布尔分布时,疲劳寿命亦服从威布尔分布,可为开展疲劳可靠性提供借鉴和参考。算例表明,基于建立的模型,剩余强度计算结果最大误差为-1.58%,疲劳寿命与试验数据吻合较好。

基于NSGA-Ⅱ算法的机翼风洞模型静强度试验加载方案优化设计

针对机翼风洞模型的静强度试验,提出一种基于NSGA-Ⅱ算法试验加载方案的优化设计方法,包括加载布局的设计和试验载荷的多目标优化设计。加载布局的设计中引入控制剖面的设置,并在此基础上建立试验载荷的多目标优化设计模型,以控制剖面内的剪力、弯矩和转矩误差为优化目标,以静力等效原则和误差最小要求为约束条件,并以CHN-T1标模为例,基于NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化模型的求解,算法采用可行性法则处理约束条件。最终求解出最优的试验加载方案并进行方案的有限元仿真验证。结果表明:试验方案与流固耦合下的理想试验的最大等效应力、应变值和变形位移的误差均小于6%,经优化设计的加载方案较好地模拟了气动载荷。

考虑整机变形的氢氧发动机管路结构静强度分析

为了在液体火箭发动机管路结构静强度分析时考虑整机变形的影响,采用以实体单元、壳单元和梁单元为主的建模方法,建立了大推力补燃氢氧发动机试验装置的有限元模型,在热载荷、压力载荷和重力载荷的共同作用下,基于整机模型对管路结构进行了静力计算,并将计算结果与试验测量结果进行了对比。在此基础上,计算了不同类型载荷作用下的整机变形,重点分析了温度载荷的影响。对于典型管路,进一步采用子模型方法计算了不同类型载荷作用下的管路应力,对比了是否考虑整机变形对管路应力水平的影响。结果表明:基于整机模型进行的静力仿真基本能够正确反映出发动机热试验状态下各管路结构的受力状态;对氢氧发动机而言,温度载荷对整机变形的影响最大,整机变形对管路结构应力水平的影响较大且不容忽视,故有必要考虑整机变形对管路结构的影响来进行静强度分析。

基于大变形加载及精确测量的轻质机翼静强度试验技术

针对轻质柔性机翼在静强度试验中载荷量级小、受载变形大等特点,本文提出了一种大变形轻质机翼静强度试验的加载与测试方法,制定了包括试验件支持与约束、试验载荷分配、试验加载及控制、试验测量与采集的试验技术方案。通过应用预偏加载技术、伺服电机协调加载控制技术和MPS实时工业摄影测量技术等,实现了对轻质柔性机翼的静强度试验验证,满足试验要求,可为后续同类试验提供借鉴与参考。

铁路客车车体腐蚀截换焊接接头静强度及疲劳强度分析

文中用焊接试板的方式模拟铁路客车车体腐蚀截换的焊接接头,针对侧墙原母材(旧)和新高强度Q345NQR2耐候钢(新)2种材质,两两组合焊接后进行工艺评定试验和疲劳试验,分析对比不同搭配形式接头静强度和疲劳强度,确定腐蚀修复或截换后的焊接接头能满足车体强度要求。

射孔枪通过弯曲井段的静强度分析方法

射孔枪在到达射孔目的层之前要经过的井段可能存在较大曲率,此时射孔枪会受到强制弯曲,应对其进行强度计算,来确定射孔枪是否可以安全通过特定曲率的井段。文中将射孔枪串的弯曲分为常规弯曲变形和极限弯曲变形,利用简支梁受集中力的计算模型推导出常规弯曲变形时的位移函数,利用等曲率圆的方程推导出极限弯曲变形时的位移函数。然后选取一段射孔枪串作为分析模型,利用通用的有限元软件,通过设置定向位移加载位移函数的方式,模拟射孔枪的弯曲,计算其最大应力值,并探讨不同孔密和不同长度对射孔枪弯曲时静强度的影响。

铁路货车车体静强度试验数据处理系统开发

铁路货车车体静强度试验工况多,试验数据量大,试验工程师在进行试验数据处理时,不仅工作量大而且容易出错。为了固化数据处理流程和方法,提高工作效率,避免人为误差,开发了车体静强度试验数据处理系统。该系统采用Python软件进行开发,界面简洁,试验工程师可根据流程树的引导顺利完成试验数据处理工作。系统可实现试验过程中即时监测试验结果是否合格,大幅提高了时效性,同时提高试验报告的编制效率。

基于ANSYS Workbench的机柜静强度分析与仿真

针对板材结构机柜静强度校核的问题,首先通过理论计算了常用托板承载时的剪力和弯矩,分析了危险截面处的应力情况。然后利用Ansysworkbench有限元软件得到的仿真数据与理论值进行了对比并探讨了托板的载重极限值。最后,对柜体施加惯性载荷工况用以模拟真实环境条件。结果表明,应力的理论计算值与有限元仿真之间的误差为0.19%,2.5 mm厚的板材结构柜体及托板能够承受标准地球重力下150 kg的静载荷和纵向加速度0.2 g、横向加速度0.2 g、垂向加速度1.2 g的惯性载荷。

薄壁承压圆筒耐压试验时静强度可靠度系数

为建立铜制或钢制单层薄壁承压圆筒静强度的可靠性设计技术,研究了其静强度在最苛刻耐压试验时的可靠度系数。当静强度符合正态分布且分布参数为区间值时,应用概率论知识,构建了单层薄壁承压圆筒静强度在最苛刻耐压试验时的可靠度系数的计算方法。对于实测爆破压力不超过105.5 MPa的单层薄壁承压圆筒,研究表明:1)在最苛刻气压或气-液组合压力试验时,铜制圆筒屈服压力的可靠度系数不小于1.23且不大于与1.60,爆破压力的可靠度系数不小于5.81且不大于7.62;钢制圆筒屈服压力的可靠度系数不小于1.45且不大于与2.00,爆破压力的可靠度系数不小于3.01且不大于4.05。2)在最苛刻液压试验时,铜制圆筒屈服压力的可靠度系数不小于0.49且不大于0.80,爆破压力的可靠度系数不小于5.30且不大于6.96;钢制圆筒屈服压力的可靠度系数不小于0.57且不大于0.97,爆破压力的可靠度系数不小于2.18且不大于3.01。

基于多场耦合的涡轮叶片静强度计算分析

涡轮叶片是航空发动机最昂贵和最关键的部件之一,它们在高交变负荷、极端温度、侵蚀和腐蚀的恶劣工作条件下运行。为了保障涡轮的正常运行以及防止事故的发生,在涡轮叶片静强度设计过程中需要考虑热-流-固多场耦合作用;建立了涡轮叶片的多场耦合计算流程,综合考虑热负荷、离心负荷和气动负荷对涡轮叶片静强度设计的影响;通过对涡轮叶片进行静强度分析,得到了叶片在热负荷、离心负荷和气动负荷综合作用下的应力分布,确定了涡轮叶片强度危险点的位置和最大等效应力,可以为涡轮叶片的寿命预测提供依据。

单层圆筒形铜制承压设备静强度概率分布

为建立单层圆筒形铜制承压设备静强度的可靠性设计方法,应用概率论和数理统计知识,对静强度的概率分布进行了探索,并分析了实测静强度的下限。研究表明:单层圆筒形铜制承压设备的实测静强度与中径公式得到的名义值与之比,是基本符合正态分布的随机变量,该随机变量的分布参数可用区间值表示;实测静强度下限的研究结论共得到32组实测数据验证。

大型水陆两栖飞机起落架静强度试验高载多压缩量加载技术研究

大型水陆两栖飞机主起落架结构复杂,静强度试验工况多、垂向载荷高,且缓冲支柱压缩量多,为典型的小空间内高载多压缩量试验模拟技术问题,试验设计难度较高。该文提出杠杆分载与压缩量调节结合、优化试验工况顺序的技术方案,并设计可升降等强度等比例杠杆加载系统和多压缩量便捷调节装置,形成大型飞机起落架静强度试验高载多压缩量加载技术,具有便捷、高效、安全和可靠的优点,有效解决小空间内的垂向高载和多压缩量模拟技术问题,已成功应用于大型水陆两栖飞机起落架部件的适航验证试验。

光纤测试技术在起落架静强度试验中的应用

以飞机起落架静强度试验为研究对象,将光纤应变测量、电阻应变测量同时应用于试验,验证了光纤应变测量在飞机结构中的有效性。将试验结果与数值仿真计算结果进行对比分析,结果表明光纤应变测量与传统电阻式应变片测量趋势一致,且与数值仿真计算结果也较符合,可以应用于结构静强度试验的应变测量,验证了光纤应变在飞机机体结构静强度试验中的有效性和可行性。

民用飞机延性金属结构局部高应力静强度研究

针对民用飞机大量使用的延性材料2024-T42和7050-T6的标准试样和开孔试样在拉伸载荷下的失效模式及失效载荷进行了试验研究,基于材料应力应变曲线建立了有限元模型并对其结果进行验证,提出了开孔金属结构局部高应力下的静强度判别准则。试验结果表明:孔折减系数起决定性影响的是材料的屈服应力与极限应力之间的差值,差值越大,孔折减系数越小;在此基础上研究孔边单元的网格质量(粗网格和细网格)及孔边埋头窝对有限元分析结果的影响,分析结果表明:孔边的网格质量(粗网格和细网格)和埋头窝对孔折减系数影响较小,所建立的延性金属结构局部高应力静强度判别准则合理且具有工程价值,对于2024-T42和7050-T6两种延性材料利用该局部高应力静强度判别准则进行计算的保守裕度分别为0.1和0.04。

基于CFD和FEM的半浸式螺旋桨静强度和疲劳强度分析

为了给半浸桨的强度校核提供判别准则,以半浸桨为研究对象,基于CFD和FEM法建立半浸式螺旋桨强度评估方法,建立桨叶疲劳寿命与静强度的对应关系,选取其全浸和半浸的两种典型工况,采用CFD方法对不同工况下的半浸桨水动力载荷进行数值计算,获得桨叶在循环周期内的表面压力分布,并通过实尺度变换为半浸桨强度分析的外载荷输入;采用FEM方法对不同工况下的半浸桨进行静强度计算,获得桨叶的应力和应变情况,提取出桨叶的最危险应力特征;结合桨叶材料的S-N曲线,采用FEM方法对半浸桨进行疲劳强度计算,获得桨叶的疲劳寿命;最后,通过对多个案例半浸桨静强度和疲劳强度的计算和对比分析,提炼出满足实船使用疲劳寿命需求的半浸桨静强度安全系数,可为半浸桨的强度校核及判别准则的形成提供参考依据。

某动车转向架构架静强度分析

以某动车组转向架为研究对象,对其构造原理和材料及结构作出简单说明。依据UIC 615-4-2003、BS EN 13749-2011和JIS E 4207-2019、JIS E 4208-2004规范,对构架进行了静强度试验。试验内容包括构架扭曲刚度的测试和超常工况、运营工况、JIS工况的测试,主要对JIS工况进行了离散化处理与有限元分析,在ANSYS中进行运算。经过仿真数据与试验结果比较显示,该构架的静强度满足有关标准规定。

飞机主起落架支柱结构静强度校核

飞机主起落架支柱结构中主承力零件包括外筒、活塞杆和上、下扭力臂等,静强度校核是对其承载能力和结构安全性进行考核的关键环节。首先通过载荷分析获取各零件所受外载,然后采用10节点四面体单元对各零件进行有限元建模和计算,结果证明外筒、活塞杆和上、下扭力臂在给定载荷工况S_(LD)下满足静强度要求。传载路线清晰,计算方法可靠,能有效保证飞机主起落架支柱结构的安全。

长大货物车轴箱体静强度试验研究

为适应THDS轴温探测系统,部分长大货物对轴箱体进行设计改进,本文以某型长大货物车轴箱体为研究对象,参照TB/T 1335-1996,根据轴箱体的受力状态进行载荷计算,探讨了轴箱体现有静强度试验方案,选择单轴箱体的方案在强度试验台上对该轴箱体进行静强度试验,得出实测应力值,建立有限元模量,分析轴箱体的强度。结果表明,轴箱体上各测点仿真值与实测应力值误差小于10%,且小于材料的许用应力,轴箱体静强度满足要求。