基于虚拟迭代法的跨座式单轨车辆车体疲劳分析

跨座式单轨车辆的车体作为列车的主要承载部件,其疲劳强度对列车的安全运行起着至关重要的作用。为提高单轨车体疲劳分析精度,模拟出单轨车辆运营实践中车体的疲劳损伤,对单轨车辆车体进行柔性化处理,建立包含柔性车体的跨座式车辆刚柔耦合动力学模型,采用虚拟迭代法,在车辆特征部位施加白噪声作为初始输入激励,以跨座式单轨车辆线路实测加速度为目标信号,对车辆模型仿真响应谱与试验实测响应谱进行系统识别与反复迭代,获取车体与车辆其他部件连接位置处激励谱。基于虚拟迭代激励谱获取高精度载荷谱,根据线性疲劳损伤理论对跨座式单轨车辆车体开展疲劳损伤与寿命分析,提出车体结构改进方案。分析结果显示:疲劳仿真结果与车体实际损伤位置具有良好的一致性,验证了采用虚拟迭代法获取的车体载荷谱开展的疲劳分析结果具有高精度;结构改进方案使车体结构改进位置处寿命提高了191%。

基于修正Manson-Halford模型的破碎机销轴疲劳分析

以双级锤式破碎机为研究对象,考虑销轴所受载荷的加载次序和载荷之间相互作用对销轴疲劳损伤的影响,对Manson-Halford(M-H)非线性疲劳损伤模型进行了修正,并通过试验数据验证了修正后模型的准确性和可靠性;考虑到破碎过程中锤头与销轴之间存在的非线性碰撞接触和物料颗粒对销轴受力的影响,利用MFBD-DEM双向耦合的方法获取了销轴的动态载荷;最后基于修正后M-H模型对销轴进行了疲劳分析。结果表明,与现有模型相比修正后的M-H模型寿命预测的误差最小;基于修正后M-H模型计算得到销轴的最小疲劳寿命为9.918×10^(6)次(165 h);利用MFBD-DEM双向耦合方法对双级锤式破碎机等大型破碎设备进行疲劳分析是合理可行的。

气垫船导管内蒙皮结构疲劳分析

针对气垫船导管内蒙皮结构使用中出现撕裂的问题,应用实测载荷和材料数据,进行有限元静强度分析,基于采用名义应力法,采用MSC Fatigue进行疲劳分析,根据结果对内蒙皮结构做改进设计,表明导管内蒙皮结构须按疲劳强度要求进行设计,提出的名义应力法可用于导管内蒙皮结构疲劳强度评估。

半潜生产平台上部模块疲劳分析

半潜生产平台作为一种常见的深水平台形式,其上部模块与下部船体组成一个整体结构,参与平台整体强度,同时由于环境条件恶劣、往复循环受力,极易造成结构疲劳损伤,从而发生焊缝断裂甚至结构破坏等问题。疲劳分析是上部结构设计的主要控制工况之一。依托某深水半潜生产平台项目,开展半潜生产平台上部模块疲劳分析方法研究,系统总结浮式结构疲劳评估的关键设计原理和标准规范,给出一套适用于半潜生产平台上部模块疲劳分析的方法和流程,为后续的结构选型、优化等设计研究工作提供技术支持。

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。

基于ANSYS Workbench的激振力作用下香蕉筛疲劳分析

香蕉筛被广泛应用于选矿作业流程,其关键部件的设计影响整机的使用寿命。基于ANSYS Workbench进行静力学分析,并利用Fatigue Tool进行疲劳寿命模拟计算,得到香蕉筛结构件的寿命云图,从而确定香蕉筛结构件的薄弱环节,为优化设计提供了理论依据。

仿手工缝合勾线机构凸轮廓线设计及疲劳分析

针对应用于高速轻载环境下凸轮设计问题,以特种缝合设备珠边机的仿手工线迹缝合勾线机构工作过程为例,使用SolidWorks建立凸轮滚子机构基本模型,基于从动件运动规律利用反转法求解出从动件滚子中心点的运动轨迹,对比不同廓线的运动规律,生成正弦凸轮廓线,然后基于SolidWorks的Motion分析功能,对凸轮运动参数和实际廓线进行优化,并利用MATLAB对其运动性能进行分析验证;为了进一步提高凸轮的疲劳寿命,通过Workbench的Ncode模块,对凸轮建立动力学模型,建立了关于盘形凸轮的寿命优化模型,采用模拟退火算法对七次多项式曲线的系数进行优化,得到新的廓线模型,用Ncode模块计算其最小寿命提高到原来的14倍左右,验证了所提出的凸轮设计方法的优越性。

渐变附着式起重机风致响应及疲劳分析

起重机风载特性的研究有助于确定起重机的薄弱环节、制定附着杆的附着方案,从而提高其安全性。文章以SP7525型平头式起重机为原型,建立ABAQUS有限元模型,通过自回归Auto Regressive改进模型模拟了风速时程,采用雨流计数法并引入应力-寿命曲线处理应力时程,探索了渐变附着式起重机的风致动力响应及疲劳损伤规律。结果表明:塔吊附着杆的风致应力数值随塔吊高度的增加而增大,不等长附着状态下,FZG7-1、FZG7-2、FZG7-3的风致应力值分别降低了5.70%、5.17%、7.78%;平衡臂、起重臂以及接近塔顶处塔身的疲劳损伤度量级为10^(-9)~10^(-8);FZG n-1、FZG n-3相对FZG n-2的风致应力值分别增大了10.10%、23.15%,且疲劳损伤度增加了1~2个数量级;塔吊采用不等长附着形式具有更高的安全性。

巷煤掘进机回转平台的机构优化及疲劳分析

基于巷煤掘进机回转平台的基本作用及工况条件,合理提出构建巷煤掘进机回转平台机构优化方案,并以此为基础构建巷煤掘进机回转平台有限元机构优化模型,进而开展巷煤掘进机回转平台机构优化有限元分析和机构疲劳有限元分析。根据有限元分析结果,确认巷煤掘进机回转平台机构优化方案的有效性,并将其进一步应用于工程实践,检验优化方案实用性。

汽车门锁齿板和齿轮的疲劳分析与改进研究

某汽车门锁公司为降低电动门锁成本,对门锁内部齿板更换定位方式,但会造成门锁使用寿命下降,标准QC/T323—2007《汽车门锁和车门保持件》规定门锁寿命应满足10万次。为使门锁寿命满足标准,对门锁进行疲劳试验,发现门锁内薄弱区域为齿板的齿根。采用有限元法,基于材料S-N曲线和Miner线性疲劳损伤积累理论对齿板与齿轮的齿根进行疲劳分析。分析结果与试验结果相接近,误差为8.3%,表明建立的有限元疲劳分析方法合理。基于此方法更换齿板材料,将齿板寿命提升至10万次以上。最后再将安装有新齿板的门锁进行疲劳试验,试验结果表明门锁寿命大于10万次,满足要求。同时,基于此设计方案,每个电动门锁可节约成本255元左右。

考虑桩基循环弱化的深水导管架谱疲劳分析

深水导管架平台长期承受复杂环境载荷,由于环境循环载荷的影响将引起桩基周围土壤特性的变化而产生承载力弱化的现象。以200m水深导管架平台为研究对象,由Morison方程和Stokes波浪理论获得波浪载荷和水质点速度,通过分析确定疲劳损伤中心并建立其传递函数,从而计算出各方向的波浪响应,根据Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论,开展了考虑桩基弱化的波浪谱疲劳分析。通过案例分析发现,考虑桩基弱化影响将减少导管架平台的疲劳寿命。

FSRU多点系泊设备基座疲劳分析

以一艘13.7万立方米的浮式储存和再气化装置(FSRU)多点系泊设备基座为例,基于英国劳氏船级社(LR)规范,以系泊分析中各缆绳疲劳载荷作为输入,采用SESAM GENIE软件进行有限元计算得到10 kN疲劳载荷作用下的热点应力范围,通过线性换算得到其他载荷作用下的热点应力范围。基于S-N曲线疲劳损伤公式,并考虑作业海域各海况发生概率,利用Miner线性疲劳累积方法得到使用年限内各热点的疲劳累积损伤值。结果表明,各系泊设备基座疲劳寿命满足要求,疲劳累积损伤较大值位于连接首尾横缆的系泊设备基座。该方法对于浮式海洋结构的多点系泊设备基座疲劳寿命计算具有参考意义。

考虑循环作用特征的公路桥梁荷载谱疲劳分析方法

为了兼顾疲劳荷载谱的分析精度和实用性,该文提出了适用于单车加载和车流加载的荷载模型损伤效应比例系数和循环作用特征长度指标,通过研究典型疲劳车辆疲劳损伤效应一般规律,构建从单车作用到车流随机作用的疲劳荷载谱损伤分析方法。结果表明:单辆疲劳车引起的疲劳损伤可以在集中荷载效应基础上进行比例换算,由影响线绝对面积换算的循环作用特征长度指标对单车疲劳分析有较好的适用性。随机车流引起的疲劳损伤受到桥梁跨径和车流密度的共同影响,在短跨径桥梁中,损伤效应对车流密度不敏感,车流密度的增加甚至会造成一部分结构内力幅的减小;当跨径超过一定临界值时,车流密度的影响显著加剧;由影响线积分面积换算的循环作用特征长度指标更适用于车流疲劳损伤效应分析。荷载谱等效应力幅应结合交通流状态谱进行分析,多车道损伤效应系数指标的构建应考虑车辆相遇概率、循环作用特征长度指标的影响。

选煤弧形筛筛板弧形座的柔化及疲劳分析

基于选煤弧形筛的工作原理,提出一种选煤弧形筛筛板弧形座的柔化及疲劳分析方法。此方法需构建选煤弧形筛筛板弧形座模型,以此为基础实施选煤弧形筛筛板弧形座的柔化及疲劳分析,通过分析结果验证方法有效性的同时,也能够确认选煤弧形筛筛板弧形座的使用寿命情况。此外,研究中还会将此方法应用于工程实践,进而对各类选煤弧形筛弧形座的使用寿命进行检验分析。

钢箱系杆拱桥在高速铁路荷载下的节点疲劳分析

为研究钢箱系杆拱桥应力集中节点在高速铁路荷载下的疲劳性能,本文依托某高速铁路钢箱系杆拱桥工程,采用有限元软件ANSYS建立全桥简化模型,并对两处应力极值位置建立精细化局部模型。通过规范评价和疲劳理论评价对精细化局部模型中应力集中节点进行了疲劳分析。研究结果表明本桥各应力节点均满足疲劳性要求,且评价结果远优于限值。

考虑车桥耦合及环境腐蚀的铁路钢桥疲劳分析

耐候钢通过改变合金元素以在其表面形成致密保护性防锈层因而具备良好的耐大气腐蚀性能,因此其在免涂装使用中为带锈工作,应用于公路和铁路桥梁中时可能存在腐蚀和疲劳耦合损伤问题。基于潍莱铁路线一座全焊接免涂装耐候钢桥开展列车动力作用下的关键构件和焊接节点疲劳损伤分析,并进行考虑腐蚀劣化影响下的疲劳寿命评估。基于列车-轨道-桥梁耦合系统模型研究在高速列车动力荷载下桥梁主桁关键构件动力响应并得到结构中最不利构件位置,分析关键构件在列车通行振动效应下的疲劳损伤度;结合考虑局部节点板精细化的多尺度耦合有限元模型,考虑轨道不平顺和列车运行速度的影响,得到桥梁节点板在不同速度下的疲劳损伤度;考虑环境腐蚀对桥梁疲劳寿命的影响,结合桥梁列车年运营量进行腐蚀环境下桥梁关键杆件和节点的疲劳使用寿命评估。研究结果表明:铁路钢桁梁桥在列车动力作用下不同构件的疲劳损伤不同,刚度较小以及应力响应影响线较短的构件疲劳损伤度更大,其中疲劳损伤度由大到小依次为节点横梁、腹杆、下弦杆、上弦杆。轨道不平顺和列车运行速度对桥梁节点板应力响应最大值影响并不显著,列车运行速度为120 km/h时与所分析桥梁共振更明显。环境腐蚀会降低铁路桥梁疲劳寿命,且对桥梁不同构件寿命影响程度不同。研究成果可为同类型铁路钢桁梁桥在腐蚀环境下的疲劳寿命评估和设计提供参考。

基于虚拟迭代的承载式客车车身疲劳分析

文中以某全承载式客车车身为研究对象,采集汽车试验场典型路况目标信号,并建立车身动力学模型。通过对车身骨架各重要部位的路面响应谱进行系统识别和虚拟迭代,得到与车身各连接点的激励谱。根据线性疲劳损伤理论对客车车身进行疲劳分析,预测疲劳缺陷部位和寿命,并与道路试验结果进行对比,验证疲劳分析的正确性。通过对危险部位进行结构改进延长了车身使用寿命,为结构设计与改进提供更可信的方案。

某柴油机连杆运行全过程疲劳分析

为解决某柴油发动机捣缸故障,通过连杆受力、疲劳试验及有限元仿真分析确定故障原因。分析结果表明:连杆大头垂直于杆身方向受力主要由连杆自身惯性力引起;疲劳试验仅能反映连杆最大拉伸载荷及压缩载荷下的受力情况,不能体现其他时刻连杆受力情况;连杆定位齿形处疲劳安全因数最小,为1.05,确定连杆定位齿形处产生疲劳断裂,导致发动机出现捣缸故障。对连杆加工工艺进行改进,将齿形定位改为胀断定位,解决了定位齿形疲劳安全因数较低的问题,未出现发动机捣缸故障。

特种结构固体火箭发动机燃烧室随机振动疲劳分析

随机振动下固体火箭发动机的疲劳破坏分析与疲劳寿命准确预测一直是困扰固体发动机设计的难题。通过模态分析、随机振动分析和基于高斯分布的三区间法、Miner疲劳累积损伤理论进行的疲劳计算,仿真分析了一种特种结构固体发动机燃烧室经过随机振动试验后的疲劳破坏规律及影响因素。结果表明,发动机燃烧室在经历径向随机振动激励时,结构响应最大,最大等效应力位于与燃烧室壳体交界附近的装药杯支撑杆上,是发动机燃烧室的最薄弱处;发动机燃烧室存在90、294、411 Hz三个共振频率,设计时要注意避开。极限随机振动试验表明,振动60 s时,燃烧室未发生疲劳破坏,而振动15 min发生了疲劳破坏,这与仿真的结果是吻合的,验证了数值振动模型和疲劳破坏计算方法的有效性,可为预测固体火箭发动机的疲劳破坏和疲劳寿命提供参考和指导。

ANSYS疲劳分析在接骨板选型评估中的应用

目的通过对比股骨远端接骨板中A型、B型锁定加压接骨板(locking compression plate,LCP)的疲劳强度,为测试其弯曲强度及疲劳性能时对接骨板选型提供理论评估方法。方法通过对不同类型接骨板进行弯曲强度性能测试与疲劳性能测试,再结合ANSYS Workbench对接骨板总变形、von Mises应力及疲劳使用寿命进行有限元分析。结果A型接骨板疲劳强度比B型接骨板高30.7%,A型接骨板应力比B型接骨板要低,A型接骨板最低疲劳使用寿命比B型接骨板要高17%。结论A型接骨板的疲劳性能比B型接骨板良好,故A型接骨板的失效可能性比B型接骨板的可能性要低。研究结果为测试新研发的两种接骨板各种性能时对不同接骨板选型辅助提供参考。