针对挖掘机动臂疲劳失效多发于焊缝连接处的问题,建立精细化的焊缝疲劳寿命预测模型,基于实测载荷对挖掘机动臂疲劳寿命进行分析。以某特定型号的液压挖掘机动臂为分析对象,基于载荷反演技术获得挖掘机动臂在石方和土方环境作业下的铰点载荷,对动臂焊缝部位进行精细化有限元建模,结合焊缝材料的S-N曲线以及线性MineR损伤理论,分别预测动臂焊缝部位在石方和土方环境下的疲劳寿命。分析表明,焊缝部位在石方和土方环境下最低疲劳寿命分别为5.815×105和1.160×106次,此分析方法可为同类型机械焊缝结构疲劳寿命分析提供参考。

针对舱门模型精确性低、扭力杆机构开发周期长、理论分析结果单一等问题,建立舱门的刚柔耦合动力学模型,提出有限元分析和多体动力学理论相结合的疲劳寿命预测方法,并根据扭力杆材料的疲劳特性,利用nCode软件对扭力杆进行疲劳寿命评估,有效解决舱门机构疲劳试验周期长、费用高等问题。同时搭建舱门实物平台,通过试验为所提方法提供数据支持。结果表明扭力杆机构危险部位在两侧的薄弱处,舱门结构满足设计要求,所提方法可有效缩短舱门结构开发设计周期,优化舱门结构。

35T驱动桥属于载货车大吨位桥,市场上出现轴头环缝焊开裂、本体方变圆过渡段断裂和本体加强筋处开裂等故障,经Abaqus有限元分析,确认故障原因为桥壳强度不足所致。通过刚性和强度的有限元分析、3种路况下的Fe-safe疲劳寿命分析以及加工和成本对比的两种优化方案分析,对桥壳进行了结构改进。通过桥壳总成垂直弯曲刚度台架实验,验证了有限元分析过程可信。通过有限元分析、台架实验和市场反馈,证明了结构改进的有效性,对同类产品具有一定的指导和借鉴意义。

针对液压支架应力分布不均衡、支架大部分板件的强度都没有达到屈服极限等问题,提出基于Hyperworks二次开发的液压支架等强度设计方法。以典型单元的应力强度比标准差最小为优化目标,对液压支架进行多工况尺寸优化设计和疲劳寿命验算,使其在满足液压支架设计准则的前提下,对原有的模型进行等强设计。结果表明,优化后液压支架主结构件在同种工况下应力分布更加均匀,同时提高了液压支架的疲劳寿命,为液压支架的设计研究提供理论和数据支撑。

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型,提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法,并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序.利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析,并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力.运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命,分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响.对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明,较高冰速下平台动力响应较小;自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因.计算结果与现场观测情况一致,这进一步验证了新计算方法的可靠性,为平台冰激疲劳设计提供了依据.

文章建立液压变桨执行机构有限元模型,通过静力学分析得到液压缸与活塞杆的应力分布结果,动力学分析得到液压缸与活塞杆的疲劳载荷谱,将静力学、动力学分析结果及修正后的液压缸及活塞杆材料S-N曲线导入到MSC.Fatigue软件得到风力机液压变桨执行机构疲劳寿命云图。在此基础上,对一台2 MW风力机液压变桨执行机构,对比分析材料及载荷频率改变对液压变桨执行机构疲劳寿命的影响程度,并对液压缸与活塞杆最易受损位置进行了结构优化。研究结果表明,对液压变桨执行机构的设计,尤其在提高液压变桨执行机构甚至风力机整机疲劳寿命方面具有重要指导意义。

CMM2-20型煤矿用全液压锚杆锚索钻车因其具备工作压力高、动力头输出扭矩大和回转速度无级可调等优点,被广泛应用于煤矿井下开采工作面中。但其钻架的可靠性一直是其工作中的薄弱环节。通过对CMM2-20型煤矿用全液压锚杆钻车的钻架进行进行静力学有限元分析,找到钻架在推进行程中应力集中最严重的位置,和相应的应力值大小,为CMM2-20型煤矿用全液压锚杆钻车的安全使用提供理论基础。

以某快速地铁车辆的一系钢圆弹簧为研究对象,开展疲劳寿命预测分析。通过有限元软件ANSYS建立一系钢圆弹簧模型,分析它在最大工作载荷下的应力分布;通过动力学分析软件SIMPACK建立快速地铁车辆模型,得出弹簧在纵向、横向和垂向振动位移时间历程;基于Miner线性疲劳损伤理论,以一系钢圆弹簧的应力和载荷谱为输入,结合疲劳寿命分析软件FE-SAFE对一系钢圆弹簧进行疲劳寿命计算。结果表明:快速地铁车辆一系钢圆弹簧第二圈内侧为应力最大部位,最大应力1294.19 MPa,疲劳寿命约为1945942次,符合某快速地铁车辆一系钢圆弹簧实际情况。

液压挖掘机动臂是完成液压挖掘机各项功能的主要构件,直接承受各种动态工作载荷,其失效形式通常是疲劳失效,对动臂有限元分析与疲劳寿命预测具有实际意义。以某型20t级液压挖掘机为研究对象,基于Solidworks、Abaqus和FE-SAFE软件,对其动臂进行了建模、应力应变分析、疲劳强度分析研究。分析过程中,利用应力应变测量技术测得工作装置各测点的应变时间历程,经过分析处理,得到工作装置中动臂的边界条件,估算预测出了动臂各处的疲劳寿命。研究成果对其它工程机械的寿命预测有一定的参考意义。