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。

线性疲劳损伤累积理论的研究

为解决两级载荷作用下的材料常在损伤值不为一时破坏的问题 ,在原有常用疲劳累积理论的基础上 ,考虑加载顺序与领域潜在损伤对材料疲劳寿命的影响 ,首先建立了一种线性疲劳损伤累积模型及其数学公式 .然后利用两种材料疲劳实验数据 ,通过该模型预测其疲劳寿命 .所得结果符合实际 .

基于非线性累积损伤理论的起重机桁架臂K节点疲劳寿命研究

起重机桁架臂焊缝数量多、受力状况复杂,K节点的疲劳寿命采用线性Palmgren-Miner(PM)法则进行计算的精度较差。提出了基于虚拟样机技术的"实测+仿真+比对+统计"组合策略的载荷谱获取方法,可以极大幅度降低实测应力谱的工作量和成本。首次将Huffman非线性累积损伤理论应用于桁架臂K节点疲劳寿命分析,通过设定焊接构件不同的初始损伤,得到了使计算疲劳寿命趋于适度保守的初始损伤建议值。疲劳试验结果表明:此方法比PM法则计算精度更高,由于只需要循环应力-应变曲线和常幅应变寿命曲线等少量的材料性能数据,计算简单,工程应用价值较大。

基于改进Miner累积损伤理论的输电线路疲劳损伤评估方法

输电线路振动会导致线路的疲劳损伤,从而影响到该输电线路的使用寿命。本文在线性累积损伤理论定量估算输电线路疲劳损伤的基础上,提出了修正S-N曲线的改进损伤估算方法,其主要步骤包括:选定需要评估的输电线路、然后结合该线路改进后的疲劳性能S-N曲线以及OPGW振动事件数据反馈,采用Miner累积损伤理论来评估输电线路疲劳损伤与风险。最后将计算结果与运行数据进行对比,从而科学的评估输电线路的使用寿命,为运维人员提供决策依据。计算结果表明,使用该方法对线路疲劳损伤进行评估,结果更贴近真实情况。

考虑非线性累积损伤的桥梁疲劳寿命分析

为了准确反映桥梁非线性累积损伤,建立了桥梁非线性累积损伤模型,并分析了模型中主要参数对桥梁疲劳寿命的影响.首先,基于损伤力学理论,引入桥梁非线性累积损伤模型和对应的等效应力幅计算公式.然后,分析模型中主要参数对结构疲劳性能的影响.最后,用桥梁非线性累积损伤模型和Miner模型分析大连某大桥的疲劳性能.研究发现,随着材料参数α的减小,结构损伤增大,并且等效应力幅是影响结构损伤的主要因素.桥梁非线性累积损伤模型能准确反映实际的非线性累积损伤过程,而Miner模型偏保守.

疲劳累积损伤理论的一个实用修正

提出了一个对传统线性疲劳累积损伤理论的修正方案，使低于疲劳极限的应力对疲劳损伤有一定贡献且呈非线性减少。实际零件的分级程序载荷试验表明。

线性损伤理论的误差分析

用信号处理的方法研究了铝合金及其复合材料塑性应变能在疲劳过程中的变化,得出循环疲劳周数与塑性应变能之间的幂函数关系,进而分析了用线性累积损伤公式来估算疲劳寿命常出现较大误差的原因.

轮式车辆变速箱换挡拨叉断裂的累积损伤研究

以轮式车辆变速箱换挡拨叉为研究对象，寻找拨叉在使用过程中突然断裂的原因和理论依据．从材料学角度观察断口形貌，确定拨叉是由于疲劳损伤而断裂；利用非线性有限元分析软件MSC MarC和疲劳分析软件MSC Fatigue对拨叉在理论设计换挡载荷1350N工况下进行校核，强度和寿命满足设计要求．对不同换挡力工况拨叉受力状态和使用寿命进行仿真计算，根据Miner疲劳累积损伤理论和拨叉使用时间推断，拨叉实际承受换挡载荷应在14001800N之间，超出设计载荷，则会由于累积损伤导致疲劳断裂．

冻融循环和盐卤侵蚀作用下复掺纳米混凝土的损伤模型

为了研究复掺纳米混凝土在冻融循环和复合盐卤侵蚀双因素服役环境下疲劳损伤的本构关系,以非线性累积损伤理论为基础并引入动弹性模量表征损伤度,建立了简单、统一的复掺纳米混凝土复合盐冻疲劳损伤的本构模型,探讨了冻融循环和复合盐卤侵蚀耦合作用对纳米混凝土疲劳损伤的影响机理,同时采用室内快速冻融试验对纳米混凝土的强度疲劳性能进行了测试和模型验证。结果表明,基于非线性累积损伤理论的盐冻疲劳损伤本构模型的预测结果与试验结果相比较准确率达86.36%,该模型能够较好地表征纳米混凝土在复合盐冻作用下的性能演变,比较符合实际工程环境,为有抗复合盐冻要求的服役混凝土耐久性设计研究提供了新思路。

热声载荷下薄壁结构非线性振动响应分析及疲劳寿命预测

基于时域分析法研究了金属薄壁结构在热声载荷下的非线性振动响应特性,并采用四种应力寿命模型预测了薄板梁的热声疲劳寿命。以典型薄板梁为研究模型,首先研究了单一噪声激励下薄板梁的时域响应特性及热载荷对其响应特性的影响机理,并仿真分析了薄板梁在热声激励下的非线性响应特性。在此基础上,运用雨流法统计了薄板梁根部的应力响应,并基于Miner线性累积损伤理论采用Goodman、Morrow、Walker和修正Walker应力寿命模型预测了薄板梁在不同工况下的热声疲劳寿命。研究结果表明:薄板梁的热模态基频在其热声疲劳问题中起主导作用;薄板梁热屈曲后的非线性跳变响应将增大应力幅值,从而严重削弱结构的预期寿命;噪声载荷是影响屈曲前薄板梁热声疲劳寿命的主要因素,而热载荷是影响屈曲后热声疲劳寿命的主要因素。因此在薄壁结构抗热声疲劳设计中必须重点考虑热声载荷联合作用的影响。

超载运营下服役钢筋混凝土桥梁疲劳损伤研究

由于设计荷载标准的提高和经济发展的需要,超载现象在服役桥梁中普遍存在,是其承载力下降,耐久性降低的主要原因.超载运营导致桥梁在服役期内经受持续高应力作用,其疲劳损伤分析亟待开展.本文基于桥梁荷载的实测资料,结合模拟超载试验研究资料进行统计分析,得到可以反映服役桥梁交通状况的荷载谱.采用线性累积损伤理论,对一座服役期为37年,超载运营期为1年的钢筋混凝土桥梁进行疲劳损伤分析,并与不同跨度铁路桥梁正常运营100年的损伤度进行对比研究,分析了超载运营对服役桥梁使用性能的影响.

基于损伤力学的沥青混合料疲劳寿命预估

该文根据损伤力学的相关理论,用循环耗散能定义为沥青混合料的损伤变量,在此基础上,根据疲劳试验结果推导出了损伤函数、损伤演化方程,并分析了该损伤模型与经典Miner线性损伤模型的关系,验证了该模型的非线性事实,最后应用该模型对沥青混合料的疲劳寿命进行了预估,计算结果与试验值比较接近,说明了该模型的可行性。

矿用高强度圆环链损伤机理及寿命预测

为解决在传统设计中采用物理样机计算圆环链疲劳寿命时耗资巨大的问题.利用有限元和相对类似损伤理论的方法对矿用高强度圆环链进行寿命预测.得到了圆环链的等效交变应力、寿命云图和基于相对类似损伤理论的寿命预测数学模型.结果表明:通过有限元法计算圆环链的疲劳寿命具有一定可行性;相对类似损伤理论对于圆环链的寿命预测具有很好的适用性;并且这两种寿命预测方法可以降低制造物理样机和进行耐久性试验所带来的巨额研发费用.

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。

撕碎机刀片的疲劳寿命分析

针对撕碎机刀片工作过程中疲劳寿命计算问题,利用Workbench建立撕碎机刀片物理模型,通过仿真得出的撕碎机刀片应力应变云图,发现了撕碎机刀刃处的应力集中区域。而后,采用Goodman理论修正平均应力,并对撕碎机刀片施加随机载荷,得到撕碎机刀片的疲劳敏感性图。依据高周疲劳的寿命分析方法,建立三参数P-S-N模型,通过查表确定该曲线的参数,得到不同存活率P下的S-N曲线。并利用得到的P-S-N曲线,建立基于Miner理论的疲劳累积损伤模型,根据有限元仿真得到的安全应力变化幅度,设计满足寿命要求的载荷谱模拟撕碎机刀片在实际工况下的疲劳损伤。通过数值求解,得出撕碎机刀片最大使用寿命为2.4618年,从而验证了所述研究方法在撕碎机刀片疲劳寿命分析上的有效性。

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。

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。

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.