不锈钢车体点焊接头疲劳特性分析

为获取不锈钢车体点焊结构的疲劳特性,提出了一种用于点焊疲劳寿命评估的S-N曲线和P-S-N曲线.首先,对点焊试件进行拉剪疲劳试验,得到点焊试件的疲劳寿命.然后,建立点焊试件体单元和壳单元有限元模型,并将仿真结果与准静态试验结果对比,验证了壳单元有限元模型的准确性.之后,基于Rupp法得到点焊试件的等效结构应力,并根据等效结构应力和试验寿命得到点焊试件在不同应力比下的S-N曲线.为了消除应力比对S-N曲线的影响,基于Goodman修正法将非对称循环下的结构应力当量为对称循环下的结构应力,得到了点焊试件的基本S-N曲线.最后,根据三种方法绘制出了点焊的P-S-N曲线,对比得到基于破坏率的方法一和基于等效寿命的方法三能够较为准确地预测点焊的真实寿命,为点焊结构的设计及寿命预测提供一定的参考.

土石坝低弹性模量混凝土防渗墙应力变形数值分析

目前关于在大坝除险加固过程中应用较多的低弹性模量混凝土防渗墙的工作性状及受力特性等方面的研究较少,有必要进行深入研究。对采用低弹性模量混凝土防渗墙加固的某土石坝典型断面进行了有限元数值分析,采用改进的Goodman单元模拟防渗墙与周围土体的接触面,计算了不同水位下防渗墙的应力变形情况,并将数值计算得到的水平位移值与实测值进行了对比。此外,还对比分析了不同弹性模量下防渗墙墙体的位移和应力变化情况,可供实际加固工程中防渗墙弹性模量取值时参考。

变速箱换挡拨叉疲劳寿命分析

拨叉作为汽车变速箱换挡关键的零件之一,其寿命直接影响变速箱的性能。以某手动变速箱换挡拨叉为研究对象,利用有限元软件分析拨叉的疲劳应力,采用动力学仿真软件获取拨叉的载荷谱。提出一种基于GL规范拟合材料S-N曲线与Goodman平均应力修正相结合的方法进行拨叉的疲劳寿命分析。疲劳试验机的试验结果表明,二者破坏的位置与疲劳寿命基本一致,证明了所提出方法的可靠性和实用性,为后续此类拨叉结构设计与优化提供了依据,具有普遍适用性。

120km/h电力机车车体疲劳强度评定方法研究

针对机车车体结构的特征,引进了一种可以对机车车体结构的疲劳强度进行评估的新方法——抗结构疲劳储备系数计算法,该方法以有限元计算的应力幅和平均应力为基础,考虑了疲劳缺口系数和平均应力影响系数对计算的影响。最后以120 km/h电力机车车体为工程应用实例,应用投影法将车体结构的多轴应力转化为单轴应力,利用修正Goodman曲线评估法验证了抗结构疲劳储备系数计算法的有效性。

基于ALGOR的汽车钢板弹簧疲劳仿真分析

针对汽车平衡悬架钢板弹簧设计过程中,对力学特性和疲劳寿命仿真计算效率、精度等要求很高的问题,利用Auotodesk Inventor建立某汽车多片钢板弹簧的CAD模型并进行合理的模型简化;应用ALGOR的非线性MES模块求解接触应力及总成预应力;通过ALGOR-Fatigue Wizard进行疲劳寿命预测,提出S-N曲线的获取方法并对比修正结果.结果表明:在交变载荷作用下,最小疲劳寿命处于最大主应力位置;Goodman的结果修正更可靠.另外,ALGOR中的自动六面体网格技术、S-N曲线自动生成等前后处理技术可大大降低仿真技术应用的难度.

2500kW鼠笼式电动机联轴器疲劳寿命分析

采用有限元分析方法计算出联轴器在变化载荷下的应力再通过疲劳分析软件计算出其疲劳寿命,电动机联轴器另一端的负载为扭矩变化的交变载荷,同时还考虑了离心力变化的影响以及联轴器与轴配合紧量的影响。

气动环境下结构噪声载荷谱编制方法

目前针对既受气动静压力又受声载荷的结构,试验考核时大部分是静强度与声疲劳寿命分开考核,但是气动静压产生的拉伸平均应力会影响结构的声疲劳寿命,本研究提供一种气动环境下结构噪声载荷谱编制方法,将气动静压对结构寿命的影响等效到声载荷中,便于在实验室中进行疲劳寿命验证。通过有限元研究了气动静压对结构振动特性和响应特性的影响,计算得到了不同压力情况下结构的振动特性,并且得到了气动静压与声载荷联合作用下结构的响应,根据相应材料的随机S-N曲线计算得到不同静压下结构的声疲劳寿命,得出了气动静压达到一定值会严重影响结构声疲劳寿命的结论。随后利用修正Goodman公式将平均应力非零状态的动应力转化为零平均应力时的动应力,然后根据损伤等效关系将气动静压对结构寿命的影响等效到声载荷中。研究给出了气动环境下结构噪声载荷谱编制方法。

基于多性能约束的连续体结构拓扑优化设计

为了满足多性能指标要求,提出一种考虑静强度和疲劳约束的连续体结构拓扑优化设计方法。以带符号的von Mises应力的幅值和均值绝对值之和评定结构静强度,采用修正的Goodman疲劳准则评价结构疲劳强度,将结构静强度和疲劳约束分别转化为不同的应力约束,再采用P范数对单元应力进行近似最大处理,将局部约束转化全局约束。采用材料属性有理近似模型,以结构体积最小化作为优化目标,建立考虑静强度和疲劳约束的结构拓扑优化模型;采用移动渐近线算法求解基于多性能约束的拓扑优化问题。数值算例结果表明,所提设计方法获得的拓扑结构能够同时满足静强度和疲劳性能要求。

弹性模量对坝体混凝土防渗墙应力变形影响分析

虽然Goodman单元广泛运用于接触面的模拟,但是其法向连杆刚度构造特征使其存在着接触面两侧单元相互嵌入和法向应力计算偏差两大缺陷。通过对Goodman接触面单元在受压时法向应力偏差和接触面相互嵌入这两个缺陷进行分析和修正,提出了改进Goodman单元接触面的方法:单元厚度为s,当受压法向位移小于s时采用弹簧连接,大于s时采用刚性连杆连接。利用改进Goodman单元来模拟接触面,对采用低弹模混凝土防渗墙的某土石坝进行了数值计算分析,同时分析了弹性模量对坝体混凝土防渗墙应力变形的影响。

考虑疲劳性能的柔顺机构拓扑优化设计

柔顺机构需要承受多次往复运动,交变应力导致机构容易发生疲劳损伤及失效。为了满足疲劳性能要求,提出一种考虑疲劳性能的柔顺机构拓扑优化设计方法。考虑恒定振幅的比例载荷作用,采用修正的Goodman疲劳准则评定柔顺机构的疲劳强度,以柔顺机构的输出位移最大化为目标函数,以疲劳性能和结构体积作为约束,采用改进的P范数方法进行疲劳约束凝聚,建立基于疲劳性能约束的柔顺机构拓扑优化模型,利用映射过滤方法避免数值不稳定性现象,采用移动渐近优化算法求解柔顺机构疲劳约束拓扑优化的多约束优化问题。数值算例结果表明基于疲劳约束拓扑优化获得的柔顺机构能够满足疲劳要求,机构的von Mises等效应力分布更加均匀;并且分析不同的作用载荷条件对柔顺机构构型及其性能的影响规律。