弯曲疲劳载荷下曲轴剩余强度的简化试验模型

剩余强度模型在描述试件的动态疲劳行为方面是一种比较切合实际的方法。但对于曲轴这一类结构较复杂的构件,进行常规的剩余强度试验往往比较困难,为此提出了一种基于简化模型的动态信息跟踪方法的剩余强度试验研究方法。该模型建立在对谐振式弯曲疲劳试验台的振动分析和试件疲劳裂纹扩展的断裂力学分析之上。为探讨这种模型的可行性,根据韧性材料曲轴疲劳裂纹发展的特点,建立了简化量化关系并给出了量化分析的实例。

稳态疲劳载荷下曲轴剩余强度模型的试验研究

剩余强度模型是一种能比较直观的反映构件疲劳断裂行为的唯象学描述方法,但对于曲轴这类体积大且结构复杂的构件,往往难以直接对其进行剩余强度试验。针对此,在应用谐振式疲劳试验机对曲轴进行疲劳试验的过程中,通过建立试验台振动模态和试件在裂纹扩展中的力学特性之间的关系,应用动态信息跟踪方法对曲轴的剩余强度模型进行了间接的试验研究。介绍了这种方法的基本原理,分析了其可行性,并结合试验结果讨论了曲轴的剩余强度退化规律的基本特征。

曲轴疲劳试验及其数据统计分析方法的研究

介绍了曲轴疲劳试验中常用的几种方法,讨论了这些方法的基本原理、特点以及实际应用中存在的一些问题。从工程实用的角度出发并结合长期的实践,给出了这些方法的优劣对比。在失效数据的处理方法方面,较为详细地论述、对比了目前常用的几种分布函数的形式以及参数估计方法。以曲轴弯曲疲劳试验的实测数据为例,进行了正态分布、对数正态分布、威布尔分布下的数据统计回归分析,并对比分析了各种分布在曲轴失效数据的合理性。

谐振加载式曲轴弯曲疲劳试验载荷标定方法的改进

从谐振加载式曲轴弯曲疲劳试验的谐振加载的基本原理入手,推导了动载荷原型函数的合理简化形式。利用所推导出的函数形式,建立了最小二乘拟合的数值算法。这种方法在数学形式上比现有的方法严密,且原型函数容易建立,计算方便,收敛性好,是对谐振加载式曲轴疲劳试验载荷标定方法的一种有益改进。改进的原型函数及其数值方法可以更好的适应更精确的信号处理及数据采集系统。长时间的试验观察和实践检验表明:这种改进的标定计算方法符合谐振加载的基本规律,适应性强,标定精度高,优于其它拟合方法。

6110柴油机曲轴的三维有限元分析

对6110柴油机整体曲轴建立了符合实际情况的三维模型,进行了三维有限元分析,研究了整体曲轴的应力状态和变形情况,并对曲轴在交变载荷下的疲劳强度进行了校核。对曲轴带飞轮和皮带轮及不带飞轮和皮带轮两种情况下进行了模态分析,并进行了比较。为柴油机曲轴的结构设计提供了有价值的理论依据。

往复式压缩机曲轴数字化分析与设计

为提高往复式压缩机的设计水平,利用VC++编程语言和Pro/E软件,开发了曲轴的数字化分析与设计系统.依据热力学与动力学原理,分析一个循环周期内曲轴的应力变化情况.根据危险截面几何尺寸、加工工艺、材料强度等参数的随机性,建立极限状态方程,分析疲劳强度可靠度及参数的灵敏度,使用VC实现数字化的分析过程;综合考虑各参数对可靠度的影响及控制的难易程度,确定设计数据(尺寸、工艺、材料等信息),使用Pro/E进行数字化设计.结果表明,结合可靠性理论与现代计算机技术的数字化研究系统,在工程实际中具有良好的应用前景.

光纤布喇格光栅器件应力疲劳评价理论研究

光纤布喇格光栅器件应力疲劳特性严重影响着光纤光栅应变传感器的长期可靠性,为了评估光纤光栅器件的应力疲劳特性,分析了光纤光栅应变传感器的封装结构对疲劳评价的影响,并以表面直接粘接的简化模型评估了光纤光栅器件的应力疲劳特性.从简化模型的基本力学与光学特性出发,提出以光谱特性的边模抑制比和带宽作为评价光纤光栅器件疲劳的指标体系,以传感特性的灵敏度、线性度和应变传递效率作为评价粘接层疲劳的指标体系.设计了基于等强度梁的光纤光栅器件加速疲劳实验,疲劳的应力幅度为500微应变,频率为18赫兹;1000万次疲劳实验后,三支光纤光栅的带宽平均增加2.07%,平均应变传递效率和平均灵敏度分别下降4.5%和3.9%,实验结果说明提出的指标体系能有效地区分粘接层和光纤光栅的疲劳,从而验证了该评价理论的可行性.

某型航空发动机涡轮盘结构可靠度计算

针对传统涡轮盘确定性应力和寿命计算上对参数分散性考虑的不足,采用应力—强度干涉法和模糊概率积分法(FPI)计算某型航空发动机涡轮盘关键位置的结构可靠度,将两种方法结果进行对比分析,说明FPI方法的有效性和快速性,并分析了干涉法计算中的某些近似对可靠度计算结果带来的影响,最后采用FPI方法计算了整个涡轮盘的结构可靠度分布,该结果对掌握整个涡轮盘的可靠度水平及对涡轮盘进一步设计具有参考价值。

拖拉机发动机曲轴零部件有限元分析优化设计

为了提高拖拉机柴油发动机曲轴的设计和优化效率,将有限元仿真分析方法引入到了曲轴的设计中,并通过曲轴的三维建模和仿真分析,对曲轴进行了优化设计,在满足极限屈服力的条件下,降低了曲轴的质量,节省了曲轴加工制造的原材料。最后,通过有限元分析方法,对曲轴的共振情况、强度和疲劳情况进行了有限元分析,结果表明:优化后的曲轴不存在共振情况,且满足强度和疲劳设计要求,有效提高了曲轴的设计水平。

发动机曲轴弯扭复合疲劳强度的试验评估方法

本文叙述了曲轴弯扭复合疲劳强度的实验评估方法,其中包括试验装置、弯矩扭矩比的选定和安全系数估算,并给出了应用实例。

复杂载荷下曲轴疲劳强度的可靠性

针对目前发动机曲轴疲劳可靠性设计方法中存在的不足，通过对曲轴疲劳试验程序载荷谱及P－σ－N曲线的研究，提出了用程序载荷谱测定P－σ－N曲线，并应用疲劳损伤等效理论对承受复杂载荷的曲轴进行可靠性设计的新方法。

发动机曲轴弯曲疲劳强度的可靠性分析

以往对发动机曲轴结构强度的研究，其基本出发点都是安全系数法，因此不能定量地反映曲轴安全可靠的程度。运用概率统计方法，对曲轴弯曲疲劳强度进行了可靠性分析和可靠度计算，可靠度指标能够定量地反映曲轴的安全可靠程度。

曲轴疲劳裂纹扩展速率测量的扫频法

常规的疲劳裂纹尺寸测量方法局限于简单试样,难以应用于曲轴这类结构复杂、裂纹位置较为特殊的试样.为此提出了一种针对曲轴进行裂纹尺寸动态测量的新方法.以谐振式疲劳试验机为平台,根据试验过程中曲轴裂纹扩展后谐振系统共振频率下降这一现象,通过系统扫频试验来动态跟踪裂纹扩展的参照信息.在试样发生断裂后,根据断口形貌对裂纹的形态和尺寸进行实测,辅助以谐振系统的有限元模态分析来反推裂纹尺寸的确切值,实现了裂纹尺寸的动态测量.应用七点递增二次多项式拟合方法对裂纹动态尺寸测量曲线(a-N曲线)进行处理,得到了各循环次数对应的扩展速率曲线(da/dN-N曲线).然后应用15节点1/4奇异元对曲轴疲劳裂纹的应力强度因子进行有限元计算,得到了在各裂纹尺寸以及各循环次数下曲轴圆角裂纹的应力强度因子.最后给出了实例,并绘制了疲劳裂纹扩展速率曲线.

在役预应力梁桥承载能力可靠性评估

根据预应力混凝土桥梁的几何尺寸、材料强度和计算模式不定性系数的统计参数,采用蒙特卡洛方法模拟了预应力混凝土梁桥抗弯承载能力和抗剪承载能力的统计参数;在考虑结构构件抗力、恒载效应、车辆荷载效应、横向分布系数和车辆荷载冲击力的随机性的基础上,建立预应力混凝土简支梁桥的抗弯和抗剪承载能力极限状态方程,采用JC方法计算可靠度指标。对一座既有预应力混凝土桥梁进行承载能力可靠性评估并对影响可靠度指标的随机变量(恒载、车辆荷载、横向分布系数、冲击系数)进行了敏感性分析,结果表明:恒载效应的随机性对可靠度指标影响很小,车辆荷载效应、横向分布系数、冲击系数的随机性对可靠性指标影响较大且依次加大。

基于贝叶斯评估的航空发动机涡轮盘疲劳寿命可靠性研究

为了在数据缺乏的状况下研究航空发动机GH4133涡轮盘材料失效问题,利用贝叶斯先验分布融合涡轮盘材料的疲劳失效信息,求得后验分布,绘制该涡轮盘的低周疲劳寿命失效曲线、疲劳寿命可靠度曲线,计算该涡轮盘的平均寿命以及可靠度P=99.87%下的可靠寿命。结果表明,针对涡轮盘小子样的问题,采用贝叶斯先验分布将涡轮盘材料的疲劳寿命信息融入到涡轮盘小子样可靠性分析中,可以扩展分析数据的信息,提高分析的准确度。

ANSYS环境中柴油机曲轴静动特性的有限元分析

采用ANSYS有限元分析法,对S195柴油机曲轴进行了符合实际情况的Pro／E三维建模,研究了曲轴的变形和应力状态,校核了曲轴在交变载荷下的疲劳强度,探讨了目前曲轴应力有限元计算中力学模型的合理性,并对曲轴进行了模态分析,为柴油机优化、改进设计提供了有价值的理论依据。

谐振式曲轴疲劳试验中的失效判定

对于谐振式曲轴弯曲疲劳试验,由于曲轴裂纹、振动系统刚度以及系统响应加速度之间在力学关系上的相互关联,因此可根据谐振系统的振动状态较有效地对裂纹状态进行评估。通过对带裂纹试件正反两个方向上弯曲刚度的分析,结合试验数据研究了谐振系统响应加速度实测波形与裂纹深度之间的动态变化关系;提出了根据实测加速度波形的正、负峰值的非对称特性来定量评估裂纹和进行失效判定的方法。

含焊接缺陷构件的疲劳可靠性评定

在试验的基础上,应用模糊集理论,综合评定了焊接缺陷对于构件疲劳强度的影响,综合考虑了缺陷种类、大小、位置、缺陷间的相互干涉四个因素,得出了一个评定焊接缺陷对构件疲劳强度危害程度的特征参量μ(X)。将特征参量μ(X)与质量带理论结合,做出了含缺陷构件的μ-S-N-P图。运用μ-S-N-P图,初步解决了构件中已知缺陷形态如何进行构件的可靠性评定等工程上关心的问题。特征参量μ(X)与作者提出的主疲劳源模型相符合。

大功率多缸柴油机曲轴疲劳强度评估方法

以某型大功率柴油机作为研究对象,采用ADAMS/Engine建立了多缸柴油机曲柄连杆机构多体动力学模型,计算得到了曲轴的工作载荷。通过建立曲轴的整体三维有限元模型,将主轴承对主轴颈的支撑边界定义为接触对以模拟实际的约束状态,并将动力学计算所得一个周期内的曲柄销载荷历程曲线离散为16个载荷点,并按照发火次序,组合得到了16个载荷工况以模拟曲轴上的交变载荷,载荷的施加采用函数分布的形式模拟滑动轴承的压力分布,通过非线性有限元分析得到曲轴的应力应变结果。在此基础上,利用曲轴材料性能数据绘制了曲轴Goodman疲劳强度曲线,自编后处理分析程序得到了曲轴上所有节点的疲劳强度安全系数。结果表明:材料为42CrMo的整体曲轴满足结构疲劳强度要求,油孔处和过渡圆角处的疲劳强度安全系数相对较小,采用Goodman疲劳曲线计算的最小疲劳强度安全系数为5.04。分析结果与曲轴实际失效位置一致。

YT1115型柴油机曲轴疲劳强度分析

介绍了利用I DEAS软件的Simulation功能对YT1115柴油机曲轴进行有限元计算。在确定计算模型时 ,对曲轴尺寸参数和形状参数没有进行简化 ,而是采用整根曲轴的三维实体模型 ,共划分 4133个节点 ,1786 7个单元。并同时计算其疲劳安全系数。针对YT1115柴油机曲轴疲劳安全系数偏低 ,提出了改进意见。