基于瞬态动力学的铸造起重机桥架疲劳裂纹形成寿命研究

铸造起重机是钢铁冶炼工业中重要的起重运输装备,其工况环境恶劣,出现事故引发的危害大,对此类装备进行力学性能及疲劳分析显得尤为重要。文中针对200/63t四梁四轨双小车铸造起重机,建立其桥架三维模型及钢包起升阶段动力学模型。通过仿真获取该阶段钢丝绳的弹性力,并以其为载荷施加于铸造起重机桥架进行瞬态动力学分析。在获取桥架结构应力动态响应的基础上,提取大于阈值σd的应力幅值,并结合损伤力学建立了冲击疲劳损伤演化模型,开展冲击载荷下桥架疲劳裂纹形成寿命研究。结果表明,钢包离地瞬间至其平稳上升的20 s内铸造起重机桥架受到较强的冲击力,建立的冲击疲劳损伤演化模型能较好地估算桥架疲劳裂纹形成寿命,为铸造起重机桥架的结构优化与可靠性设计提供了理论依据。

缺口件疲劳裂纹形成特性研究

通过分析缺口顶端附近的应力场 ,提出一种表征缺口件疲劳裂纹形成特性的参量 ,即经过塑性修正的ΔKI/R参量 .采用该参量表征 ,不仅可以将疲劳裂纹形成和扩展阶段有机地结合起来 ,而且可以对不同缺口半径R的试样采用统一的参量表征其裂纹形成特性 .通过对不同缺口试样进行疲劳试验 ,验证了在一定寿命范围内其Ni-ΔKI/R曲线保持一致 ,这一结论为带缺口件的无限寿命和有限寿命设计提供了重要的理论参考依据 .

运用损伤力学求解金属构件疲劳裂纹形成寿命的附加位移法

从损伤力学出发，建立了对金属构件疲劳裂纹形成过程进行损伤耦合的弹塑性应力分析及寿命估算的附加位移法。该方法较充分地利用了缺口构件疲劳损伤的局部性特点，其计算量远低于普通的全场数值解法。算例表明寿命的理论解与试验值基本吻合。

基于局部应力应变法的钢结构疲劳裂纹形成寿命预测

介绍了局部应力应变法的基本原理,在修正Neuber法的基础上,结合能量法的原理,通过修正应变疲劳曲线的弹性部分和变Kf(疲劳缺口系数)法来推导得到钢结构疲劳裂纹的形成寿命预测计算式。通过实例计算对传统局部应力应变法和提出的修正局部应力应变法的计算结果以及试验结果进行对比,可以发现此方法能较好地预测钢结构疲劳裂纹形成寿命。

金属材料的机械性能与缺口疲劳裂纹形成寿命

缺口疲劳裂纹形成涉及由弹性、塑性变形、加工硬化、循环塑性损伤积累到微裂纹的形成和扩展的整个过程的综合性作用。本文对缺口疲劳裂纹形成寿命与金属材料常规机械性能间的关系作了初步探讨。

基于裂纹形成及扩展的火炮闩体寿命研究

某自动武器定型试验实弹射击累计523发时,静检发现闩体出现约1 mm深裂纹,为了判定损伤闩体剩余寿命是否满足使用要求,应用解析与数值模拟方法,对闩体裂纹形成阶段的寿命和扩展阶段的寿命进行了分析计算。结果表明,在常温正装药条件下,考虑闩体实际加工表面粗糙度对疲劳寿命的影响,计算总体寿命不小于1 650发,可满足闩体的设计要求。同时,对闩体疲劳裂纹形成的影响因素进行了分析,根据分析计算结果,采取了减小闩体局部表面粗糙度措施,使该火炮闩体寿命提高到1 800发以上。

沥青混合料疲劳过程的损伤力学分析

采用损伤力学方法研究沥青混合料的疲劳失效问题。针对悬壁梁弯曲疲劳试件，推导出疲劳过程中应力场、损伤场和疲劳裂纹形成寿命的工程封闭公式。根据沥青混合料特点，提出一种模拟疲劳裂纹扩展的特征单元失效模式，从而将疲劳裂纹形成与扩展两个阶段统一用损伤力学理论进行描述和分析。本文对沥青混合料试件的疲劳裂纹形成寿命与扩展寿命分段进行了预测，还对疲劳过程中刚度衰减及位移幅值的演化过程进行了数值模拟计算。理论预期与实验结果吻合良好。

线膛复合身管无座力炮内衬厚度影响分析

针对线膛复合身管无座力炮内衬厚度与疲劳寿命关系研究较少的问题,对线膛复合身管无座力炮内衬厚度对火炮的影响进行研究。选择各向同性弹性材料模型,使用有限元软件ls-dyna进行数值仿真,结合局部应力应变法,分析了弹丸挤进、内压载荷对不同厚度内衬和纤维等级复合材料层的线膛复合身管裂纹形成寿命的影响。计算结果表明:增加内衬厚度可以有效减小局部最大应变,高等级的碳纤维更加适合轻质量无座力炮的减重。