基于Ansys疲劳分析的桥式起重机寿命预估

桥式起重机作为工业领域广泛应用的设备,其寿命预估对于推进基础工业发展、降低使用成本具有重要作用。基于Palmgrem-Miner线性累积损伤理论,估算交变应力幅下安全疲劳寿命,采用Ansys计算软件,选取了一台桥式起重机进行仿真分析,对起重机使用寿命进行了预估。结果表明,该方法计算准确,为桥式起重机的理论设计寿命提供了一种计算思路。

一种基于支持向量机回归的制氧系统寿命预估方法

随着我国老龄化程度的加深及后疫情时代大背景下国内医疗系统市场规模的不断扩大,制氧系统行业的发展进入快速扩容阶段。同时,制氧系统突发故障对吸氧人群生命与心理造成不可逆损伤的问题接踵而至。制氧行业迫切需要一种针对制氧系统寿命的预估方法,以解决制氧系统突发故障影响吸氧人群生命与财产安全的问题。该研究提出一种基于支持向量机回归(SVR)的制氧系统寿命预估方法。首先,基于SVR原理建立一种寿命预估模型,通过对某制氧系统3500h的氧浓度监测数据进行SVR训练,得到制氧系统的寿命预估模型。然后,规律选取300组氧浓度数据分别进行训练集预测和预测集预测,结果显示,该预测模型的准确性较高,且模型对预测集样本的预测结果与氧浓度监测的真实值基本保持一致。最后,对该制氧系统的吸附塔进行拆机验证,发现分子筛确有失效现象,经实际测量失效程度为6%,表明该模型可应用于制氧系统的寿命预估,并取得了良好的结果。因此,基于SVR的制氧系统寿命预估方法可以准确、有效地预估制氧系统的使用寿命,避免其突发故障,同时也为后续制氧系统的寿命预估方法提供了思路。

沥青混合料冻融损伤模型及寿命预估研究

为研究沥青路面抵抗冻融损害的能力,结合损伤理论,进行了沥青混合料冻融损伤模型及残余寿命预估的研究。建立了适用于冻融条件下沥青混合料损伤的普适模型,并提出了相应算法;然后根据快速冻融作用下混合料的各性能试验结果对该模型进行了验证;最后提出了模型应用于混合料冻融损伤后寿命预估的方法。结果表明:随冻融循环次数增加,沥青混合料性能衰减,损失度增大;模型能较好的拟合沥青混合料冻融循环后各项性能指标的变化;宜将抗压回弹模量作为评价混合料抗冻融损坏能力的和寿命预估的主要指标。

基于虚拟试验台的车身结构寿命预估与改进设计

轿车开发过程中的传统耐久性试验存在严重依赖物理样车、试验周期长和费用高等缺点,本文中基于虚拟试验台技术,综合应用试车场道路载荷测量、刚柔耦合多体系统动力学模型和道路模拟虚拟迭代等技术,在轿车开发的结构设计阶段实现白车身结构疲劳寿命的有效预估与改进设计。将结构弱点的寿命计算值与后续实车的试验值进行对比分析,结果表明两者基本一致,证明通过"整车-台架"系统的虚拟耐久试验可在制作物理样车之前实现车身结构寿命的有效预估与改进设计。

火电厂SCR脱硝催化剂寿命预估研究

火电厂SCR烟气脱硝装置的核心是SCR脱硝催化剂,其使用寿命直接影响着SCR工艺的效率和运行费用。针对火电厂SCR脱硝催化剂在运行过程中的失活机理,建立了催化剂的失活动力学模型以及寿命计算方法,并基于物理和数学方法对失活动力学模型进行了修正,采用催化剂实际运行的失活数据进行验证,确定了催化剂失活动力学的最佳修正模型为k=φk0e-At,利用该模型对催化剂进行寿命估算具有较为准确的结果,可为火电厂SCR脱硝催化剂的寿命管理提供一定的参考依据。

丁羟推进剂的热加速老化力学性能及寿命预估

用单轴拉伸试验和扯离试验测试了不同老化温度(55、65、75和85℃)下热加速老化后丁羟(HTPB)推进剂的力学性能及其粘接试件的扯离强度,用Berthlot方程预估了推进剂及其粘接试件的寿命。结果表明,HTPB推进剂的最大延伸率随老化时间的增加呈现降低趋势;老化温度越高,推进剂的最大延伸率降低幅度越大,85℃贮存30d时最大延伸率降幅为29.81%,而55℃贮存30d时最大延伸率降幅仅为4.34%;粘接试件的扯离强度随着老化时间的增加呈降低趋势,老化时间相同时,扯离强度随老化温度的升高而降低。预估HTPB推进剂和推进剂粘接试件的贮存寿命分别为9.4y和15.9y。

多轴应力响应下结构振动疲劳寿命预估的时域方法研究

应用Von Mises应力准则将多轴应力响应等效合成为单轴应力,给出了基于功率谱输入和时域输入的多轴应力响应振动疲劳寿命预估方法,时域输入法的求解过程没有丢失应力分量相位的相互信息,较功率谱输入法更完备。针对激励载荷是以功率谱密度函数形式表达的,提出了Monte-Carlo伪随机历程模拟将激励功率谱转换到时域激励中,再通过时域输入法进行寿命预估的求解思路,保证了等效合成的Von Mises应力的相位信息具有实际的物理意义,可指导多轴应力响应下结构振动疲劳寿命的精确预估以及声疲劳试验研究。

定应变作用下NEPE推进剂老化特性及寿命预估研究

为考察定应变作用下NEPE推进剂的老化特性,研究了20%定应变作用下NEPE推进剂贮存老化过程中力学性能、凝胶性能和界面性能的变化。研究结果表明:定应变作用下NEPE推进剂在贮存老化过程中最大抗拉强度降低,最大延伸率变化较小,其老化失效主要表现为强度的失效;定应变下NEPE推进剂的凝胶百分数和粘附功随老化时间的延长而降低,NEPE推进剂粘合剂基体的降解断裂和界面的"脱湿"是其主要的老化机理;定应变下NEPE推进剂的力学性能与细观性能的相关性研究表明,最大抗拉强度与凝胶百分数和粘附功存在相关关系,计算了其关系式,建立了由细观性能评估推进剂宏观力学性能的方法;选择最大抗拉强度下降30%时失效,20%定应变下NEPE推进剂的贮存寿命为8.3年。

固体火箭发动机药柱概率贮存寿命预估

基于粘弹性随机有限元法和固体推进剂高温加速老化试验,提出了固体火箭发动机(SRM)药柱概率贮存寿命预估模型。对老化试验数据进行统计分析得到了固体推进剂性能参数数字特征随贮存时间的变化规律,采用三维粘弹性响应面随机有限元法(SFEM)计算了药柱结构响应的均值和标准差,分析了某SRM药柱在不同贮存期的结构可靠度,并对其进行了概率贮存寿命预估。所提方法可为固体发动机研制和使用部门提供参考。

固体火箭发动机海洋环境下的贮存及寿命预估

分析了海洋环境的特点及其对固体火箭发动机贮存性能的影响,并进行了推进剂的湿热老化试验。基于累积损伤模型和艾林(Eyring)寿命模型,建立了Eyring-累积损伤模型。用该模型预估了固体火箭发动机在恒温和交变温度载荷下的寿命。研究表明,Eyring和Arrhenius两种累积损伤模型在恒温载荷下的应用效果是比较一致的;交变温度幅值的变化对寿命的影响较大,即昼夜温差和年温差越大,寿命损失越大。

基于修正Arrhenius方法的SRM药柱储存寿命预估

高温加速老化法常用来解决固体推进剂药柱储存寿命预估问题。介绍了传统的加速老化Arrhenius模型在解决SRM药柱储存寿命预估问题中的应用,并针对传统Arrhenius方法的局限性,将Arrhenius公式修正为三参数公式,并给出了修正Arrhenius寿命预测模型的理论推导。分别基于该传统方法和修正方法对某型SRM药柱储存寿命进行了预估,并与常温试验外推储存寿命进行了比较。结果表明,修正Arrhenius方法预估误差更小,预估精度更高,更适用于SRM药柱储存寿命的预估。

HTPB推进剂贮存老化建模及寿命预估研究综述

HTPB复合固体推进剂是火箭发动机的动力之源,其贮存寿命和性能优劣决定了火箭发动机的寿命和作战性能的发挥,因而研究HTPB复合固体推进剂的贮存老化模型及寿命预估具有重要的军事和经济意义。本文对复合固体推进剂贮存老化性能的研究方法进行了介绍,并综述了国内外贮存寿命老化建模的研究进展,针对推进剂实际贮存可能出现的问题对未来贮存寿命预估的发展趋势进行了预测。研究结果表明,现代仪器的运用可以弥补传统仪器在固体推进剂老化性能研究上的不足,但是还存在研究手段单一、测试方法存在误差、没有形成统一的系统等缺点;推进剂的老化过程比较复杂,结构完整性分析和老化试验相结合的方法可以对推进剂贮存性能和寿命预估进行系统性的研究,得到的结果更准确,可靠性更高。分段老化建模作为推进剂寿命预估研究的新方向,具有很大的发展空间。

摩托车车架系统疲劳强度分析及寿命预估

对疲劳强度理论进行分析,结合摩托车车架系统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摩托车车架系统疲劳问题的研究思路。建立了与疲劳试验机试验工况相对应的摩托车车架系统有限元分析模型,对摩托车车架系统疲劳强度进行了计算,在此基础上对该车架系统的疲劳寿命进行了预估,车架疲劳试验机上试验结果验证了理论分析的正确性,为车架疲劳强度分析及寿命预估提供了理论依据。

基于修正Arrhenius活化能方法的HTPB推进剂贮存寿命预估

对HTPB推进剂高温加速寿命试验的老化起点进行了修正,并将Arrhenius方程中活化能与温度的函数关系修正为多项式形式。通过2种HTPB推进剂老化试验数据的回归结果得到修正活化能方法的老化模型,外推出25℃下的贮存寿命分别为12.8 a和11 a,与常温外推试验数据相符,且误差小于传统Arrhenius方法。

固体火箭发动机寿命预估研究的发展和展望

阐述了近年来固体火箭发动机寿命预估研究领域的进展 ,并讨论了发动机“延寿”和修复过程的一些做法。根据最近的研究动态和测试技术的发展 。

某型汽车起重机起重臂的应力和应变疲劳寿命预估

以某型现役汽车起重机起重臂钢结构为研究对象,基于单位载荷下的名义应力谱和FE-SAFE(durability analysis software for finite element models)耐久性分析软件,建立起重臂钢结构件的应力及应变疲劳寿命预估模型,给出该材料的应力及应变寿命曲线,并分别采用应力、应变疲劳损伤模型,对该型起重臂钢结构的疲劳寿命进行预算。预算结果表明该型起重机起重臂结构工作30 978个循环时出现裂纹,而其使用寿命为392 699个工作循环。计算结果与试验结果对比得出:两种寿命预估模型结果与试验值基本符合,故该型现役起重机检修周期和使用寿命的制定应采用两种疲劳寿命预估模型综合考虑。

轴对称构件疲劳损伤演化方程与寿命预估方法的改进

以热力学为基础,引入损伤驱动力构建分式形式的损伤演化方程。进一步针对轴对称问题,引入等效应变和等效应力。根据损伤力学守恒积分原理,得到有损伤情况下和无损伤情况下应力应变与伤度的关系。利用分离变量方法再对损伤演化方程积分,得到棒试件在恒幅应变交变载荷作用下的应力与寿命关系的级数表达式。损伤演化方程中的材质参数由KT=1与KT=3的标准轴对称试件中值疲劳试验数据确定。损伤演化方程与寿命预估方法的正确性由KT=5的疲劳试验结果验证。利用级数解法对扩口管路连接件进行了寿命预估,提供了一种用损伤力学方法来描述构件的疲劳寿命可行的方法。

动荷载作用下沥青路面寿命预估

基于4自由度的1/2车辆振动模型,以路面不平整度为激励,运用系统动力学和车辆振动理论分析了不平整路面上的行车动荷载;采用修正Shell永久变形理论,考虑荷载和环境的综合作用,计算了动荷载作用下路面产生的永久变形和平整度的衰变规律;并结合某高速公路路面平整度检测结果,参照质量规范得出路面的剩余使用寿命,建立了动荷载作用下的沥青路面剩余寿命计算与预估的方法。研究结果表明,应用该法不但能够较为准确地预测沥青混凝土路面的剩余使用寿命,还能为准确评价道面使用品质和制定费用-效益最佳路面养护方案提供依据。

小钉密排代替大钉疏排的铆接接头疲劳寿命预估与优选设计

连接件钉排布决定了钉载分布,进而决定了连接件的疲劳寿命。优化连接件钉排布,将有效地提高连接件疲劳寿命。损伤力学将结构应力和材料损伤分析结合起来,较为准确地描述应力—损伤的耦合作用以及损伤演化,为工程结构疲劳分析提供有力的依据。以损伤力学为理论基础,以小钉密排代替大钉疏排为连接件钉排布设计原则,结合有限元计算,对连接件钉排布进行优化设计,并预估连接件疲劳寿命。结果表明,小钉密排代替大钉疏排不仅可以有效降低连接件应力水平,显著提高其疲劳寿命,同时也有利于减小连接件质量,实现连接件延寿和减重的双重优化。另一方面,运用损伤力学理论方法结合有限元计算,进行结构疲劳寿命预估,大大减少了试验工作量,为结构抗疲劳设计提供理论指导,大大缩短了连接件结构设计周期,还可用于实际工程结构疲劳损伤的实时监测。

导弹前定向件公路机动运输疲劳载荷谱的编制及寿命预估

为研究导弹前定向件在公路机动运输环境下疲劳载荷谱的编制方法,选定跑车试验场内标准路面(含鱼鳞路、波形路、卵石路和碎石路及高速路等)进行某型号试验场机动运输试验并实地采集所需信号。根据实测数据的时、频域分析结果,编排试验场机动运输试验流程,组成具有代表性的载荷样本数据,这些数据包含了型号战标要求的不同路面及其占比、不同车速及其占比和刹车、过路障等特殊工况。利用雨流计数法对试验场机动运输试验所得数据进行循环计数,根据参数外推法将循环计数外推至目标里程,进而编制出供设计分析使用的载荷设计谱和试验评估使用的疲劳试验谱。采用试验谱对导弹前定向件进行疲劳加载,验证了产品在寿命期内能够可靠的使用,并且可以延寿三倍以上。该方法可以有效地预估前定向件内部润滑涂层的磨损寿命,为产品的改进设计和同类问题的解决提供了参考。