基于耗散能的老化沥青疲劳寿命预估模型分析

为了研究老化沥青疲劳性能,以70~#基质沥青和SBS改性沥青作为研究对象,以累积耗散能为评价指标,研究了老化对沥青疲劳寿命的影响,建立了老化沥青疲劳寿命预估方程,分析了应力控制和应变控制加载模式下疲劳寿命预估方程的适用性。首先将70~#基质沥青和SBS改性沥青进行旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT),使沥青发生老化,然后采用动态剪切流变仪在应力控制和应变控制加载模式下对不同老化程度的沥青进行时间扫描试验,通过耗散能随加载次数变化关系确定沥青疲劳寿命。基于累积耗散能建立应力加载控制模式下沥青疲劳寿命预估方程,并采用预估方程计算应变控制加载模式下的累积耗散能,检验预估方程的适用性。结果表明:累积耗散能随着荷载作用次数增加呈线性积累,当累积超过沥青疲劳破坏阈值时,发生疲劳破坏;经RTFOT老化后的70~#基质沥青和SBS改性沥青疲劳寿命与累积耗散能具有较好的双对数线性关系(R0.8);当采用应力加载模式下获得的沥青疲劳寿命预估模型分析应变加载模式下沥青疲劳性能时,70~#基质沥青和SBS改性沥青累积耗散能计算值与实测值之间的误差大多在10%以内,可认为基于累积耗散能建立的沥青疲劳寿命预估方程不受加载模式的影响。     

汽车离合器可靠性统计模型

本文通过大量的统计数据分析，获得了汽车离合器摩擦片寿命的统计模型和离合器的１００ｋｍ接合次数统计模型，并应用该统计模型，证实了离合器摩擦片寿命预估理论和实际使用寿命的一致性。     

电驱动总成差速器壳体疲劳可靠性分析

对电驱动总成的差速器壳体进行疲劳可靠性分析，采用ANSYS有限元仿真软件建立差速器壳体仿真模型，计算得到其应力水平及变化规律，基于Goodman平均应力修正法及Miner线性累积损伤理论预估差速器壳体各关键部位的疲劳寿命；同时搭建疲劳耐久试验台架，对差速器壳体的疲劳可靠性进行试验验证，发现经过一定试验循环后差速器壳体轴颈部位发生断裂，与仿真预测的失效部位一致。     

某型汽车动力传动系扭振分析

动力传动系统扭转共振会造成传动系剧烈振动,引起的动态应力往往要超出正常工作应力许多,从而大幅降低相关零件的疲劳寿命,造成变速器啮合异响,严重影响到整车的行驶舒适性、可靠性和使用寿命。某车型动力传动系统发生变速器异响,为了查找异响原因,文章建立了该车型行驶状态扭转振动分析模型,通过分析表明由于该车动力传动系统存在扭转共振导致变速器异响,最终提出优化传动系参数等措施,彻底解决了该异响,为解决相关问题提供指导和参考。     

考虑车桥耦合振动的钢梁桥腹板间隙的疲劳分析

分析钢梁桥腹板间隙的疲劳问题时,其应力通常是基于疲劳荷载作用下的静应力叠加一个动力冲击系数来确定。已有研究表明:规范中的疲劳冲击系数低估了实际路面状况下的车辆动力冲击效应,往往导致腹板间隙的实际疲劳寿命低于设计寿命。基于此现状,研究了在假定的车辆和环境条件下路面的退化规律。建立了几座不同跨径的简支Ⅰ型钢梁桥和疲劳车的三维模型,通过车桥耦合振动分析,研究了实际桥面状况下车辆荷载动力效应对腹板间隙产生的应力幅冲击系数,并评估了腹板间隙的疲劳寿命。结果表明:基于腹板间隙应力幅计算的冲击系数大于传统基于应力的冲击系数;美国AASHTO桥梁规范中采用的疲劳冲击系数在路面条件较差时低估了车辆荷载动力效应。最后提出了腹板间隙疲劳评估应力幅冲击系数建议取值。     

铁路钢板梁桥疲劳及剩余寿命分析

在列车荷载作用下,铁路钢板梁桥的腹板间隙处因面外变形容易产生疲劳裂纹,影响桥梁使用安全与剩余疲劳寿命.对某铁路钢板梁桥采用ANSYS进行全桥仿真模拟,通过计算模型计算出关键部位在列车荷载下的应力历程,并与实测结果进行对比分析;并利用S～N曲线、线性累积损伤理论对各个测点的疲劳寿命进行评估.计算和分析结果表明,腹板间隙处...     

变速器齿轮接触疲劳强度分析

基于ANSYS对变速器各档啮合齿轮进行瞬态动力学分析,再结合齿轮接触理论和疲劳损伤累积理论,求得各档齿轮的接触应力大小和疲劳寿命曲线。从所求结果看出,二档和三挡齿轮啮合时接触应力不大,小于齿轮的许用接触应力,且疲劳寿命较高,满足设计要求;一档和四挡齿轮啮合时的接触应力大于了齿轮的许用接触应力,且疲劳寿命较低,不能满足设计要求。基于以上原因,利用齿向和齿廓相结合的轮齿修形方法,对一档和四挡齿轮进行了轮齿修形,从最终求得结果来看,两组啮合齿轮的接触应力均大幅度降低,同时疲劳寿命得到了提高,轮齿修形达到了很好的效果。     

车身结构中焊点疲劳寿命预估

采用焊点疲劳寿命预估方法,通过有限元分析并结合应力计算,即可计算出实际载荷工况下的焊点疲劳损伤。采用该方法对某轿车B柱结构焊点的寿命进行了预估,得出了各焊点的损伤和寿命分布情况,并预测出发生失效的部位为B柱与上横梁相交处,预测结果与实际发生的损坏部位一致。     

正交异性钢桥面板疲劳寿命设计优化研究

采用有限元计算方法,对某大桥钢桥面铺装在采用钢-UHPC超轻型组合梁优化前后的钢箱梁节段正交异性钢桥面板的主要连接接头进行了分析,研究了在轮轴荷载作用下主要疲劳裂纹的控制应力的分布特征及应力影响面,建立了较全面的荷载作用与应力效应的对应关系,并由此推算出实桥在设计疲劳荷载作用下的应力历程及相应的应力谱。针对设计疲劳寿命周期内的正交异性钢桥面板的各构造细节,根据Miner疲劳损伤累积理论计算出相应的疲劳累积损伤,并对其疲劳寿命进行评估。采用普通钢桥面铺装时,靠近顶板与U肋、U肋与横隔板连接处的主要疲劳裂纹,其疲劳累积损伤度在设计使用寿命周期内均大于1,存在较高的疲劳开裂风险。经钢-UHPC超轻量组合桥面板设计优化后,顶板与U肋连接处抗疲劳性能改善效果显著,在大桥设计寿命周期内可满足抗疲劳设计的使用要求;但设计优化对横隔板-U肋-顶板连接处的抗疲劳性能影响有限,在设计使用寿命周期内,疲劳裂纹C.5、C.6、C.6.1、C.7仍存在较高的开裂风险,需引起重视。     

江阴长江大桥钢箱梁疲劳应力特征分析

为准确评估钢桥结构的疲劳损伤状态和剩余疲劳寿命,以江阴长江大桥为背景,对该桥钢箱梁疲劳裂纹产生位置进行连续疲劳应变监测,获取应变时程数据,结合雨流计数法技术建立日疲劳应力谱;分析应力幅~循环次数分布规律;研究累积损伤度分布特征,建立损伤度分布模型,计算不同车道构造细节疲劳损伤度和剩余寿命。研究结果表明:钢箱梁顶板测点、U肋与横隔板焊接末端处、弧形缺口有效截面最小处均以压应力为主,U肋以拉应力为主;应力幅累积循环次数分布服从Weibull函数分布;疲劳累积损伤度分布服从Boltzman函数分布,顶板与U肋连接处U肋腹板沿横桥向慢车道疲劳损伤较快车道损伤大,下游车道较上游车道损伤大,其中下游慢车道U肋腹板细节疲劳损伤最大。     

准双曲面齿轮非线性振动分析

本文建立一个准双曲面齿轮单自由度非线性振动方程，方程中考虑了时变啮合刚度，传动误差和间隙，用打靶法和参数化法得到了周期解。     

定侧压混凝土双轴拉-压疲劳累积损伤试验研究

在对有限预应力混凝土桥梁结构进行损伤分析与剩余寿命估算时,为了解混凝土在双轴波动拉-压应力作用下的疲劳强度和损伤特性,通过室内小尺寸的变截面棱柱体试件的双轴疲劳试验,得到了定侧压下混凝土等幅和变幅重复荷载作用下的轴心拉-压疲劳方程和疲劳变形特性。由等幅疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了相应的损伤演化方程;依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳损伤模型。研究表明:极限疲劳割线模量衰减率可作为混凝土发生拉-压疲劳破坏的标志;用规范化的疲劳变形模量定义损伤变量,建立的损伤累积模型,用于疲劳损伤分析和剩余寿命预测时具有较高的精度。     

基于有限元方法的复合钢混凝土桥梁热点应力分析研究

通过建立复合钢混凝土疲劳危险部位焊接构件的三维有限元模型,围绕桥梁交通荷载作用下局部热点应力和疲劳损伤累积进行分析,获得合适的在役钢-混凝土桥梁关键焊接构件的疲劳损伤评价方法。研究结果表明:采用大桥有限元模型进行动力特性分析,模型计算固有频率和实测值最大误差在10%以内,计算的动力特性和设计测试阶段特性相符;钢混凝土桥梁纵向加劲桁架细节热点应力区域出现在上下弦杆与对角撑、盖板连接处,与焊缝构件最大疲劳损伤位置一致,主梁框架热应力出现在靠近公路外侧梁腹板连接处;通过线性米勒准则获得的疲劳损伤累积呈线性变化,在高周疲劳损伤初期损伤率增长较慢,后期较快,适用于在役结构疲劳寿命评价。     

A review of dynamics modelling of friction draft gear

Longer and heavier trains mean larger in-train forces and more complicated force patterns. Practical experience indicates that the development of fatigue failure of coupling systems in long heavy trains may differ from conventional understanding. The friction-type draft gears are the most widely used draft gears. The ever developing heavy haul transport environment requires further or new understanding of friction draft gear behaviour and its implications for train dynamics as well as fatigue damage of rolling stock. However, modelling of friction draft gears is a highly nonlinear question. Especially the poor predictability, repeatability and the discontinuity of friction make this task more challenging. This article reviews current techniques in dynamics modelling of friction draft gears to provide a starting point that can be used to improve existing or develop new models to achieve more accurate force amplitude and pattern predictions.     

Fatigue life prediction based on the rainflow cycle counting method for the end beam of a freight car bogie

This paper presents a system for treating of the actual measured data for load histories. The approach consists of two steps: stress analysis and fatigue damage prediction. Finite element analysis is conducted for the component in question to obtain detailed stress-strain responses. A significant number of failures occurred in a brake end beam which led to economic losses and disruption of service. The cracks appeared to be fatigue cracks caused by the dynamic load produced in the loaded bogie frame. Strain gauge data were analyzed, and fatigue cycles were calculated from this data. Rainflow cycle counting was used to estimate cumulative damage of the end beam under in-service loading conditions. The fatigue life calculated with the rainflow cycle counting method, the P-S-N curve, and the modified Miner’s rule agreed well with actual fatigue life within an error range of 2.7%~31%.     

基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况,建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程;采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型,通过与试验数据对比进行模型标定,计算了各工况下活塞温度场及应力;采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测,采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明:采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测;活塞冷却油腔位置处寿命最低,但可满足柴油机考核使用要求。     

汽车手动变速器六档设置的必要性分析

手动变速器是使用手拨动变速杆改变变速器内的齿轮啮合位置,进而改变传动比,改变发动机传到驱动轮上的转速和转矩,完成原地起步、爬坡、转弯、加速等功能。而六档的设置不仅可以提升换挡和行驶的平顺性、降低汽车的燃油消耗量、提升发动机的使用寿命,还能够更好地适应现代城市道路的实际交通现状和车主高速道路行驶的客观愿望等,因此六档(前进挡)的设置就显得尤为必要。     

动荷载作用下钢结构涂装的累积损伤机理与量化模型

为研究动荷载作用下公路钢桥涂装层与基体间的协同变形和破坏机制,开发了钢结构涂装层试件的动荷载试验系统,研究了疲劳荷载作用下涂层的破坏模式、附着力、弹性厚度、应变等随循环加载次数的发展规律。结合涂层破坏模式和发展规律,构建了涂层疲劳累积损伤度的计算模型,提出了基于损伤度的涂层破坏分级方法,并结合试验结果进行了验证。结果表明:疲劳荷载将引起涂层的附着力下降、弹性厚度降低和应变松弛,进而导致涂层出现附着破坏、内聚破坏及其组合。涂层附着损伤度是涂层损伤的主要因素,且随加载次数持续增大,当加载次数较大时内聚损伤贡献突出。试验涂装体系在22万次应力循环后附着损伤度最大为0.34,内聚损伤度最大为0.27,总损伤度达0.61,属于严重损伤。提出的损伤度模型及破坏分级方法与试验规律吻合良好,可应用于公路钢桥涂装层受动荷载作用下的寿命预测。     

Modelling polymer draft gears

This paper developed a new and simple approach to model polymer draft gears. Two types of polymer draft gears were modelled and compared with experimental data. Impact characteristics, in-train characteristics and frequency responses of these polymer draft gears were studied and compared with those of a friction draft gear. The impact simulations show that polymer draft gears can withstand higher impact speeds than the friction draft gear. Longitudinal train dynamics simulations show that polymer draft gears have significantly longer deflections than friction draft gears in normal train operations. The maximum draft gear working velocities are lower than 0.2?m/s, which are significantly lower than the impact velocities during shunting operations. Draft gears’ in-train characteristics are similar to their static characteristics but are very different from their impact characteristics; this conclusion has also been reached from frequency response simulations. An analysis of gangway bridge plate failures was also conducted and it was found that they were caused by coupler angling behaviour and long draft gear deflections.