某型主战坦克扭力轴工作过程数值模拟及寿命预测

为了预测坦克扭力轴的疲劳寿命,应用三维弹塑性有限元方法模拟某型主战坦克扭力轴的预扭处理过程及工作过程,结果表明,坦克扭力轴完全工作于弹性状态。结合坦克在某一训练科目下的载荷谱,用S—N方法对扭力轴在该训练科目下的寿命进行计算,给出不同存活率下扭力轴的疲劳寿命。

扭力轴多工况二维随机疲劳载荷谱的编制

扭力轴用来减轻自行火炮在行驶过程中地面对车体的冲击。针对扭力轴扭矩载荷谱多工况和非对称的特点,进行单一工况雨流法计数载荷循环、单一工况载荷的分布规律与检验、各工况频次向寿命周期扩展、载荷分级与级循环次数的计算、载荷谱列表。编谱过程基本上包括了多工况非对称型载荷编谱的所有步骤,对编制其它受多工况非对称型载荷的构件的疲劳载荷谱也有参考价值。

坦克扭力轴表面缺陷对疲劳寿命的影响

为探求坦克扭力轴过早产生疲劳断裂的原因,应用弹性有限元方法模拟了坦克扭力轴表面各种形状、尺寸的凹坑处产生的应力集中现象,结合坦克在某一训练科目下的载荷谱,使用疲劳分析软件计算了具有不同形状和尺寸缺陷的扭力轴的疲劳寿命(存活率为99%).结果表明:一旦扭力轴表面出现了凹坑,尤其是出现了狭长的裂纹状凹坑时,其疲劳寿命会急剧下降;当出现狭长的裂纹状凹坑时,将其扩展成等径凹坑(不增大凹坑深度),可使凹坑对扭力轴疲劳寿命的影响降至最低.

随机载荷作用下扭力轴耐久性优化设计

利用多工况下扭力轴随机载荷时间历程,编制了8级扭矩谱;考虑材料性能、疲劳影响系数等因素的分散性,应用疲劳可靠性理论与方法,建立了耐久性分析模型,计算了疲劳寿命与耐久度。在此基础上,以车辆行驶6 000 km时扭力轴的耐久度作为目标,以刚度可靠性、结构尺寸等为约束,构建基于耐久度的结构优化模型;提出了以双循环策略处理耐久性目标、单循环策略处理可靠性约束的优化求解方法,既保证了目标的计算精度,又提高了优化计算的效率。优化结果表明:扭力轴在满足刚度可靠性等约束的条件下,耐久度得到明显的提高。

某型主战坦克扭力轴的疲劳断裂分析与寿命计算

应用断裂力学理论和有限元分析方法对某型主战坦克扭力轴进行疲劳断裂计算和分析 ,论述裂纹尖端的奇异三角形单元划分技术 ,在有限元法计算的基础上求解裂纹尖端应力强度因子和裂纹形状系数 ,并结合Paris公式对某坦克扭力轴的疲劳寿命进行计算。

风力发电机齿轮箱扭力轴的疲劳分析

应用有限单元法,对风力发电机齿轮箱中的扭力轴的进行了疲劳寿命分析。利用Solid-works和ANSYS-Workbench软件建立了扭力轴的三维有限元模型,并在ANSYS-Workbench中对轴进行了结构疲劳分析,证明其疲劳寿命符合设计要求。

坦克扭力轴的预扭处理及极限承载的数值模拟

为评定某坦克扭力轴的现预扭处理工艺,用弹塑性有限元分析方法,模拟了扭力轴的预扭过程及极限加载过程．给出了预扭至最大角度、预扭释放后自由态、工作扭转至最大角度3种状态下轴体内的应力分布．结果表明,预扭后扭力轴弹性工作应力范围得到极大扩展,其主要原因在于预扭塑变形成的表面残余应力．扭力轴目前所采用的预扭强化工艺远没有发挥出材料的最大潜能．

自行火炮扭力轴强化疲劳寿命计算及分析

开展自行火炮强化试验研究,关键问题是如何计算强化路面下自行火炮扭力轴疲劳寿命。首先,基于虚拟样机技术,建立了某型自行火炮的虚拟样机,结合强化路面数字化模型,开展自行火炮行驶强化试验仿真,获得自行火炮悬挂装置关键件扭力轴的载荷时间历程。然后,利用有限元分析软件MSC.Nastran与疲劳分析软件MSC.Fatigue计算其疲劳寿命。最后,针对自行火炮在部分强化路面上行驶时,随着车速的提高,出现了扭力轴疲劳寿命不降反升的现象,利用振动学的相关理论,从路面、车速对载荷的影响规律入手,对这种现象的原因进行了分析,为自行火炮实车强化行驶试验方案的制订提供了数据参考。

扭力轴断裂原因分析

某扭力轴试验时多次发生脆性断裂 ,微观形貌为沿晶形貌 ,该轴的加工工艺中锻造和回火处理可能导致沿晶形貌的产生 ,通过对比分析确定该轴加工过程中产生了回火脆性 。

自行火炮扭力轴局部应力应变随机性分析及应用研究

通过实车试验,获得自行火炮扭力轴的随机载荷谱。采用材料的分段折线式循环应力、应变幅曲线,将改进的二阶矩法与Neuber法结合,提出计算扭力轴应力集中处局部应力、应变随机性的方法。根据随机性分析结果,获得由材料和载荷随机性引起的扭力轴局部应力、应变的概率密度函数,通过二重积分得到联合概率密度函数。结果表明,扭力轴同时具有高周和低周疲劳现象。结合工程实际提出计算不同工况下两种疲劳模式概率的方法,通过进一步研究可以得到自行火炮扭力轴的疲劳可靠性。研究方法对于工程机械装备疲劳可靠性分析和评估具有参考价值。

基于扭力轴扭转断裂动力学分析研究

应用有限元法对扭力轴进行分析计算,选用4节点常应变空间单元和8节点空间实体砖单元建立扭力轴有限元分析模型,结合扭力轴实际工况,对模型施加动态扭转载荷,运用有限元法中的瞬态动力学分析方法对扭力轴加载后的动态响应进行仿真,分析得出扭力轴容易发生断裂的危险位置。

自行火炮扭力轴疲劳寿命仿真研究

以某型自行火炮为研究对象,通过建立自行火炮的虚拟试验环境,实现了自行火炮虚拟行驶和扭力轴载荷历程的虚拟测试。建立了扭力轴有限元模型,与45CrNiMoVA 材料的ε-N_f 曲线共同构成了扭力轴疲劳虚拟样机,实现了扭力轴的疲劳损伤及寿命预测,为用户制订有效的技术保障方案提供了科学依据。

含表面缺陷扭力轴的断裂失效分析

通过扫描电子显微镜和 X 射线能谱仪对某型履带车辆含表面缺陷扭力轴的正断型断口进行了失效分析,结果表明,扭力轴的断裂属于早期低周疲劳断裂,裂纹起源于扭力轴表面的微损伤,冶金过程中产生的微观孔洞和夹杂聚集于扭力轴表面及次表面影响了裂纹的扩展方向并形成了特殊的微观特征。在此基础上,分析了表面缺陷使疲劳寿命降低的原因,对扭力轴的生产、使用和维修提出了建议。

基于随机有限元的车辆扭力轴疲劳寿命预测

采用随机有限元法预测车辆扭力轴的寿命,对车辆训练中扭力轴的工作环境进行分析,建立扭力轴的随机有限元模型,运用Matlab对扭力轴所受的载荷谱进行编制,将确定型有限元分析软件ANSYS与随机有限元相结合,得出扭力轴的应力分布函数,利用S-N曲线计算扭力轴的疲劳寿命,提出新的更换周期。

高温淬火对扭力轴强韧性的影响

为提高履带车辆 4 5CrNiMoVA钢扭力轴的扭转疲劳寿命 ,经过理论分析和生产验证 ,采用高于常规热处理的淬火温度 ,可在保证强度韧度的同时 ,减少由于第二相质点所形成的疲劳裂纹源 ,延长裂纹形核期 。

基于随机响应面法的扭力轴疲劳寿命仿真预测

建立了自行火炮虚拟样机,通过试验校验分析了样机的可信性。采用表面最大拉应力作为扭力轴的破坏应力,预测扭力轴低周疲劳寿命,提出采用随机响应面法对扭力轴低周疲劳寿命表达式进行拟合。将寿命表达式中的随机参数进行标准化,表示为标准随机变量,利用Hermite多项展开式拟合系统的随机响应,通过求解随机多项式的待定系数,建立了扭力轴疲劳寿命的显式函数,并得到低周疲劳寿命的概率分布。该方法弥补了传统响应面法不能保证收敛性的缺陷。算例表明,融合虚拟样机和随机响应面法预测扭力轴低周疲劳寿命是可行的。

火炮扭力轴的预扭应力计算方法

根据火炮扭力轴的预扭工艺过程,分析了预扭应力的形成机理,提出了预扭应力计算方法,利用弹性力学理论建立了应力方程、应变方程、静力平衡方程和边界条件,确定了应力函数和应变函数,计算出了扭力轴的预扭应力。计算结果可用于扭力轴应力及疲劳强度分析。

扭力轴预扭临界角度的理论分析及数值模拟

根据强度理论推导了计算扭力轴预扭临界应变角的公式,并以45CrNiMoVA钢为例,用有限元软件Marc模拟了扭力轴的预扭、释放、加载过程。研究表明对于45CrNiMoVA钢,用公式γ=2τsG=2σs(1+v)G确定预扭应变角等于0.026rad,因而目前一些扭力轴使用的预扭应变角偏小(某些仅为0.011rad),远未发挥出材料的潜能,即使是采用现在国内外比较先进的预扭工艺,扭力轴表面材料的应力也未达到其拉伸曲线上的最高点。根据材料拉伸曲线,用数值模拟的方法可以找出任何尺寸、任何金属材料制作的扭力轴的临界预扭应变角,为制定先进合理的预扭工艺提供依据。

坦克扭力轴刚性变化实验研究

分析了扭力轴刚性对坦克的舒适性和可靠耐久性的影响,阐述了随行驶里程的增长扭力轴刚性的变化。通过实验,对2种型号不同行驶里程的坦克扭力轴刚度变化进行了研究,得到了其变化趋势;实验结果表明:随行驶里程的增长扭力轴的刚性会降低,车辆悬挂性能下降,舒适性提高。

扭力轴台架实验断裂失效分析

在对某厂扭力轴台架试验发生的断裂件失效分析中,发到轴的材料存在缩孔、疏松、有害元素富集及成分偏析等缺陷,造成材料的静强度特性及断裂韧性劣化;特别是当这些缺陷恰好处于轴表面或近表面时,使轴的实际强度及断裂韧性大为降低,导致早期失效。依据时效分析结果指出金属材料的微观缺陷对机械产品质量的严重影响,强调作好材料的各环节检测工作对于提高产品质量,特别是保证军工产品可靠性的重要性。