基于不同标准的煤炭漏斗车车体焊缝疲劳寿命研究

利用接触非线性分析技术,基于AAR标准的名义应力法和ASME标准的结构应力法研究煤炭漏斗车车体焊缝的疲劳问题。首先,建立漏斗车重载车体强度分析模型,利用修正D-P本构模型的实体单元模拟散粒煤、接触单元模拟散粒煤与车体结构的作用,并通过主要载荷作用下车体静强度试验结果验证车体仿真分析结果,应力最大误差小于15%。其次,运用名义应力法,在标准和实测载荷谱下分析车体焊缝疲劳寿命,结果表明:端墙与端漏斗板焊缝寿命最短,为2.72×10^(6)km;基于标准纵向载荷谱的焊缝寿命小于基于实测的计算结果,表明标准的纵向载荷谱相对恶劣。最后,在标准中100t漏斗车重车心盘载荷谱和实测纵向载荷谱下运用结构应力法对车体焊缝进行应力与寿命分析。结果表明:基于结构应力法的焊缝疲劳寿命不及基于名义应力法的疲劳寿命,主要原因是结构应力法的疲劳性能参数适用于各类接头形式,且分析承载复杂焊缝时考虑了面内剪切结构应力的影响。因此,对接头几何形状和应力状态复杂的车体从板座及底架区域的焊缝建议采用结构应力法对其进行疲劳寿命分析。

深水半潜式浮体焊缝疲劳打磨延寿技术研究

海洋石油工程中的深水半潜式浮体分段在预制及搭载过程中,焊缝疲劳打磨对于疲劳延寿是非常关键的环节,合理正确的疲劳打磨可以很大程度上延长浮体结构物的疲劳寿命。正确的疲劳打磨可以提升建造质量、消除焊接后的残余应力,提高焊缝的质量和寿命。结合国内其他大型船厂焊缝疲劳打磨要求,形成海工深水半潜式浮体的疲劳打磨延寿技术规范,为类似海工项目的焊缝疲劳打磨延寿技术提供参考。

地铁高压箱结构性能有限元研究与焊缝疲劳分析

为降低地铁高压箱实验及设计成本,以某铁路高压箱为主要研究对象,通过PROE软件对其结构进行三维建模,利用Ansys软件开展模态研究、静强度分析、随机振动及焊接疲劳研究。结果表明:高压箱的一阶频率大于设计要求的频率,静强度分析的最大应力值小于许用应力,随机振动三个方向的疲劳损伤之和小于1,焊缝疲劳分析三个方向的总利用度小于1,高压箱箱体结构和焊缝都满足刚度及强度要求。高压箱顺利通过疲劳试验,定性验证了仿真方法的可行性。该研究给出了具体仿真分析,为高压箱设计及故障预测提供了参考,具有一定的工程指导意义。

考虑过盈配合的悬架控制臂焊缝疲劳分析

为了准确地评估悬架控制臂的焊缝疲劳寿命,在考虑过盈装配应力基础上进行了焊缝疲劳分析。对比了理论计算和有限元方法计算的控制臂过盈装配应力,对耐久载荷进行了等效处理,将耐久工况简化为三个简单工况。介绍了“VOLVO”焊缝疲劳分析方法,使用该方法校核了控制臂焊缝疲劳寿命。分析结果与台架试验结果较为一致,优化方案顺利通过整车耐久验证。

基于美国ASME标准的重载货车车体焊缝疲劳寿命预测

为寻求在设计阶段能较准确地预测重载货车车体焊缝的疲劳寿命评估方法,基于各种标准提供的分析方法对转炉616装甲钢T型焊接接头进行疲劳评估,通过与试验的对比表明,美国ASME标准中的等效结构应力法更能准确预测焊缝的疲劳寿命。为提高某重载运煤敞车车体焊缝的疲劳寿命,建立了包括焊缝在内的敞车车体有限元模型,基于等效结构应力法和AAR标准中的载荷谱,预测了车体关键焊缝的疲劳寿命,其薄弱部位与车体实际发生疲劳裂纹部位基本吻合,依据焊缝的结构应力分布规律的特点,提出的枕梁改进结构可使车体关键焊缝疲劳寿命提高1.7倍。

焊缝疲劳寿命预测新方法及其在焊接构架上的应用

铁路客车209T型转向架焊接构架横梁腹板与侧梁下盖板的焊缝出现的疲劳裂纹直接影响行车安全.采用美国ASME标准中的《网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法》,对该处焊缝进行了有限元分析,分析计算了该处焊缝焊趾与焊根上的应力集中,也计算了该处焊缝焊趾与焊根上的疲劳寿命与损伤.疲劳损伤计算结果与实际开裂情况相当吻合.基于这一方法,对改进设计的疲劳寿命及损伤再次进行了计算,结果表明:改进方案显著地提高了该处的抗疲劳破坏能力.上述研究与验证表明:《网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法》突破了传统名义应力法的局限性,在机车车辆焊接结构抗疲劳设计过程中,具有重要工程推广价值.

基于结构应力法的焊缝疲劳评估及可视化研究

为解决目前结构应力法疲劳评估软件不具备三维可视化能力,难以满足大型复杂焊接结构快速抗疲劳设计要求的问题,基于结构应力法和三维可视化方法开发了铁路货车焊缝疲劳寿命评估及可视化系统.提出了重构可视化网格模型装配树、有限元数据绘制单元网格模型等方法构建可视化网格模型,采用结构应力法评估焊缝疲劳寿命,并在可视化网格模型上以彩色云图形式绘制疲劳结果.最后以某铁路货车车体焊缝的疲劳寿命评估作为实例,证明了系统的高效性和实用性.

基于主S-N曲线法的地铁车体焊缝疲劳分析

建立了包括焊缝在内的某B型地铁铝合金车体的有限元模型,采用美国ASME标准中"网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法",对车体焊缝进行了有限元分析,分析计算了焊缝上的应力集中以及焊缝的疲劳寿命与损伤。计算结果表明,所有焊缝的疲劳寿命均达到了车体的设计寿命要求。

钢箱梁桥面板构造对焊缝疲劳热点应力的影响

通过建立钢箱梁桥面板有限元模型,采用子模型计算了模拟焊缝位置,分析了不同构造尺寸下焊缝位置热点应力,研究了顶板厚度、U肋宽度及板厚、横隔板间距及板厚、铺装厚度及刚度等对焊趾和焊根处疲劳应力的影响。研究结果表明:随着顶板厚度和铺装层厚度及刚度的增加,焊缝位置热点应力减小;随着U肋板厚和上缘宽度的增加,焊缝处热点应力增加;随着U肋高度和横隔板间距及厚度的增加,热点应力变化不明显。顶板的厚度增加时,焊趾与焊根应力之比减小,可导致焊趾-顶板裂纹的概率增加。

高耸高层钢结构焊缝疲劳劣化机理与寿命预测研究评析

高耸高层钢结构焊缝在风和地震作用下的疲劳裂纹萌生和扩展是一种危及结构安全甚至引起结构倒塌的钢结构重要破坏形式,已经引起国际土木工程领域的关心和重视.高耸高层钢结构焊缝多轴高周弹性应力疲劳和多轴低周塑性应变疲劳劣化机理和寿命预测的研究现状是:1)焊缝应力和应变演化过程分析;2)焊缝疲劳损伤表征;3)焊缝疲劳寿命预测与设计方法.在此基础上指出未来的主要研究方向,包括:1)焊缝多尺度应力和应变状态模拟方法;2)焊接残余应力场的产生机理、分布模式和松弛规律;3)焊缝等效疲劳损伤参量的数力学表征;4)焊缝疲劳劣化机理;5)焊缝疲劳寿命预测方法.研究结果可为高耸高层钢结构焊缝疲劳劣化机理与寿命预测研究提供参考.

基于I-DEAS二次开发技术的焊缝疲劳虚拟仿真研究

I-DEAS软件接口技术是通过启动ORBIX服务,运用CORBA通信协议实现的;调用Open I-DEAS二次开发类库,实现有限元数据的访问。以I-DEAS软件为前、后处理平台,基于AAR标准及Palmgren-Miner累积损伤法则,开发了焊缝疲劳虚拟仿真分析模块,推导了由设计寿命反求结构许用应力的计算公式。实例应用表明,该嵌入模块与I-DEAS软件互相配合,为设计师提供了一个高效、实用的焊缝疲劳虚拟仿真分析工具,可有效辅助设计师开展抗疲劳设计。

I-DEAS二次开发研究及在焊缝疲劳仿真中的应用

为了在I-DEAS软件中实现焊缝疲劳虚拟仿真分析功能,对I-DEAS二次开发技术进行了专题研究。I-DEAS软件接口技术是通过启动ORBIX服务,运用CORBA通信协议实现的;调用OpenI-DEAS二次开发类库,能够实现有限元数据的访问。根据工程实际需要,以I-DEAS软件为前、后处理平台,基于AAR标准及Palmgren-Miner累积损伤法则,开发了焊缝疲劳虚拟仿真分析模块。运用该模块,进行了实例应用,结果表明,以I-DEAS软件二次开发原理为基础,可以实现对该软件深层次的嵌入式开发,从而丰富了I-DEAS软件的辅助设计能力。

基于ESS法的重载货车焊缝疲劳仿真

为验证ESS方法的有效性,以装甲钢T型焊接接头为对象,进行了仿真计算与疲劳试验,结果表明,ESS方法计算精度较高,试验与计算误差为18.8%.基于ESS法及静态应力恢复原理,对重载浴盆货车车体关键焊缝进行了疲劳仿真分析,获得了ESS分布规律及仿真结果,其中枕梁上盖板与中梁焊缝计算里程约为2 886万公里,有较高的安全裕度.

铁路货车焊缝疲劳数据可视化系统开发与应用

为了解决目前铁路货车焊缝疲劳数据管理效率低,难以满足产品快速抗疲劳设计需求的问题,研究并开发了集三维可视化模型,焊缝疲劳计算,虚拟疲劳、试验测试的焊缝疲劳评估数据管理于一体的三维可视化系统.为了实现该系统,提出了基于场景图的CAD/CAE可视化模型装配树;研究并嵌套了试验测试等效应力幅焊缝疲劳评估算法;提出了基于面向焊缝对象的可视化方法、MVC模式数据映射技术,建立了主S-N曲线法、IIW名义应力法、等效应力幅法焊缝疲劳评估数据与焊缝模型的双向映射.最后以C70E车体焊缝疲劳设计作为实例,证明了该软件系统的有效性及实用性.

某低速柴油机主轴承座隔板焊缝疲劳强度评估

在二冲程低速柴油机设计阶段需要对机体重要焊接件焊缝疲劳强度进行校核。参照IIW焊缝疲劳强度设计规范要求,并结合有限元方法,采用热点应力法对主轴承座隔板关键区域的焊缝进行了疲劳强度设计评估。有限元仿真中,参照实际载荷条件建立计算工况,同时考虑运行工况中装配预紧力、气体爆发压力、轴承载荷、温度变化等外部载荷,通过数值模拟方法获取了焊缝区域的应力信息。最终焊缝疲劳强度评估结果不仅为设计可靠性提供了理论依据,同时也为后续试验提供了可供参照的数值。

基于多轴理论的构架焊缝疲劳强度研究

以两种不同结构形式的转向架焊接构架为研究对象,采用多轴应力法,依据DVS1612规范,对构架侧梁角焊缝进行疲劳评估。详细阐述了焊缝局部坐标系的构建和材料利用度的计算方法。疲劳评估结果表明:底板角焊缝的疲劳强度主要取决于平行于焊缝的正应力;立板角焊缝的疲劳强度受到各向应力的综合影响,多轴效应十分明显。立板角焊缝比底板角焊缝的材料利用度更高,即侧梁焊缝的疲劳破坏首先发生在立板角焊缝处。不同结构形式构架的焊缝疲劳强度校核相对危险区域大致相同,验证了所述疲劳评估方法的准确性和稳定性,为其他设备的焊缝疲劳评估提供一定的参考。

全装配式钢桁-混凝土组合梁剪力件焊缝疲劳分析

为了研究全装配式钢桁-混凝土组合梁桥剪力连接件焊缝疲劳问题,基于全装配式钢桁-混凝土组合梁传力机制,提出了全装配式钢桁-混凝土组合梁非连续传力模型理论,利用该理论计算得到了组合梁界面滑移值和剪力值,并进一步得出组合梁在荷载上限的焊缝剪应力幅值,以此来评价焊缝的疲劳性能.通过设计一实桥缩尺负弯矩区段模型进行疲劳试验,观察全装配式钢桁-混凝土组合试验梁剪力件焊缝在全熔透无损伤情况下的疲劳情况并和非传力模型计算结果进行对比分析.结果表明:随着疲劳加载次数的增加,试验模型桥面板和钢桁的应变值变化在7%以内,未发生应变突变,表明结构整体性良好,未发生焊缝疲劳失效;通过非传力模型计算出组合梁最大剪应力幅值为32.90 MPa,小于组合梁剪力连接件的容许抗力值69.56 MPa,焊缝剪应力幅值远远低于抗力值,不会产生焊缝疲劳问题,这与试验所得结果一致,为之后研究全装配式钢桁-混凝土组合梁的疲劳问题提供了参考.

基于结构应力法的起重机桁架焊缝疲劳寿命评估

由于长时间的高负荷运转,再加上恶劣的工作环境,起重机桁架臂架结构焊缝疲劳问题日益凸显,严重影响着设备的运行安全。为解决这一问题,采用了结构应力法,首先建立结构三维模型并通过Hypermesh进行网格划分,定义焊缝,然后根据Fe-safe软件中的Verity模块确定危险焊缝位置,计算在不同工况下焊缝的等效结构应力,最后依据主S-N曲线计算得到焊缝疲劳使用寿命。该研究为起重机结构疲劳寿命分析提供了可靠的研究方法,也给广大重型机械管理者敲响了警钟,其维护安全工作势在必行。

混凝土泵车高强钢臂架焊缝疲劳寿命预估

介绍了焊缝疲劳寿命估算的有效方法(VOLVO法)、等效结构应力法的步骤及原理,采用上述方法可计算出真实运行工况下,结构焊缝处的疲劳损伤和寿命情况.针对某混凝土泵车高强钢臂架上的焊缝连接情况,利用VOLVO法和等效结构应力法进行了焊缝寿命预估,得到了整个焊缝的损伤和寿命分布.与台架试验中臂架失效时间和失效部位的对比结果表明:VOLVO法更适用于高强钢臂架的焊缝寿命预估,计算结果与实验结果基本一致.

实测动应变在城市拱桥焊缝疲劳寿命评估中的应用

基于实测动应变对城市景观拱桥焊缝疲劳寿命评估进行了研究,利用记录的应变(应力)时程数据进行疲劳寿命评估,为准确可靠的研究方法;主梁最容易发生疲劳破坏的部位是各个构造细部,因为在构造细部处往往会产生应力集中,使该处应力远高于构件其他部位,结合雨流计数法技术,得到"日应力谱",并利用相关疲劳规范研究该桥焊缝疲劳寿命。