考虑Miner线性累计损伤的卷绕头疲劳寿命预测

纺织机卷绕头长期振动会产生零件损伤,这种振动损伤会形成线性积累,当前方法对卷绕头的疲劳损伤以固定阈值为主,未考虑损伤积累问题,所以难以准确预测卷绕头的疲劳寿命。因此提出基于Miner线性累计损伤的纺织机卷绕头疲劳寿命预测方法。分析纺织卷绕头的主要结构,并从轴段单元、刚性盘、机匣、支承部件四方面出发,构建卷绕头整体的动力学方程。构建振动方程明确卷绕头的振动受力,结合Miner线性累计损伤理论,构建高速卷绕头的疲劳寿命预测函数,完成纺织机卷绕头疲劳寿命的预测。实验结果表明:这种估计方法的疲劳强度损失值与实际值更为接近,振动位移分析结果更加精准,且疲劳寿命预测误差降低,平均误差仅为1.475%。

基于Miner线性累积损伤理论的刷式密封疲劳寿命数值研究

基于Miner线性累积损伤理论对刷式密封刷丝的疲劳寿命进行分析,采用Goodman平均应力修正理论对刷丝材料的S-N曲线进行修正,利用有限元静力学和疲劳寿命分析方法建立刷式密封刷丝的疲劳寿命分析模型。在验证数值模型准确性基础上,通过分析刷式密封刷丝的不同结构参数对刷丝疲劳寿命的影响,对刷式密封刷丝的结构参数进行优化。研究结果表明:刷式密封刷丝容易失效的区域主要为刷丝根部区域,其次为刷丝中间区域;在刷丝材料的屈服应力内,随着最大应力幅值的增加,刷丝的疲劳寿命降低;随着刷丝直径的增大,刷式密封刷丝的疲劳寿命降低,随着刷丝倾角和刷丝长度的增大,刷丝的疲劳寿命逐渐增加;当刷式密封的刷丝直径为0.08~0.12 mm,刷丝倾角为45°~55°,刷丝长度为8~12 mm时为刷式密封刷丝可获得最佳的疲劳寿命。

Miner线性累积损伤理论在滚筒洗衣机轴承寿命计算中的应用

以预测滚筒洗衣机的轴承使用寿命为目标,根据滚筒洗衣机的工作原理,对滚筒洗衣机受力模型进行简化。基于此阐述滚筒洗衣机轴承寿命计算的方法,将轴承基本寿命计算分为三个部分进行:a)基于简化的受力模型,推导出轴承承受力表达式;b)结合ISO 281《滚动轴承额定动载荷及额定寿命》中轴承基本寿命计算公式,计算洗衣机不同工况下的循环载荷;c)引入Miner线性累积损伤理论,探讨循环载荷与总当量载荷的关系。根据洗衣机的变幅循环载荷受力特点,将ISO 281与Miner线性累积损伤理论结合应用于滚筒洗衣机轴承寿命计算,推导出平均当量动载荷表达式,回答了不同工况下的循环载荷与总当量动载荷之间的关系。

基于伪损伤等效的汽车动力传动系统试验场关联

为实现汽车动力传动系统试验场关联,研究了基于伪损伤等效的动力传动系统试验场关联方法。以Miner线性累积损伤理论为理论基础,通过试验样车进行路谱采集获取数据,利用不同工况、不同挡位下两传动轴扭矩的伪损伤值构造损伤矩阵及优化函数,采用粒子群优化算法对动力传动系统的试验场关联进行计算求解,最终得到关联试验场的汽车动力传动系统耐久规范。通过目标规范和关联规范关联通道的相对损伤对比,验证了关联方法的关联结果。

两种典型地铁受电弓关键部位疲劳失效评价与研究

地铁受电弓在服役条件下承受着复杂的交变应力作用,容易产生疲劳失效,因此有必要对受电弓部件进行疲劳寿命评价。文章通过对两种典型受电弓进行动态应力测试,得到ATO工况下应力时程曲线,实测结果发现当接触网导线高度突变时,某些测点的应力会出现相应的突变,然后回归小幅振荡。文章首先采用雨流计数法对应力时程数据进行循环计数统计,然后用Goodman模型考虑载荷谱中平均应力的影响,并结合材料的外推P-S-N曲线及Miner法则对受电弓部件进行寿命预测。结果显示,A型受电弓的上下臂杆连接部位以及B型受电弓的上框架部位疲劳寿命相对较短,应考虑构件结构改进以提高寿命。

兆瓦级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的疲劳分析

针对1.5 MW级风电机组叶片与轮毂连接处变桨轴承上的螺栓,提出一种计算连接螺栓的疲劳损伤值的方法。首先,运用Abaqus软件建立合理的有限元模型,对叶根中心处加弯矩载荷,利用Matlab完成弯矩时间历程谱转换成应力时间历程谱。最后对应力时间历程谱进行雨流计数法处理,再利用Miner线性累计损伤理论和S-N曲线对螺栓进行疲劳分析计算。结果表明螺栓的疲劳损伤值在安全范围内,风机到达使用寿命前螺栓的疲劳损伤很小。研究工作可以指导整个风机上连接螺栓的优化设计,为螺栓疲劳设计和寿命分析提供参考。

基于威布尔分布的电主轴加速寿命试验时间设计

为实现电主轴加速寿命试验时间设计,首先根据电主轴首次故障时间服从威布尔分布的特性,以可接受的可靠度所对应的首次故障时间为基准设计了可靠性试验时间。然后,结合修正Miner线性累积损伤理论及程序载荷谱,建立试验的加速因子模型,从而定量地确定了加速寿命试验的加速因子及试验时间。最后,基于故障率的先验分布和后验分布进行了可信性验证。试验结果表明本文方法可行,可为加速寿命试验方案设计提供依据。

汽车电连接器振动可靠性室内试验强化系数研究

采用实车路谱时域复现技术,对汽车电连接器进行振动可靠性室内强化试验,研究其在接近实际工况-振动应力和电应力联合作用下的可靠性。由于国标中没有对实车路谱的规定,使得强化试验时间不能确定,试验结果无法评价。用强化系数结合汽车整车质量评价方法,可以解决这些难题。根据材料的Miner线性累积损伤原理,得到用载荷幅值τ表示的强化系数K的数学模型;采用雨流计数法得到时域载荷幅值分布形式;利用国标中规定的正弦试验方法结合数据统计知识得到了电连接器材料的近似疲劳指数m值,最后求得的强化系数与汽车试验场道路强化系数较接近。用强化系数求出强化试验时间以及故障里程,根据故障里程可以对试验结果进行评价。

基于分段函数的结构动应力谱分布估计方法

以某型动车组制动吊座的疲劳关键点为例,采集并处理其动应力数据,得到其实测动应力谱;针对等组距直方图不能满足动应力谱分布估计的问题,提出非等距分组的方法。分别使用工程领域常用的截尾正态分布函数、对数正态分布函数和威布尔分布函数以及色谱领域常用的Giddings分布函数进行实测动应力谱的分布拟合,结果表明：单一使用某一分布函数得到的分布拟合结果不能通过卡方检验,且截尾正态分布函数的拟合精度最低;Giddings分布函数对前6组数据拟合得较好,威布尔分布函数对中间组（7～12组）数据拟合得较好,对数正态分布函数对尾部（13～17组）数据拟合得较好。因此根据不同分布函数在不同谱级段体现出的拟合优势,构建分段函数分布模型,并顺利通过了卡方检验。基于分段函数分布模型得到的结构动应力谱的Miner线性累积损伤与实测谱损伤的总体走势一致,且其每级损伤均大于实测谱损伤,从而得到对结构疲劳寿命做出偏安全的预估。

随机载荷作用下疲劳寿命分布预测模型

为了研究构件在随机载荷下的疲劳寿命分布,建立疲劳寿命分布预测模型.应用雨流计数法,将随机载荷-时间历程处理成以载荷幅值和均值为随机变量的二维联合概率密度函数,得到构件的二维疲劳载荷谱.从Miner累积损伤的定义出发,分析了累积损伤分散性的来源.以此为基础,通过建立等幅疲劳中值Sa-Sm-N曲面,提出了基于二维载荷谱的疲劳寿命分布预测模型,当累积损伤的概率分布已知时,可以估算出构件的疲劳寿命分布,进而得到零件在任一时刻的可靠度.最后,给出了一个具体应用实例.结果表明所提出的疲劳寿命分布预测方法具有较好的工程实用价值.

重型汽车变速器箱体结构强度及疲劳分析

考虑传动系非稳定工况下的动载荷效应,在某重型汽车变速器箱体的强度校核时提出了2种极限工况,同时对箱体进行了疲劳性能优化设计。基于静力学分析得到的强度和刚度结果,应用Miner线性积累疲劳损伤理论进行了箱体疲劳寿命分析,根据分析结果对变速器箱体的应力集中区域进行了局部结构优化设计,优化后箱体的最大损伤值明显降低,能够为变速器箱体的设计提供一定的参考。

运用MSC.Fatigue进行塔式起重机疲劳寿命预测

基于Miner线性损伤理论和有限元分析,用名义应力法并结合一定可靠度和置信度,利用疲劳分析软件进行起重机的寿命计算。该算法结果精度高,且非常接近实际工况。为疲劳寿命估算提供了1种简单实用、可靠的方法,也对于确定维修周期、预防事故发生具有十分重要的意义。算例结果表明该方法是可行的。

基于PSD方法的点焊轨道客车车体随机振动疲劳寿命分析

首先利用SIMPACK动力学软件得到车体二系簧处的加速度功率谱(PSD),在ANSYS中对车体二系簧座进行激励加载,利用模态叠加法对车体进行随机振动分析,得到客车车体的1σ应力分布;而后利用高斯三区间法和Miner线性累积损伤定律,对车体结构的疲劳寿命进行分析。分析结果表明,在达到车辆五级修程前,车体底架枕梁和边梁连接处、侧墙窗角立柱与蒙皮连接处及车顶空调安装梁与波纹板连接处为车体疲劳寿命薄弱位置。

基于二维载荷谱的疲劳寿命估算

在随机疲劳载荷作用下,应用雨流计数法建立二维疲劳载荷谱,将随机载荷-时间历程处理成以载荷幅值和均值为变量的二维联合概率密度函数。通过建立等幅疲劳中值Sa-Sm-N曲面,应用Miner线性疲劳累积损伤理论,提出了基于二维载荷谱的疲劳寿命估算方法。最后,给出了一个具体应用实例,计算结果表明,应用二维疲劳载荷谱进行疲劳寿命计算较一维载荷谱更为合理,具有较好的工程应用价值。

涡扇发动机拉紧轴疲劳试验

针对涡扇发动机拉紧轴在工作环境中所存在的疲劳失效问题,提出基于有限元法(FEM)与Miner线性累积损伤理论相结合的理论模型,实现了已知涡扇发动机拉紧轴材料、几何尺寸等条件下的标准载荷循环谱计算.进一步开展了风扇拉紧轴的疲劳寿命试验测试与分析,结果表明,试验中拉紧轴可承受30 000次试验载荷循环数,试验之后经检查无裂纹、凸肩切入、螺纹断扣等失效现象,最终确定其在标准载荷循环下的安全使用寿命.通过开展对拉紧轴的疲劳试验研究、仿真计算与分析等工作,有效验证了可靠性寿命预测方法与模型的可行性.

高速列车座椅疲劳可靠性分析

以高速列车座椅为研究对象,使用有限元软件ANSYS Workbench,结合IEC61373-1999标准中的功率谱密度函数对座椅进行随机振动数值仿真分析,选择座椅材料的P-S-N曲线及相关参数数据,针对不同设计尺寸下的座椅结构,采用Miner线性累积损伤理论分别进行累积损伤疲劳寿命计算。在电动振动试验台上对座椅进行模拟长寿命试验,仿真计算结果和试验结果具有良好的一致性,验证了疲劳寿命仿真分析的有效性。

HFW钢管焊缝疲劳特性与疲劳寿命预测方法研究

受停输启用和供需变动的影响,油气管道的输送压力会发生周期性的变化,疲劳失效问题异常突出。特别是对于含有裂纹缺陷的管道,在疲劳载荷的作用下,若管道的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展门槛值,裂纹就会发生疲劳扩展。当裂纹扩展到一定程度,超过管道运行压力下所能承受的临界缺陷极限尺寸,管道就会发生疲劳失效,从而影响到管道的使用寿命。采用高频疲劳试验机测试了X80钢级HFW焊管焊缝的疲劳裂纹扩展门槛值与疲劳裂纹扩展速率,结合API 579《适用性评价规范》中推荐的失效评估图技术(FAD)和Miner线性疲劳损伤积累理论,考虑了多种应力比对管道疲劳寿命的影响,建立了双参数HFW管道的疲劳寿命预测方法。

直升机动部件二维疲劳/断裂可靠性分析

本文在传统的Miner线性累积损伤理论基础上,提出了概率疲劳和概率断裂的累积损伤理论,并建立了直升机动部件适用的二维概率疲劳和二维概率断裂的寿命可靠性分析模型。

基于正弦振动的起落架舱耐久性分析

以某飞机起落架舱为研究对象,开展了基于Miner线性累积损伤理论的正弦振动耐久性分析。结合正弦振动扫频分析,基于共振峰假设,建立一种简化的损伤累积计算公式,通过程序计算出结构的每个节点在各个振动方向的损伤累积。建立了起落架舱有限元模型,利用正弦扫频分析得到的应力随频率变化曲线以及典型材料的S-N曲线,进行耐久性分析,为该结构的正弦扫频试验提供了依据,可为类似试验开试前的耐久性分析提供参考。

新疆东部地区750 kV输电塔疲劳寿命分析

为研究大风区输电塔疲劳性能,完善输电塔的设计并为其提供指导,本文在研究了新疆东部吐鲁番—哈密输电线路沿线的风荷载特性后,选取其中十三间房地区的风速为计算风速,统计了该地区平均风速的分布,然后利用自回归线性滤波法结合Davenport风速谱编写了脉动风速模拟程序,得到该地区的脉动风速,再结合平均风速生成风荷载,并以此对该地区750 kV 7A5-ZB1型直线塔进行了风振响应分析。最后利用Miner线性累积损伤理论结合材料的S-N曲线建立了一套完整的实际风荷载作用下的输电塔疲劳寿命的计算方法,并按该方法计算了该输电塔的疲劳寿命。结果表明:该大风区输电铁塔在设计基准期内(50年)虽未发生疲劳破坏,但疲劳寿命与设计基准期十分接近。因此,建议在大风区域的输电线路杆塔设计中校验其疲劳寿命。