高强度螺栓是MW级风电机组轮毂法兰与主轴法兰之间重要连接部件。针对其疲劳损伤分析,基于VDI2230高强度螺栓设计准则,首先提出并建立了以等效梁模拟主轴法兰螺栓连接的疲劳损伤有限元模型,同时验证了等效梁模拟螺栓连接的正确性。最后依据Eurocode3规范、Palmgren-Miner线性累积损伤理论对主轴法兰高强度螺栓连接疲劳损伤进行了计算。分析结果表明,螺栓在20年设计寿命中,不会发生疲劳失效。论文的研究成果为高强度螺栓连接建模与疲劳失效分析提供参考依据,具有一定的工程应用价值。

为了探究风电叶片粘接结构疲劳失效过程中的损伤演化规律,需要构建相应的理论模型来对该过程进行更为直观准确的表达,首先从宏观唯象的角度入手,基于风电叶片粘接结构中复合材料层合板以及粘接层在疲劳载荷作用下的刚度退化规律,分别建立层合板以及粘接层的刚度退化模型。然后根据风电叶片粘接结构的刚度退化规律,利用刚度分布系数将层合板与粘接层刚度退化模型相结合,建立粘接结构的刚度退化模型。案例分析表明,与现有粘接结构刚度退化模型相比,所建模型精度更高,能更加合理地描述粘接结构在疲劳失效过程中的损伤演化规律。

为了快速获得准确的加速因子，在对Palmgren—Miner疲劳累积损伤原理和随机振动宽、窄带应力作用下累积损伤分布特点研究的基础上，推导出随机振动应力作用下的加速因子计算方程，以此作为加速寿命方程同时结合加速寿命试验理论，设计并实施了样件的加速寿命试验。通过对试验数据的weillbull模型验证和最小二乘数据处理，获得了样件材料的振动加速因子。该试验方法为其他材料的加速因子的试验获取和环境振动试验条件的制定提供实践和理论指导。

文章针对某项目在制动系统开发过程中出现密封圈疲劳失效的问题,运用CAE仿真方法对疲劳失效的设计进行强度分析,再现了疲劳失效的位置。根据对CAE仿真结果的分析,优化改进密封圈槽的设计,改进后的设计通过台架疲劳试验验证,疲劳性能得到了明显提升。由此可见,建立可靠的CAE仿真分析模型可以有效降低产品开发过程中的盲目性,减少试验的数量,缩短产品的开发周期。

往复压缩机运行时其气缸承受的交变载荷极易在缸内产生裂纹,导致气缸失效。对某失效气缸进行了有限元分析及宏观和微观检测。分析和检测结果表明:如果气缸内壁存在初始裂纹,其寿命会大大降低,使原本满足设计要求的气缸在短时间内因裂纹扩展而失效。

以某柴油机气缸盖为研究对象,针对其在试验过程中出现的开裂问题,利用仿真分析手段,从冷却流场、温度场、应力、变形、疲劳安全系数等多个维度对气缸盖的受力状态进行评估,以探寻导致该气缸盖失效的载荷作用机理和疲劳开裂机制。研究结果表明,仿真评估模型中疲劳安全系数最低的区域与实际使用过程中的开裂位置一致,该区域在温度载荷和气体力载荷构成的疲劳循环载荷作用下发生开裂。

针对目前基于数据驱动和机制建模的滚动轴承故障诊断方法的不足,提出一种针对疲劳故障的滚动轴承数字孪生虚拟实体模型。基于L-P疲劳失效理论,对滚动轴承全寿命周期的振动响应进行建模。在轴承五自由度非线性滚动振动模型的基础上,考虑滚动体-滚道冲击力的影响,对滚动轴承内、外圈局部缺陷模型进行改进,并提出一种滚动轴承次表面裂纹早期故障模型,从而建立了疲劳失效下的滚动轴承全寿命数字孪生虚拟实体模型。该模型可表征轴承疲劳故障的产生、发展到严重的全过程。对不同类型的轴承疲劳故障虚拟实体数据进行了分析,验证了所建模型的正确性和有效性。

液压支架油缸在服役过程中承受交变载荷,容易发生疲劳破坏,一旦油缸发生疲劳失效将会对生产安全产生不利影响。为了保证液压支架在服役过程中的安全可靠性,对现有的3种液压支架油缸材料27SiMn、30CrMo、30CrMnSi的微观组织形貌,交变载荷下的疲劳性能以及疲劳断口形貌进行研究,从而确定高可靠性油缸的材料选择标准。研究结果表明,材料光滑试样的疲劳性能存在区别,相比之下疲劳性能30CrMnSi>30CrMo>27SiMn,疲劳强度与屈服强度存在正比关系,理论上提高材料的屈服强度可以提高其疲劳性能。

为研究某汽轮机给水泵机组双联泵的失效原因,对双联泵进行解体检查,发现其轴断裂,轴承及轴上连接部件等也有不同程度的损坏。对双联泵主要受损部件进行宏观检查,对断轴的化学成分、金相组织、力学性能、断口形貌进行系统的分析,并对轴、键、轴承等部件进行了失效分析及计算。结果表明:双联泵轴承轴向预紧力过大,降低了轴承工作寿命,导致接触疲劳失效,引起轴倾斜,使得轴上转子卡住,最后轴因负载过大被扭断。研究结果为分析类似轴断裂原因提供参考。

针对柔顺机构中柔性铰链受到交变对称循环载荷的作用下,使柔性铰链最薄弱处容易产生应力集中,导致柔性铰链疲劳失效问题,以柔顺机构中椭圆型柔性铰链为研究对象,以材料力学中纯弯曲理论为基础,推导椭圆柔性铰链切口处最大集中应力计算公式;利用ANSYS仿真分析,对比验证了计算公式的准确性与可行性;在此基础上,通过引入线性回归方法,建立椭圆型柔性铰链寿命预测模型,既可以预测椭圆型柔性铰链的疲劳寿命,也可以解决疲劳失效问题。通过实例验证了该模型的正确性与有效性,可为其他类型柔性铰链的疲劳失效与寿命预测提供重要参考。