变速箱中间轴焊接结构多轴疲劳寿命分析方法

重载车辆传动系统具有大速比、大扭矩的特点,其变速箱中间轴焊接结构承受复杂工作载荷,焊缝处易发生多轴疲劳破坏。为了更准确有效地对中间轴焊接结构的疲劳寿命进行评估,基于多轴结构应力法提出一种重载车辆变速箱中间轴焊接结构疲劳寿命分析方法,即建立含有焊缝细节的中间轴焊接结构有限元模型,求解得到焊缝危险点处的结构应力分量时间历程,并在结构应力平面上合成载荷路径,求得非比例加载路径的等效应力范围,最后结合主S-N曲线确定焊接结构的疲劳寿命。采用该方法分别对中间轴焊接结构的焊根、焊趾部位进行疲劳寿命分析并与疲劳台架试验结果进行对比,结果表明:分析得到的疲劳破坏位置和寿命值与疲劳台架试验结果均有良好的一致性,且焊根与焊趾寿命分析结果间的差异与已有文献多轴疲劳试验数据相一致,说明采用多轴结构应力法对变速箱中间轴焊接结构的疲劳寿命评估是可靠的。

基于云图积分法的曲轴疲劳裂纹应力强度因子研究

以某型整体式压缩机曲轴为研究对象,利用有限元软件建立含半圆形初始裂纹的曲轴有限元模型,采用云图积分法求解曲轴轴颈表面初始疲劳裂纹前缘的应力强度因子,并研究了其变化规律。此外,将云图积分法求得的裂纹尖端和自由边的应力强度因子数值解与应力强度因子手册获得的解析解进行了对比。之后,计算了不同裂纹大小对应的裂纹前端处的应力强度因子,讨论其影响规律,最后将应力强度因子与裂纹大小进行了拟合,为研究曲轴的裂纹扩展过程,以及预测其裂纹扩展剩余寿命提供理论依据。