复合材料层板光纤冲击判位与载荷历程重构方法

针对典型航空航天器复合材料层板冲击载荷识别需求,提出了一种基于光纤Bragg光栅传感器的复合材料层板冲击响应特征辨识方法。基于光纤Bragg光栅传感器离散应变感知信息,发展了基于距离倒数乘方原理的复合材料层板冲击应变响应反演方法。基于冲击响应突变特征并结合极值比较法,辨识出冲击载荷对应的应变响应峰值所在位置。在辨识出冲击位置的基础上,提出采用贝叶斯正则化法对复合材料层板冲击载荷进行重构,有效解决了常规载荷历程重构中脉冲响应矩阵病态性造成的不适定性问题。实验结果显示,冲击点与辨识点坐标之间平均误差约为13.00 mm,重构所得冲击载荷有效作用历程内平均相对误差约为4.21%,载荷峰值辨识相对误差为3.85%。

艇载固体火箭发动机载荷历程分析

以某艇载导弹固体火箭发动机为研究对象,对其载荷历程的特点与规律进行了研究。首先对某艇载导弹固体火箭发动机在固化降温、运输、贮存、战备巡航以及点火发射等不同阶段主要载荷的实测数据进行了分析,随后根据整个服役历程发动机的载荷特点,对发动机的环境载荷情况进行了归纳与总结。通过分析该固体火箭发动机服役阶段的环境载荷历程,为该发动机结构完整性分析评价、寿命试验和评估以及发动机有限元仿真等提供比较准确的输入条件与参考数据基础。

变历程两级交变载荷下切口试件疲劳试验研究

为研究非特定航线下江海直达船节点疲劳问题,简化设计了双边对称L型切口试件并开展了一系列恒幅和变历程比小-大两级交变载荷疲劳试验,基于不同的累积损伤计算方法研究了低于疲劳极限以下小载荷的影响.结果表明:经典Miner准则和S-N曲线修正法均不能有效评估两级交变载荷下切口件疲劳性能,采用拟合小载荷恒幅寿命方法预测疲劳寿命更为准确.变历程比工况时小载荷循环对节点疲劳寿命的影响表现为不同的损伤或强化效应.采用引入历程比系数和修改临界累积损伤度的方法对不同航线下江海直达船典型节点的疲劳强度评估具有较好的适用性.

基于核密度估计法的载荷历程外推研究

根据线路测试数据编制的疲劳试验载荷谱,比机械结构相关标准中规定的载荷谱真实可靠,而线路测试试验一般在结构整个设计使用寿命中很短时间段内完成,因此需要对测试数据进行外推。为解决多样本载荷历程外推问题,基于核密度估计KDE(Kernel Density Estimation)理论,给出多样本载荷历程条件下的KDE使用方法,提出基于平均损伤原则的外推方法。最后,结合动车组车下设备线路测试数据进行验证,并与线性外推方法进行对比。结果表明:提出的多样本载荷历程外推方法可以给出满意的结果,明显好于线性外推方法。损伤计算表明,KDE外推方法获得的损伤值与实际载荷损伤值误差为1.4%,满足工程使用要求。此研究为其他载荷历程外推提供借鉴案例。

液压支架随机载荷历程及Monte Carlo法的应用

为较准确地预测液压支架的使用寿命,利用支架与围岩的相互作用关系,通过围岩的运动规律,分析出了液压支架外载荷的来源及特征.应用Monte Carlo法进行随机抽样获取载荷谱,统计得到其载荷幅值服从形状参数为1.31,尺度参数为216.96的威布尔分布,而载荷均值服从均值为1 200 N·m,标准差为51.96N·m的正态分布,进而模拟出了液压支架在井下真实的载荷历程.为进一步研究和编制程序载荷谱,进行实验室模拟试验和疲劳寿命预测做好准备.

多体动力学与有限元联合仿真的时变载荷历程模型

针对目前仿真异构系统之间信息难以集成与共享和仿真分析的准确度与效率不高等问题,提出面向多体动力学与有限元联合仿真的时变载荷历程模型.构建时变载荷历程模型,通过对多体动力学载荷文件的提取与转化,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)与宏命令进行二次开发,将载荷文件导入有限元分析系统中,把曲面离散为小单元的网格面,根据载荷分布特征函数与曲面的形状,计算出曲面上各节点所受的载荷,自动将载荷离散并加载到需加载的曲面上,从而实现多体动力学与有限元异构系统信息的联合仿真,有效提高仿真分析的精度和效率.

载荷历程效应对316L钢疲劳蠕变行为的影响

设备运行时,由于操作需要或其它一些偶然因素,载荷幅值常会发生变动,不同幅值的载荷先后加载会产生载荷历程效应,导致材料响应发生改变。通过316L不锈钢高温环境下单级、两级应力和温度载荷的疲劳蠕变试验,研究了载荷历程效应对316L不锈钢疲劳蠕变行为的影响。结果表明,在高低、低高两种两级加载模式的作用下,载荷历程效应使得材料疲劳蠕变行为在载荷转变时有明显的差异。不同幅值、不同寿命分数的第一级载荷作用将使材料发生不同程度的硬化或软化,进而影响后继第二级载荷作用下材料的循环行为。

关于标准载荷时间历程和标准载荷谱的生成问题(英文)

在应用海洋结构物疲劳寿命预报统一方法时,必须要输入载荷时间历程。在用疲劳寿命预报统一方法设计某个结构时,就需要提供某种标准类型的载荷时间历程。在文献中,标准载荷时间历程或标准载荷谱(均用缩写SLH表示)已经研究了30多年。人们普遍认识到使用SLH有一系列优点,不管是对研究或是应用而言。文章先从现在已经建立的标准载荷时间历程的综述开始,然后详细给出生成标准载荷时间历程或标准载荷谱的步骤,最后提供了一个示范计算的例子。

典型工况下装载机液压系统载荷时间历程的制取方法

针对目前装载机发动机与液力变矩器功率匹配存在的缺陷,该文构建了装载机液压测试系统,确定了传感器压力信号与转矩间的定量关系。在分析确定装载机典型试验工况为铲装工况、采样频率为1000Hz与样本长度为60个作业循环的基础上,按照规范对装载机进行了实机试验,应用Vib’SYS和nSoft软件对试验数据进行了分段与合并处理、滤波与去异值处理以及数据平稳性检验,研究了装载机典型工况液压系统载荷时间历程的制取方法,并给出了铲掘原生土时液压系统消耗发动机转矩的单次典型循环时间为87.304s的载荷时间历程,该研究为装载机优化匹配设计提供依据。

基于载荷时间历程的休闲椅机械装置的疲劳分析

针对休闲椅在使用过程中的疲劳损坏问题,结合人机工程学理论设计了一款休闲椅,并建立了三维模型。对休闲椅的疲劳寿命分析的方法进行了归纳,提出了一种基于时间历程载荷的休闲椅疲劳寿命分析方法:根据QB/T 4191-2011标准在ANSYS中进行瞬态力学分析,找出了机械装置中应力较大的杆件;之后在虚拟样机中进行了运动学仿真,校验模型,得出了危险杆件的载荷-时间历程;联合ANSYS和Design Life对危险杆件进行了疲劳寿命分析;最后,制作样机并进行了测试。分析结果表明:测试结果与疲劳分析的结果相符,也验证了该分析方法的准确性,为相关研究分析提供了参考。

装载机铲斗载荷历程获取方法的提出与对比研究

装载机铲斗在工作过程中所承受的载荷历程是分析铲斗疲劳寿命的基础数据,也一直是装载机研究领域的重点。为研究更符合实际工况的载荷历程,以1.2T铲斗为模型,对目前已有的三种方进行分析,并针对这三种方法存在的问题提出一种采用散体力学与多体动力学耦合的新方法。对工作装置的油缸施加模拟实际工况的运动,将多体动力学分析得到铲斗在工作过程中状态信息作为散体力学分析的基础数据,并结合散体力学分析所得作业阻力再次对铲斗进行多体动力学分析得到装载机铲斗的载荷历程。最后设计装载机铲装实验,将实验数据与四种方法作对比,证明采用散体力学与多体动力学耦合的方法可以得到更加符合铲斗实际工况的载荷历程,为装载机铲斗的疲劳可靠性分析提供依据。

装载机铲斗的载荷历程获取及疲劳分析

1.2T装载机铲斗的结构简单相对耗材较多但装载物料较少,需要对其进行强度及疲劳寿命分析。其中装载机铲斗在工作过程中所承受的载荷历程是分析铲斗疲劳寿命的基础数据,装载机铲斗载荷历程的获取也一直是装载机研究领域的重点。为获取更贴近铲斗实际工作情况的载荷历程,采用散体力学与多体动力学耦合仿真的方式来获取铲斗的载荷历程。对1.2T铲斗进行应力应变实验,验证了载荷历程的准确性。最后利用得到的载荷历程对装载机铲斗进行强度与疲劳分析,发现了1.2T铲斗存在应力分布不合理现象,并计算得到其疲劳寿命。为1.2T铲斗结构的优化提供了参考,对其以后的优化、工程机械的计算与仿真有一定的指导意义。

基于Adams获取挖掘机斗杆的载荷时间历程

工作装置是挖掘机的主要执行机构,其中斗杆所受载荷复杂,易产生变形、断裂与疲劳失效。针对某中型反铲液压挖掘机,使用SolidWorks对其工作装置进行实体建模并装配,导入Adams后施加合理的约束、驱动和挖掘阻力,对铲斗挖掘时3个典型危险工况进行了动力学仿真模拟分析,得到斗杆各铰点载荷时间历程曲线和数据文件,为后继的有限元强度分析与疲劳寿命预测提供了基础数据。

掘进机器人行驶状态嵌入式传感系统研究

针对掘进机器人履带行驶结构作业处于高冲击、碰撞、高湿度和复杂煤岩底质等空间受限环境、受到的外部动载荷通常无法直接测量或测量比较复杂问题,提出了一种可实时监测掘进机器人履带动载荷的嵌入式传感系统无线监测方法。设计了适用于掘进机器人的特种履带行驶结构,搭建基体-夹板-无线采集模块等组成的多层复合封装防护结构,在封闭环境下对嵌入式传感系统进行无线传输特性及行驶状态下的动应力分布研究,并进行传感系统封装集成的测试精度标定试验。将嵌入式传感系统随机替换履带链环中的一块山型减振垫,对掘进机器人行驶状态周期循环的履带载荷历程进行监测测试。结果表明,该嵌入式传感系统在不改变履带链环整体受力的前提下,能实时采集履带行驶结构的动载荷并无线传输给上位机,动载荷时间历程数据完备、稳定可靠,解决了井下极端工况下掘进机器人履带行驶结构动载荷获取难题。

从短期测量数据来生成疲劳载荷的一种实用算法的开发(英文)

疲劳寿命预报需要知道在全设计寿命期内的疲劳载荷时间历程或载荷谱的信息。但是,在很多情况下,实际测量或模拟的载荷时间历程与设计寿命相比只包含很短的一段时间。如何将测量的数据外插到更长的时间段以及如何计数出每周的信息是疲劳分析中必须要解决的两个重要问题。文中的主要目的就是介绍一种将实测载荷外插的方法以及雨流计数法。这两种方法均被编成相应的计算程序。一条水面船的实测数据用作例子来演示计算过程。最后对如何采用这两种方法来构建疲劳设计载荷问题也提出了思路。

随机载荷次序效应对海洋结构物疲劳裂纹扩展的影响

变幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展情况更能够反映海洋结构物真实的疲劳行为。已有的关于载荷次序问题的研究中,多是考虑在定幅值载荷历程中加入单个或多个超载/低载,或加入块状超载/低载,使变幅载荷序列得到简化。文章则主要研究更接近真实情况的随机载荷序列,超载、低载随机相互作用下的载荷次序效应对海洋结构疲劳裂纹扩展率的影响。首先介绍了载荷次序效应问题的研究现状和基本结论,总结了考虑载荷次序效应的变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展模型,然后简单介绍了文中应用的疲劳寿命预报统一方法 (Unified Fatigue Life Prediction,UFLP)的基本思想,最后给出了随机载荷作用下,应用UFLP法计算海洋结构物疲劳裂纹扩展的示例。

竹地板的球形压入载荷效应

应用仪器化压痕方法对炭化侧拼竹地板的球形压入载荷持续效应和载荷历程效应进行了分析,结果表明:对于球形压入载荷持续效应,载荷越大,压痕深度越大,且压痕深度随时间的延长而增加;与间歇式载荷历程效应相比,连续式载荷历程效应产生较大的压痕深度;间歇式球形压入载荷历程使竹材产生了变形钝化,与载荷持续效应相比,在相同的载荷保持时间内压痕深度减小,而连续式加载历程此特征不明显。

基于虚拟样机的轮式装载机前车架动态载荷分析

为了研究轮式装机前车架在典型工况下的受力情况,首先对轮式装载机的工作阻力进行理论计算,利用Pro/E软件建立三维实体模型,再通过MECH/Pro接口将三维实体模型导入ADAMS软件中,建立轮式装载机整车机构的虚拟样机模型,以此为基础对装载机前车架进行动力学仿真分析,获得前车架各铰接点的载荷时间历程,分析前车架在作业工况中的动态特性,为后续有限元分析和疲劳寿命分析奠定研究基础.

基于动力学仿真分析的磁悬浮列车悬浮架载荷特征研究

针对中低速磁悬浮列车建立动力学模型,计算磁悬浮车模态,根据频率和振型得出磁悬浮车的振动特点.依据青城山曲线段线路,得出前三个悬浮模块在四种速度下的横向位移、垂向位移、电磁铁所受横向力与垂向力比值以及空气弹簧处横向力等动态响应.选取受载严重的悬浮模块作为研究对象,根据实际受力情况,获得关键位置的载荷时间历程,为之后准静态应力分析法计算寿命做准备.结果表明:三个悬浮模块均随着运行速度增加,各项指标参数增大,第一个和第二个悬浮模块受力情况相似且受力明显大于第三个悬浮模块,可选第一个或第二个悬浮架作为疲劳评估对象.

混凝土泵车臂架载荷的雨流法计数

通过分析比较几种雨流计数法的优缺点,建立新的雨流法计数模型,对混凝土泵车臂架的载荷时间历程进行了雨流计数,实测数据表明,该方法能准确统计出载荷时间历程中的应力循环,克服了原有计数方法的局限性。