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。

大型火箭级间段静强度试验设计研究

针对大型火箭级间段试验件体积大、安装困难、试验载荷高、风险系数大等特点,为满足轴向载荷均匀传递的力学试验要求,提出了一套具备可重复性的火箭级间段静强度试验验证方法。试验结果表明,试验设计方法满足火箭级间段试验件力学性能验证要求,并通过有限元计算和试验验证,实现了轴向载荷均匀性的试验目的。

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。

某支线客机复合材料舵面结构静强度分析

复合材料强度设计与金属强度设计有很大的不同。本课题研究的复合材料静强度设计在结构设计和分析中是必不可少的。分析结构的静强度,了解其剩余强度,可以为下一步分析结构的耐久性和冲击损伤提供基础。

基于MATLAB和ANSYS的挖掘机工作装置结构静强度分析

液压挖掘机反铲工作装置结构的复杂性和边界条件的多变性给对工作装置强度分析带来了很大困难。在对挖掘机工作装置受力分析的基础上,编程自动求解挖掘范围内各铰点受力,利用坐标旋转变换,得到用于各构件有限元分析的边界载荷,最后在ANSYS中编写载荷步文件自动对构件进行多工况静强度分析。实现了各构件有限元网格模型的共享和边界条件的自动获得,为各构件的多工况有限元分析提供了新的方法;同时也大大降低了对工作装置进行静强度分析的工作量。

地铁B型车车体静强度及模态计算

应用有限元方法及ANSYS软件建立了地铁车辆车体结构有限元分析模型,根据地铁车辆受力分析和危险程度,选择拖车(头车)作为计算、分析对象,确定了有限元模型的计算载荷、常见计算工况和评定标准,计算了车体在整备状态下的车体静强度,分析了整备状态和超常状态下的固有频率和振型。结果表明,地铁车体静强度在常见计算工况下皆能满足相关标准的要求,车体一阶扭转和一阶垂向弯曲自振频率偏低,一般要求车体在整备状态下的自振一阶垂弯频率应大于10 Hz,以避开转向架的点头频率;减小结构质量的同时增大结构刚度,在满足车体强度要求下,可以实现以降低次要的振型频率来提高主要的振型频率的目的,并可进一步地减轻车体质量。

5052铝合金胶接接头静强度及疲劳性能研究

运用实验方法研究了胶接接头的静强度及其疲劳性能。对胶接接头进行静力学实验,并在此基础上选用6种不同载荷水平对胶接接头进行疲劳实验,获得了接头的载荷-寿命(F-N)曲线。试验结果表明:胶接接头静强度为同尺寸铝合金板静强度的77.5%,说明胶接接头有较高的静强度。当疲劳载荷水平大于最大静载荷平均值的50%时,接头F-N曲线呈线性趋势变化;随着疲劳载荷水平的不断提高,接头失效形式更多地表现为混合破坏。通过分析疲劳失效接头刚度变化可知:在各疲劳载荷水平下,接头刚度的线性趋势变化在整个疲劳周期内占很大比例,疲劳载荷水平越低,接头刚度降低越慢;接头刚度的变化表明在接头内产生了裂纹并逐步扩展。

钢制薄壁内压短圆筒静强度的试验研究

分析认为钢制薄壁内压圆筒存在类似于钢制薄壁外压圆筒的长、短之分。基于试验研究,推导得到了确定钢制薄壁内压短圆筒静强度的经验公式,以及区分内压长、短圆筒的临界长度计算公式;27组试验数据证明了经验公式的有效性。

冻融循环对石灰处置粉质黏土静强度影响研究

以吉林-荒岗高速公路沿线的粉质黏土为研究对象,对不同石灰掺入比的土样试件进行0、2、4、6、8、10、12次冻融循环试验。通过室内静三轴试验,研究了冻融循环作用对石灰处置粉质黏土强度的影响。研究结果表明,石灰处置粉质黏土的应力-应变关系曲线呈应变软化型,峰值强度随围压增大而升高,粉质黏土峰值强度降低幅度值比石灰处置粉质黏土峰值强度降低幅度值大,经历4次冻融后应力-应变曲线峰值强度趋于稳定;冻融作用后石灰处置粉质黏土抗剪强度衰减率比粉质黏土的抗剪强度衰减率小,抗剪强度随围压的升高而增大;同一围压条件下石灰处置粉质黏土弹性模量随着冻融次数增加逐渐减小,经历4次冻融后基本趋于稳定。

基于有限元法的发动机曲轴静强度分析

针对某单缸发动机曲轴断裂问题,在CATIA里进行了三维实体建模,通过导入Hypermesh进行划分网格等前处理,利用MSC. Patran/Nastran对其进行有限元分析。结果表明:在使用球墨铸铁为材料的情况下,曲轴的疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴会发生断裂;将材料更换为40Cr的曲轴,其疲劳强度安全系数满足要求,理论上不会发生断裂,最后通过400 h发动机可靠性试验验证了仿真的正确性。

激光焊接对TC4钛合金静强度与疲劳性能的影响

采用静拉伸与等幅疲劳试验,对TC4钛合金母材试样和激光焊接(聚焦焊后进行散焦焊接)试样的静强度和疲劳寿命进行了对比研究,得到了两种试样的静强度、中值疲劳寿命S-N曲线和95%可靠度下的安全寿命P-S-N曲线,并获得了两种试样在指定疲劳寿命106次循环下所对应的中值疲劳强度和安全疲劳强度。结果表明:与母材试样相比,激光焊接试样的静强度虽然有所提高,但疲劳寿命或疲劳强度却大幅降低。

复合材料修复带止裂孔裂纹钢板静强度实验

研究了碳纤维复合材料胶接修复损伤舰船钢结构的修复效果,利用CTM系列微机控制电子万能试验机及配套的引伸计自动绘制试件的拉力-应变和拉力-位移曲线图,通过力-变形曲线得到试样的名义屈服载荷、胶层脱胶开裂时的极限载荷和试样断裂时的断裂载荷。结果显示:利用复合材料补片胶接修补受损钢板能有效恢复结构的静强度和承载能力;修补后结构的屈服载荷和极限载荷有明显提高,且随着补片厚度的增加而增加,但修补结构的断裂载荷没有改变。