本文根据航空液压附件的工作原理,得到其活塞杆螺纹处在压力脉冲载荷工况下的截面内力,并以此为基础对该螺纹的疲劳寿命进行计算,后续的压力脉冲疲劳寿命试验结果表明,用该方法对螺纹的疲劳寿命进行评估是合理的。

完善液体火箭发动机燃气摇摆装置中增强S型波纹管组件的疲劳寿命评估方法,提高其疲劳寿命预测精度,是发展可重复使用液体火箭发动机的重要课题之一。针对多层增强S型波纹管,为了计算其液压成形后的实际寿命数据,了解成形工艺对其疲劳寿命的影响,提出一种充分考虑成形制备过程对结构不同区域几何构型和材料力学性能造成差异化影响后的波纹管疲劳寿命分析方法。该方法基于成形仿真和材料拉伸试验结果,构建实际波纹管有限元模型并进行三维仿真分析,得到其在高内压和不同摆动工况下结构危险点的循环载荷信息,并根据波纹管结构的低周疲劳失效特点采用子午向应力应变数据,以及经过平均应力应变修正的Manson-Coffin(M-C)公式对波纹管的循环寿命进行估算和对比分析。结果表明:波纹管疲劳寿命薄弱点位置和大小均与循环摆角有关;在预测计算中...

为分析气动冲击技术对长裂纹的修复效果,选取了三个裂纹长度均为100 mm以上的顶板与U肋试件,开展了气动冲击修复试验及修复后疲劳加载,并分析了微观结构变化、裂纹断面、裂纹扩展速率、应力幅等。同时,建立了相关有限元模型,基于分析结果提出了部分关键的技术参数。研究表明,由于锤击后的应力重分布,在锤击区域的两侧会产生新的疲劳源区,但具有长裂纹试件的疲劳寿命依然得到了显著的提高。气动冲击可产生可观的残余压应力,为取得最佳效果,气动冲击角度建议为70°。裂纹闭合后焊根应力呈不均匀分布,最佳的闭合深度为4 mm。在裂纹闭合深度影响的试验研究中,建议采用三点外推得到的热点应力作为评判指标。

对深海钻井隔水管的密封问题进行研究,此种密封问题的研究在国内外尚属首次,对相关的试验方法进行了研究探索。通过建立力学模型、ANSYS仿真计算,对现有情况下隔水管的密封性能进行了分析,可以获得主管与边管疲劳寿命的大至关系,并计算出在各种可能情况下运用弯曲共振试验原理所需的数据。为现实试验提供理论依据,在国产深海钻井隔水管的质量提升方面具有非常重大的意义。

某液压系统使用的大型圆柱螺旋压缩弹簧在运行20万次后发生断裂,采用断口形貌、显微组织观察,化学成分、硬度测试等方法对弹簧的断裂原因进行了分析。结果表明:弹簧的断裂为低周疲劳断裂,裂纹源区位于弹簧钢丝近表面位置的大尺寸夹杂物处;夹杂物的存在降低了弹簧钢内部的连续性,弹簧钢受到拉应力和扭转作用力时萌生裂纹,在后续服役过程中裂纹扩展,最终断裂;弹簧喷丸处理形成的硬化层深度不够,不足以抵消弹簧钢丝表面脱碳层对疲劳寿命的不利影响,导致疲劳寿命降低。

针对挖掘机液压油箱开裂问题,通过对液压油箱内部压力测试和表面应力测试,获得液压油箱内部压力和表面应力的关系,采用有限元对液压油箱进行应力分析和疲劳寿命预估,预估疲劳寿命与实际开裂时间吻合,确定液压油箱开裂的根本原因。以液压油箱表面应力和疲劳寿命为优化目标,对液压油箱结构进行优化改进,对比液压油箱改进前后应力和疲劳寿命:液压油箱应力由181.05MPa减小到72.31MPa,降幅达60.1%;最大变形量由6.55mm减小到为0.86mm,降幅达86.7%;预估疲劳寿命由2172h提高到28963h,提高13.3倍,表明加强液压油箱内部结构强度方法正确。

针对液压支架在实际使用过程中购置成本与使用成本较高的问题,提出了基于疲劳寿命的液压支架可靠性优化方法,具体是通过箱型结构受力分析、液压支架各部件强度分析、强度优化分析、参数优化及基于疲劳寿命的液压支架可靠性优化设计,最终完成了液压支架的可靠性优化。实践应用表明,优化后的液压支架在保证满足支架疲劳强度与应力要求的前提下质量得以减轻,质量下降约8.7%,降低了企业生产成本,提高了企业经济效益。

焊缝位置由于焊接残余应力的影响存在较大的应力集中,一般为机械结构的薄弱点,在受到交变载荷时容易发生疲劳断裂,导致安全事故的发生。对液压支架立柱缸体吊环扣焊缝疲劳性能进行研究,对几种不同缸体材料的焊缝结构进行疲劳测试,获得焊缝位置的疲劳寿命曲线。根据宏观裂纹位置和微观断口形貌,分析疲劳断裂机理,比较不同材料和不同机械结构焊缝的性能,寻找提高液压支架实际工作寿命的方法。

液压管路是民机液压系统的重要部件,在周期性循环压力载荷作用下,极易出现疲劳失效。通过三维软件SolidWorks建立管路的实体模型,将几何模型保存为X;格式的文件,导入有限元分析软件ANSYS Workbench,得到管路的有限元模型。对该模型进行网格划分和边界条件的施加,对管路进行静力学分析。在此基础上,根据管路的材料属性,利用Workbench中的Fatigue Tool模块进行管路的疲劳寿命分析,进而找出管路易发生故障的位置。研究结果为民机液压系统维修和结构优化设计提供了参考。

通过分析现有O形密封圈的应力、接触压力等参数分布云图，找出了复合运动中O形密封圈使用寿命短的原因是由于接触压力过大和应力分布不均所造成。设计一种新的导向部分密封结构代替旋转缸的现有密封，新密封的使用寿命较原密封的使用寿命延长了29．22％。