螺栓预紧力对发动机气缸盖疲劳特性的影响

发动机气缸盖是较易发生疲劳破坏的发动机零件之一,其机械疲劳强度与螺栓预紧力之间存在关系。利用Solidworks建立气缸的简化模型,导入Workbench中进行静力学分析：在Workbench中建立两个不同的载荷环境,利用组合求解功能对螺栓预紧力和气缸盖受到气缸内气体的最高爆发压力进行线性组合,完成非比例载荷的疲劳寿命计算,得到不同螺栓预紧力下的气缸盖疲劳寿命曲线,由此获知螺栓预紧力和气缸盖疲劳寿命之间的关系,这为合理选择螺栓预紧力提供了依据。     

内燃机曲轴疲劳破坏形式分析及结构设计方法探析

对内燃机曲轴使用出现疲劳破坏形式的综合分析,得出弯曲和扭转疲劳断裂是内燃机曲轴的主要破坏形式,分析其产生主要原因.内燃机曲轴部分的结构形状和主要尺寸,对内燃机曲轴的抗弯疲劳强度和扭转刚度有主要影响.     

基于内聚力模型的沥青混凝土疲劳损伤数值研究

为了研究沥青混凝土的疲劳特性,提出了基于双线性内聚力模型（CZM）的数值模拟方法．建立了疲劳损伤演化模型并将其与内聚力模型耦合,以反映沥青混凝土在循环荷栽作用下的软化行为．通过编制用户材料子程序。实现了疲劳损伤模型在有限元软件ABAQUS中的应用,并对劈裂疲劳试验进行了模拟．研究结果表明：模拟得到的疲劳寿命与实验室结果基本一致;疲劳损伤随加载次数的累积是非线性的,且损伤累积阶段是疲劳破坏的主要阶段;应力比增大时,损伤稳态发展阶段的寿命明显减小．可以发现提出的疲劳损伤数值模型是一种预估沥青混凝土疲劳损伤的有效方法．     

汽车发动机曲轴轴颈与轴承损坏的原因及预防措施

汽车发动机曲轴轴颈与轴承之间的径向间隙很小，这一间隙可使曲轴自由转动而不发生松旷和产生径向跳动。如果轴颈与轴承之间的径向间隙发生变化，往往会造成曲轴轴颈与轴承的早期磨损和破坏，使发动机工作振动增大，噪声升高，油耗增加，事故增多。曲轴轴颈与轴承发生损坏的形式有刮伤、磨损、疲劳剥落、腐蚀、烧熔等。曲轴轴颈与轴承损坏的原因磨损汽车发动机在工作过程中，曲轴轴颈与轴承之间产生高速摩擦，尤其在发动机低速运转或起动时，由于润滑油膜难以建立而产生干摩擦，致使轴承产生磨损。疲劳剥落曲轴不断承受周期性的气体作用力、…     

基于有限元和虚拟样机的增程器混合模型设计

运用有限元技术对增程式电动汽车的部件曲轴进行了静态与动态有限元分析,并获得了柔性曲轴,结合虚拟样机技术建立了增程器轴系系统数字样机刚柔混合多体动力学模型。利用制图软件,建立了增程式电动汽车轴系系统三维实体模型;通过对曲轴这一重要部件进行有限元强度分析,对增程器应力要求进行了检验;通过模态分析,检验了模型的动态性能,并为后续柔性混合体的建立做了准备;结合虚拟样机技术,建立了合格的增程器轴系系统数字样机刚柔混合多体动力学模型,可用于动力学仿真及故障诊断。     

基于疲劳寿命分析的挖掘机挖斗结构优化

为研究和优化挖掘机的挖斗在实际工作过程中耳板处焊缝容易受到疲劳破坏而开裂的问题,以市场上某型号的挖掘机为研究对象,采用有限元分析的方法对挖掘机的挖斗进行了疲劳寿命分析.并结合分析结果在原有模型的基础上,提出改进措施来优化挖斗焊缝处的疲劳寿命.通过原有模型与优化模型的疲劳寿命分析结果进行对比分析,证实优化模型可以显著提高挖斗的疲劳寿命. 因此本研究可以为提高挖掘机挖斗的使用寿命提供一定的理论基础.     

基于虚拟技术的压缩机曲轴系统动力学分析

利用多刚体动力学方法建立了基于ADAMS软件平台的往复压缩机曲柄连杆机构动力学仿真分析模型.根据所建立的模型,对压缩机曲柄连杆机构的运动学、动力学特性进行了仿真.通过仿真计算,获得了压缩机各运动件(曲轴、活塞、连杆等)的运动学和动力学参数.根据仿真结果,确定了曲轴的3种特殊工况.     

一种腐蚀疲劳损伤的非线性累加演化模型（英文）

研究目的:提出一种新的腐蚀疲劳损伤演化模型,建立基于损伤演化的腐蚀疲劳寿命预测模型。创新要点:将应力腐蚀损伤与疲劳损伤非线性耦合,建立腐蚀疲劳损伤演化律,依托实验确定腐蚀疲劳损伤演化参数,形成基于损伤演化律的腐蚀疲劳寿命预测模型。研究方法:采用理论研究与实验验证相结合的研究方法。选取特定材料设计应力腐蚀实验,回归应力腐蚀门槛值应力和损伤参数(图2);查阅疲劳实验数据建立变幅疲劳损伤模型,将应力腐蚀损伤与变幅疲劳损伤非线性累加形成腐蚀疲劳损伤非线性演化模型。根据腐蚀疲劳实验结果,验证腐蚀疲劳损伤演化模型并确定非线性损伤累加参数(图5和6),形成基于损伤演化律的腐蚀疲劳寿命预测模型。重要结论:从损伤力学角度,将材料的腐蚀疲劳损伤处理成应力腐蚀损伤与疲劳损伤的非线性累加,形成腐蚀疲劳损伤演化模型。结合LY12CZ铝合金的试验结果,验证了损伤演化模型的可行性。该方法可以为材料腐蚀疲劳的寿命评价研究提供新的思路。     

基于多体动力学的发动机稳态工况动态转矩计算

理论分析发动机转矩波动产生机理,通过有限元分析得到离散化曲轴模型,建立了滑动轴承动态接触数学模型;协同各子部件间动力学关系,考虑燃气压力、变惯性力等激励载荷,在ADAMS中建立发动机曲轴连杆机构多体动力学模型,仿真计算发动机不同稳态工况下动态转矩,研究曲轴弹性、滑动轴承弹性支承、输出转速等对发动机输出动态转矩的影响。通过试验对比和简谐分析,表明了仿真方法的可行性和准确性,为车辆动力传动系统的扭振分析提供激励条件。     

基于ANSYS Workbench的管道疲劳强度分析及优化

疲劳破坏作为一种常见的失效形式,直接关系到机械结构的寿命,通过有限元软件ANSYSWorkbench能够准确计算出机械结构的疲劳寿命。通过SolidWorks建立三维实体模型,在ANSYSWorkbench中进行网格划分,对于液体冲击及螺栓预紧力作用分为两种环境进行静力学计算。将两种环境叠加处理,再通过ANSYSWorkbench中的FatugueTool模块进行非比例载荷疲劳寿命分析。然后根据管道的疲劳寿命结果,优化螺栓预紧力大小,选取最优螺栓预紧力实现管道疲劳寿命的最大化,优化结构的疲劳强度。结果表明,经螺栓预紧力优化后,管道疲劳寿命提高了10%。     

一种腐蚀疲劳损伤的非线性累加演化模型

研究目的：提出一种新的腐蚀疲劳损伤演化模型,建立基于损伤演化的腐蚀疲劳寿命预测模型。创新要点：将应力腐蚀损伤与疲劳损伤非线性耦合,建立腐蚀疲劳损伤演化律,依托实验确定腐蚀疲劳损伤演化参数,形成基于损伤演化律的腐蚀疲劳寿命预测模型。研究方法：采用理论研究与实验验证相结合的研究方法。选取特定材料设计应力腐蚀实验,回归应力腐蚀门槛值应力和损伤参数（图2）;查阅疲劳实验数据建：立变幅疲劳损伤模型,将应力腐蚀损伤与变幅疲劳损伤非线性累加形成腐蚀疲劳损伤非线性演化模型。根据腐蚀疲劳实验结果,验证腐蚀疲劳损伤演化模型并确定非线性损伤累加参数（图5和6）,形成基于损伤演化律的腐蚀疲劳寿命预测模型。重要结论：从损伤力学角度,将材料的腐蚀疲劳损伤处理成应力腐蚀损伤与疲劳损伤的非线性累加,形成腐蚀疲劳损伤演化模型。结合LY12CZ铝合金的试验结果,验证了损伤演化模型的可行性。该方法可以为材料腐蚀疲劳的寿命评价研究提供新的思路。     

往复泵曲轴断裂失效分析

应用理化检验对某往复泵曲轴断裂事故进行了宏观检查、材质化学成分分析、硬度测试、金相组织分析、断口形貌分析等检测。结果表明,曲轴断裂为多源疲劳断裂。主要原因是由于曲轴材质金相组织不均匀,不同部位硬度差异较大,内部夹杂物较多,曲轴的化学元素存在偏析,碳质量分数偏高,加之曲轴表面镀层厚度不均匀,镀层和基体的结合不好,在结合处产生应力集中等引起的疲劳断裂。据此,提出了相应的改进措施。     

基于DEM的沥青混凝土两点弯曲疲劳试验模拟分析（英文）

为了研究法国高模量沥青混凝土疲劳性能及Burger's模型参数与疲劳寿命之间的关系,在离散元软件PFC3D中建立了沥青混凝土锥棱柱两点疲劳弯曲试验的虚拟模型.计算了虚拟试件的初始刚度及达到疲劳时的最大接触应力,并与实测单次疲劳试验曲线对比,验证了用DEM模拟疲劳试验的可行性.然后研究端部位移及Burger's模型中各项参数(E_1,E_2,η_1,η_2)对疲劳寿命的影响.数值模拟结果表明,随着端部控制位移增大,到达疲劳时最大应力增大.研究证实:随着沥青砂浆Burger's模型参数中E_1增大,E_2减小,沥青模量增大,沥青混合料的疲劳寿命得到有效提升;η_1和η_2对疲劳寿命的影响较小.     

薄片漏斗试样的应变等效换算与Zr-4合金疲劳寿命估算

完成了Zr-4合金薄片漏斗小试样的横向等幅应变疲劳试验;提出了薄片漏斗试样细腰部与薄片等直试样疲劳损伤等效的局部损伤等效假设;基于弹塑性有限元分析,建立了Zr-4合金薄片漏斗小试样横向测试应变向轴向应变转换的应变等效转换模型,该模型考虑了几何效应和泊松效应;结合实验结果,提出了用于Zr-4合金应变疲劳寿命估算的Manson-Coffin(M-C)模型。研究表明:薄片漏斗小试样及其应变等效转换模型可以有效应用于薄片金属材料的低周疲劳试验和寿命估算;国标推荐的应变换算公式应用于薄片漏斗小试样的Zr-4合金疲劳寿命估算会带来很大安全余量。     

玄武岩-芳纶和玄武岩-碳混杂纤维增强复合材料片材的疲劳性能(英文)

为了研究玄武岩-芳纶和玄武岩-碳混杂纤维增强复合材料(FRP)片材的疲劳破坏形态和疲劳寿命规律,进行了2种混杂比(1∶1和2∶1)的片材试件在0.6～0.95应力水平下的疲劳试验.试验结果表明,对于混杂比为1∶1的试件即B1A1和B1C1,碳纤维或芳纶纤维先发生断裂;对于混杂比为2∶1的试件即B2A1和B2C1,玄武岩纤维先发生断裂.混杂片材的疲劳寿命随碳纤维或芳纶纤维含量的提高而提高,碳纤维含量的提高对其疲劳性能的影响更显著.B2A1的疲劳性能相对较差,B1C1和B2C1的疲劳性能相对较好.最后,提出一种新的双变量双拐点疲劳刚度退化模型,同时适用于多种纤维混杂片材和单种纤维片材.     

基于外推缺口应力法的铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命评估（英文）

运用外推缺口应力法研究了铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命.首先分析了焊接铸钢节点有限元模型的网格敏感性以确定最优网格尺寸.基于焊接铸钢节点有限元模型焊趾和焊根处的应力场分析,使用外推缺口应力法的sharp模型推导有效缺口应力法rounded模型的有效缺口应力,其关键问题是计算外推点C,而参数C与焊接铸钢节点的几何参数之间具有指数函数关系.通过设置不同的几何参数值,确定相应的C值,通过多元线性回归分析可得到外推点C与几何参数之间的函数关系.最后,基于有效缺口应力疲劳参量,根据IIW规范评估了典型铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命.研究结果表明,外推缺口应力法有效地简化了有效缺口应力的计算过程,同时可准确地评估铸钢节点环形对接焊缝的疲劳设计寿命.     

曲轴滚压工艺参数的优化设计

曲轴是柴油机最重要的零件之一,其承受着交变的弯曲、扭转应力,服役条件恶劣,它的强度（特别是疲劳强度）对柴油机的使用可靠性和寿命都具有直接的影响。曲轴滚压强化工艺是提高曲轴疲劳强度的有效工艺之一。文章以单缸柴油机曲轴优化滚压工艺参数为例。介绍“正交试验法”优选因素和水平组合的过程及择优原则,对曲轴要进行滚压强化确定滚压工艺参数。影响曲轴滚压效果因素较多,影响滚压效果的滚压圈数、系统工作压力是主要因素,用“正交试验法”选择不同的水平和因素对曲轴进行滚压和疲劳试验,把择优选出的合理的因素和水平组合、纳入生产工艺。     

铝合金车轮动态径向疲劳试验仿真分析与寿命预测

动态径向疲劳试验是评测铝合金车轮安全性的三大性能试验之一,采用有限元方法实现试验的仿真分析和疲劳寿命预测,能够减少物理试验次数,提高车轮设计研发效率.基于ANSYS Workbench平台,考虑轮胎充气压力对仿真结果的影响,建立了试验仿真有限元模型,实现了15×6JJ铝合金车轮动态径向疲劳试验的仿真分析,运用S-N疲劳分析方法得到了径向试验载荷下车轮的疲劳寿命及损伤分布情况.研究结果表明,轮缘、胎圈座和辐条根部后侧是疲劳损伤的主要集中部位,需要进行设计改进.     

J55油管的疲劳可靠性试验研究

针对机采油井油管经常发生疲劳断裂的问题,加工了J55油管疲劳试件,通过成组多级疲劳试验法,获得了J55油管高周疲劳分组试验数据。通过疲劳寿命的参数估计和疲劳寿命的分布类型检验,获得了J55油管在不同轴向应力水平下的疲劳寿命、分布规律和P-S-N曲线。结果显示,J55油管的疲劳寿命服从对数状态分布,其S-N曲线服从一般金属的疲劳S-N曲线形式。在疲劳寿命一定时,欲获得较高的可靠性,需大幅度降低油管的疲劳应力。     

椭圆接触弹流润滑下滚动轴承疲劳寿命预测方法（英文）

为了更加有效地预测滚动轴承接触疲劳寿命,提出一种融合弹流润滑、材料疲劳强度和三参数Weibull分布的滚动轴承接触疲劳寿命预测方法.首先,通过将油膜压力映射到赫兹接触区域来获得椭圆接触弹流润滑下的接触应力.然后,根据串联可靠性理论推导出基于三参数Weibull分布的滚动轴承基本强度模型.考虑到应力类型、形状变化及载荷波动的影响,分别建立轴承零件关于最小寿命和特征寿命的P-S-N曲线数学模型,从而进一步推导出基于三参数Weibull分布和疲劳强度的滚动轴承疲劳寿命预测模型.最后,将采用所提方法与ISO281:2007方法和统计学方法得到的滚动轴承疲劳寿命进行对比分析.结果表明:该方法是一种有效、可行的疲劳寿命预测方法,当可靠性R大于0.93时,其接触疲劳寿命相对误差比ISO281:2007方法更小.