粘贴角形钢板加固顶板-U肋焊喉疲劳裂纹试验研究

为了研究粘贴角形钢板对钢桥面板顶板-U肋焊喉疲劳裂纹的修复效果,首先对关注细节的疲劳破坏模式和加固后疲劳性能的提升开展试验和理论研究,然后基于Abaqus有限元软件建立线弹性断裂力学模型,结合最大周向应力准则探究不同裂纹深度和初始倾角对裂纹扩展特性的影响,并在此基础上验证了粘贴角形钢板对疲劳裂纹的加固效果。结果表明,U肋腹板面外弯曲变形是导致顶板-U肋焊喉疲劳开裂的控制因素。该裂纹属于以Ⅰ型为主导的复合型疲劳裂纹,等效应力强度因子随裂纹深度增加而增大,且当初始倾角接近45°时达到最大。所预测的裂纹扩展行为与试验观测结果近乎一致,扩展路径与顶板夹角介于30°~45°之间。对比未加固试件,加固后相应开裂部位关键测点的疲劳应力幅降低90.5%,疲劳寿命显著延长,且粘贴层完好。

大功率柴油机曲轴断裂原因分析与改进

对不同原因所导致的曲轴断裂实例进行了分析,结果显示曲轴断裂形式均为疲劳断裂,结构与工艺不匹配、原材料夹杂物、加工制造缺陷、平键装配错误、减振器失效、主轴颈碾瓦是这些曲轴发生断裂的直接原因。在此基础上,对导致曲轴疲劳断裂的内在因素和外在因素进行了分析讨论,为制定改进措施、提高曲轴使用寿命和可靠性提供了依据。

曲轴强度计算新方法的研究

本文通过计算某一柴油机曲轴的疲劳安全系数,比较了曲轴传统计算方法和MBS仿真与有限元耦合计算的方法,计算结果表明MBS仿真与有限元耦合计算方法的计算结果与实际情况更加吻合。随着计算机技术的发展,新的计算方法将取代传统的计算方法用于曲轴强度的精确计算。

柴油机连杆疲劳断裂仿真研究

针对高爆发压力柴油机连杆工作时容易产生疲劳断裂,采用多体动力仿真分析方法获得连杆工作时的动态载荷谱,并在此基础上,应用动态应力恢复方法获得连杆疲劳寿命危险区域,并针对该区域进行断裂仿真分析。分析结果表明连杆在产生疲劳裂纹后继续工作的工作循环次数从百万次降低到万次,因此一旦发现连杆产生裂纹最好及时更换,避免灾难性事故的发生。

轻型组合桥面板中小栓钉连接件的静力及疲劳性能

为探究轻型组合桥面板UHPC薄层中小尺寸栓钉连接件的静力和疲劳性能,对总计6个试件进行了静力加载和疲劳试验。基于显式动态分析方法,采用ABAQUS软件进行了静力推出试验的数值分析;随后又设计9个正交试验开展了栓钉参数分析及特征值影响因素显著性分析。最后,基于一个实际工程,对轻型组合桥面板中小栓钉连接件的疲劳强度进行验算。结果表明:(1)UHPC薄层中的小栓钉仍具有较好的承载力,其承载力设计值可偏安全地按照Eurocode-4规范的计算式取值,即P_d=0.8A_sf_u/γ_v。(2)UHPC薄层中的小栓钉承载力主要受栓钉的直径和屈服强度影响,滑移特征值主要受栓钉的高度影响,抗剪刚度主要受栓钉的直径影响。(3)疲劳试件破坏前的很长一段时间内,滑移量增长缓慢且增量较小,在试件疲劳破坏阶段,滑移值增速较快且增量明显。基于断裂力学方法的栓钉疲劳寿命估算值与实测值基本吻合。(4)小栓钉连接件的疲劳强度满足洞庭湖二桥轻型组合桥面板的设计要求。

基于振动法的抗疲劳断裂水泥稳定碎石强度标准

以水泥稳定碎石基层施工期和运营期在荷载作用下不发生疲劳破坏所需材料最小强度为准则,研究了水泥稳定碎石力学强度特性、疲劳特性及施工期与运营期水泥稳定碎石基层荷载响应,提出了抗疲劳断裂的水泥稳定碎石强度标准.结果表明:为防止基层在施工车辆荷载作用下发生极限断裂破坏,水泥稳定石灰岩碎石基层必须养护7d后,且其劈裂强度达到0.55MPa以上,方可进行下结构层施工;为防止设计年限内基层在施工车辆和运营车辆反复作用下产生疲劳断裂,水泥稳定石灰岩碎石7d劈裂强度不应小于0.70MPa.为了便于应用,结合抗压强度和劈裂强度的关系,提出水泥稳定石灰岩碎石7d抗压强度不应小于7.0MPa.

柴油机连杆疲劳试验的数值模拟研究

结合某型柴油机连杆疲劳强度测试试验与结果分析,主要运用三维有限元数值计算方法和疲劳寿命预测理论,采用Abaqus有限元计算软件和FE-Fatigue疲劳寿命预估软件,对连杆疲劳耐久性试验进行了数值模拟。通过对比连杆疲劳试验与虚拟疲劳寿命预估结果,表明基于材料S-N曲线的疲劳寿命预估方法,在一定程度上能够对疲劳试验中连杆破坏的薄弱部位和疲劳寿命进行模拟与预测。最后,对影响连杆疲劳试验测试结果的一些主要因素做了进一步模拟与分析。

高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究

针对高强化柴油机活塞,研究了网格数量和活塞销孔棱缘耦合应力的收敛性关系,进行了精确的活塞耦合应力计算;研究了异型销孔结构对活塞应力分布的影响规律;根据耦合应力计算结果,选定异型销孔位置和形状,设计双侧圆锥形异型销孔并进行耦合应力计算,与圆形销孔结构活塞对比可知,异型销孔结构可以大幅度降低销孔棱缘的应力集中,活塞的承载能力有所提高。利用活塞销孔疲劳试验机进行异型销孔活塞的疲劳试验,试验完成1.0×107个循环,活塞销孔表面接触良好,说明双侧圆锥形异型销孔的结构设计满足发动机可靠性要求。

沥青混合料小梁疲劳试验的有限元模拟

小梁重复弯曲试验是评价沥青混凝土抗疲劳性能的一项重要室内试验。根据断裂力学原理,采用有限元方法,模拟计算小梁疲劳试验。结果表明,这种方法的计算结果可以与实际试验结果取得较好的一致性。在深入研究计算模型中的材料参数后,该方法可用于评价沥青混合料的抗疲劳性能。

大功率柴油机连杆疲劳试验和数值模拟

对某型大功率柴油机连杆进行疲劳强度试验,观察连杆断口的微观形貌,分析连杆断裂的主要影响因素.试验结果表明:连杆杆身的残余压应力通常会使疲劳裂纹萌生在构件次表层,具有高平均应力水平的连杆小头对表层夹杂缺陷更加敏感.运用三维有限元数值计算方法和疲劳寿命预测理论,对连杆疲劳耐久性试验进行数值模拟.连杆疲劳试验与虚拟疲劳寿命预估结果的比较表明,基于材料S-N曲线的疲劳寿命预估方法在一定程度上能对疲劳试验中连杆破坏的薄弱部位和疲劳寿命进行模拟与预测.

YC6108Q柴油机连杆结构强度的分析和测试

有限元法应用于计算交变载荷下YC6108Q柴油机连杆的三向应力状态，这种应力状态具有多轮非同相（非比例）循环应力的特征，基于VonMiss屈服条件，引入Sines有效平均应力和有效应力幅的概念对连杆疲劳强度进行评估。同时通过疲劳试验对疲劳性能进行测试，计算评估和试验测试的一致性，使两方面的工作得到相互验证。

大型柴油机曲轴断裂失效分析

用化学分析、力学性能试验、扫描电镜等方法分析了某大型柴油机曲轴早期断裂的原因。结果表明:宏观断口上有明显的疲劳源区和宏观疲劳条纹,曲轴属于疲劳断裂。疲劳裂纹萌生在曲轴油孔内表面的缺陷处(缺陷尺寸为767μm×500μm),该缺陷是机械加工油孔时刃具刀尖崩裂造成的,在工作交变扭转应力作用下缺陷萌生疲劳裂纹并扩展,导致曲轴发生早期疲劳断裂。

柴油机曲轴断裂原因新析

针对柴油机曲轴断裂的原因 ,提出了一种新见解———“油楔力”的作用是加速曲轴断裂的一个主要原因。指出“初始裂纹”是曲轴断裂的危险信号 ;交替变形产生的交变负荷是“油楔力”能量的来源 ;“油楔力”的作用使裂纹加速扩展 ,从而导致曲轴载荷截面尺寸不足而发生突然折断 ,使曲轴断裂发生在材料疲劳破坏之前。消除初始裂纹是曲轴安全运转的保证。

船用低速机活塞件机械疲劳动态测试技术

活塞件作为船用低速柴油机的关键重要部件,柴油机的使用寿命受其可靠性的影响,而活塞失效原因众多,最为常见的是机械疲劳损伤。为提高柴油机的机械效率和活塞机械疲劳的可靠性,需要进行活塞机械疲劳的性能数值计算和动态疲劳测试。在综述国内外活塞机械疲劳动态测试技术现状的基础上,针对我国船用低速机研发技术路径,给出适用我国船用低速机的活塞件机械疲劳动态测试建议。

内燃机车用柴油机连杆螺钉断裂分析

内燃机车在检修重组后运行约一个月,其柴油机的两根连杆螺钉发生断裂。采用化学成分分析、硬度测试、断口分析和金相检验等方法,对两螺钉断裂的原因进行了分析。结果表明:两螺钉的断裂均为疲劳型断裂,其中一根螺钉先行断裂,其断裂的根本原因可能是螺钉紧固处于不合理的状态所致。

基于柴油机考核工况的曲轴疲劳耐久性模拟试验方法

针对曲轴耐久性试验周期长、费用高等问题,提出一种基于柴油机台架考核试验的曲轴疲劳耐久性模拟试验方法.该方法使用有限元瞬态分析计算获得曲轴在4种主要考核工况下的应力时间历程,按不同工况考核时间比例编制了疲劳载荷谱,根据疲劳损伤累积理论计算出曲轴可持续工作时间,并提出了耐久性评价方法.以某曲轴为例,叙述了模拟试验方法的应用过程.应用结果表明,该方法可以对曲轴考核工况的耐久性进行模拟,也可用于曲轴设计时的疲劳寿命预测.

柴油机连杆疲劳寿命试验及仿真分析

针对某发动机连杆连续出现的断裂问题,利用有限元软件结合连杆拉压试验结果修正,完成了连杆静强度有限元分析,对连杆进行了试棒级的材料性能试验,得到相关的材料数据;利用应变能密度法,结合试棒的实验数据对连杆的疲劳特性进行了预测,并探讨了载荷对疲劳寿命的影响。

发动机机体疲劳试验与应力测量

民用柴油机机体的结构可靠性已逐渐成为人们关注的热点。对某一型号民用柴油机机体安装应力和静态应力测量及疲劳试验进行分析研究 ,结合已完成的有限元应力场与变形场的计算分析 ,得出该机型在增压下的机体结构可靠性满足使用要求。

机械工程材料裂纹扩展曲线测试新方法

提出了一种可以综合利用以往积累的试验数据测试机械工程材料裂纹扩展曲线的新方法 ,与传统的只能利用当前试验数据确定机械工程材料裂纹扩展曲线方法相比 ,在精度相同的情况下 ,可以节省大量试件 ,而且在试样数一定的情况下 ,又可大大提高预测精度。

CFZS1125农用柴油机油箱开裂原因分析

CFZS1125柴油机是一种广泛应用在手扶拖拉机,插秧机等农用机械上的单缸柴油机。针对CFZS1125柴油机油箱在支撑板与箱体连接边缘经常发生开裂的问题,分析了CFZS1125柴油机工作过程中的振动原因,得到了振动载荷的具体数值,并利用Pro/E建立了柴油机油箱的三维实体模型,用ANSYS大型有限元分析软件对油箱进行数值模拟,得到了油箱开裂处的应力分布图,结合扫描电镜断口分析,得出开裂是由于油箱支撑板结构不连续处的疲劳造成的。