弯曲疲劳载荷下曲轴剩余强度的简化试验模型
用ANSYS进行曲轴弯曲疲劳试验与数值计算
ｌ Ｃ 仰／ ｃ Ａ Ｍ ／ ｃ Ａ Ｐ Ｐ 应 用
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 机床部件 优化设计
青海 华 鼎 重 型 机床 有 限 责 任 公 司 研 究 所 （ 西宁 ８ １ ０ １ ０ ０ ） 夏 健 康 胡 晓梅
７ ８ ；
却
参 禹 冷 肛
“ Ｊ¨ Ｉ 。 ０ Ｉ Ｉ … “ ．一 ’ ０ Ｉ Ｉ Ｉ ¨ ‘ ’ Ｉ Ｉ … ＿ ’ ・ ｜ ＿ Ｉ Ｉ ｌ ＿ ｌ ¨ ｌ 。 Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ 一 。 ‘ Ｉ ｂ Ｉ ・ ＿ ｌ ¨ ｝ ・ … Ｉ ｌ ‘ ’ Ｉ Ｉ ＿ ｌ ¨ ＿ －… ｌ Ｉ “Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ … … ・ ＿ ｌ ¨．
由于过 于保 守 ，致使 产 品设 计 制造 成 本 过 高 ，性 能
难 以达到 最 佳 。因 此 ，为 了进 一 步 提 高 我 国数 控 机
果 的取得 就 是 通 过 改 变 设 计 变 量 的 数 值 来 实 现 的 ，
对 于每一 个 设 计 变 量 都 有 上 下 限 ，用 户 必 须 规 定 中的每 个 元 素 （ ＝１ ，２，… ，ｎ ） 的最 大 值 、最 小
Ｉ
？ ｇ （ ）＝ｇ （ ， ２ ， …， ， ） ， （ ｉ ＝ｌ ， ２ ， …， ）
【 Ｘ＝（ ｌ ， ２ ， …， ）
式中， Ｆ （ Ｘ）为设 计变 量 的 目标 函数 ； 为设计 变 量 ，
图 １
３ ．实例分析 （ 床身优化分析 ）
做优 化设 计 时 ，首 先 要 选 定 目标 函数 。 针 对 机
合 ，特别 是 在 曲轴 的设 计 阶段 ，可 以 避 免 了 试 验 研 究需 要花 费 的大 量 时 间 和 物 资 消耗 ，提 高 了 曲 轴设 计 准确性 ，为强化 曲轴疲 劳 寿命提 供 了可靠 的依 据 。
夹芯复合材料T型接头弯曲疲劳损伤机制及剩余强度试验研究
夹 芯 复 合 材 料 Ｔ型 接 头 弯 曲疲 劳 损 伤 机 制 及 剩 余 强 度 试 验 研 究
周 晓松 ，梅志 远 ，张焱 冰
（ 海 军 工 程 大 学舰 船 工 程 系 ，４ ３ ０ ０ ３ ３ ，武 汉 ）
摘要 ：为 了解 夹芯 复合材 料 Ｔ型接 头在 弯曲疲 劳载荷 作 用下 的损 伤 特征 模 式 及 剩余 强度 特 性 ， 以 疲 劳加载 试验机 和 万能材 料试 验机 为测 试 平 台， 开展 了该型 接 头 的 弯 曲疲 劳试 验 以及 疲 劳加 载 前
第５ １ 卷
第 ９期
西 安 交 通 大 学 学 报
Ｊ ｏＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ ’ ＡＮ Ｊ Ｉ ＡＯＴＯＮＧ ＵＮ１ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ
Ｖｏ １ ． ５ １ ＮＯ ． ９
Ｓｅ ｐ． ２ ０１ ７
２ ０ １ ７年 ９ 月
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ７ ６ ５ ２ ／ ｘ ｊ ｔ ｕ ｘ ｂ ２ ０ １ ７ ０ ９ ０ １ ８
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｂｅ ｎｄ ｉ ｎｇ Ｆａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ Ｄａ ｍａ ｇ ｅ ａ ｎｄ
Ｒｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ Ｓ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｃ ｈ Ｔ 。 Ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ
ＺＨ ＯＵ Ｘｉ ａ ｏ ｓ ｏｎ ｇ， Ｍ ＥＩ Ｚｈｉ ｙ ｕａ ｎ， ＺＨ ＡＮＧ Ｙａ ｎ ｂｉ ｎｇ
（ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｎａ ｖ ａ ｌ Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｎａ ｖ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｗ ｕｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ０ ３’Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
卢晨霞_弯曲工况下车轮强度疲劳分析方法对比
Fp
T kd ，其
中 T 为螺栓的拧紧扭矩，k 为汽车常用拧紧扭矩系数，d 为螺栓的螺纹直径。在加载轴的自由端沿 y、z 方
M M sin(t)N,Fz cos(t)N 。 L L
Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集
图 4 模型 3、4、5 弯曲工况分析边界条件
模型 1
模型 2
模型 3
模型 4
模型 5
图 5 弯曲工况下应力云图
Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集
3.2 疲劳分析结果
考察轮辐拉伸位置、通风孔附近的疲劳寿命如下图 6 所示。
图 6 弯曲工况下疲劳寿命云图
3.3 分析结果汇总
表 2 车轮强度与疲劳分析结果汇总表
通风孔附近 模型名 模型描述 壳单元离散，不考 虑接触与预紧力 体单元离散，不考 虑接触与预紧力 壳单元离散，考虑 模型 3 预紧力，用接触对 模拟接触 壳单元离散，考虑 模型 4 预紧力，GAPUNI 模拟接触 体单元离散，考虑 模型 5 预紧力， 用 GAPUNI 模拟接触 237 339 无 13530 374 2.47% 287 350.7 0.07% 17600 359 0.94% 288 350.7 0.07% 14170 367 1.73% 最大应力 （MPA） 模型 1 模型 2 289 240 轮辐拉伸 位置最大 轮辐拉伸 位置等效 轮辐拉伸位 置疲劳寿命 （次） 9496 10430 螺栓安装面 最大应力 （MPA） 372 388 螺栓安装 面等效塑 性应变 2.29% 3.88%
6 参考文献
[1]徐石安.汽车构造-底盘工程[M]. 北京：清华大学出版社，2011:244-248. [2]乘用车车轮性能要求和试验方法. GB/T 5334-2005
汽车发动机曲轴扭转疲劳试验方法研究
６ ７ ８ ９
０ ． ０ ４ ７ ６ ０ ． ０ ５ ４ １ ０ ． ０ ５ ９ ８ ０ ． ０ ６ ５ ０
１ ３ １ ４ １ ５ １ ６
０ ． ０ ８ ２ ７ ０ ． ０ ８ ６ ６ ０ ． ０ ９ ０ ３ ０ ． ０ ９ ３ ９
１ ０
，
５ ％１
１
２ ８ ｏ ０ ６ ． ｏ ０ ５ ． ８ ９ ６ ． ０ ４ ５ ． ９ ８ ０ ． ０ ７ ４ １ ． １ ≤３（ ＯＫ） ２
３
２ ７ ０ ０ ６ ． ２ ９ ６ ． １ ２ ６ ． ０ ６ ６ ． １ ７ ０ ． １ １ ５ ２ ． ６ ≤３（ ０ Ｋ ）
误 差 ≤５ ％。
．
表 ７ 子样 大 小 与 变 异 系数 的关 系
（ 存活率 ５ ０ ％， 置信度 ９ ５ ％， 相对误差 ≤５ ％）
∑ ｓ
Ｍ一 １ ＝—— 上Ｌ ＝２ ３ ６ ７ Ｎｍ ＝２ ３ ６ ７ Ｎｍ
ｎ
有 效数 据 （ 对） 数 变异 系数 有 效数 据 （ 对） 数 变 异 系 数 ｎ 最 大值 ｎ 最大 值
轻 型汽 车技 术
２ ０ １ ５ （ ５ ／ ６）
表 ５ 某 １ ． ５ Ｌ乘 用 车 曲轴 样 品 升 降 图
试 验测试 ６ ９
扭 矩
Ｎｍ ｌ ２ ３ ４ ５
序
６
号
７ ８ ９ １ Ｏ １ １ １ ２
２ ５ ０ ０ ２ ４ ０ ０ × × ｏ
ｋ １ ． ０ ６ ３ １ ． Ｏ ５ １ １ ． Ｏ ４ ２ １ ． ０ ３ ６ １ ． ０ ３ １ １ ． ０ ２ ８ １ ． Ｏ ２ ５ １ ． Ｏ ２ ３ １ ． Ｏ ２ １ １ ． Ｏ ２ ｏ
高速铁路钢轨的弯曲疲劳寿命预测模型
高速铁路钢轨的弯曲疲劳寿命预测模型随着高速铁路的发展，钢轨在铁路交通中扮演着至关重要的角色。
然而，由于受到列车荷载的作用，钢轨存在着疲劳和变形的问题，这对铁路的安全和运行效率带来了挑战。
因此，对于高速铁路钢轨的弯曲疲劳寿命进行准确预测，对于确保铁路安全和降低运营成本具有重要意义。
弯曲疲劳是钢轨常见的疲劳失效模式，即在承受列车荷载和温度变化的作用下，钢轨会发生弯曲变形，导致应力集中、裂纹的形成和扩展，最终引发断裂失效。
因此，构建合理的钢轨弯曲疲劳寿命预测模型有助于监控和评估钢轨的寿命剩余，从而及时采取维护和更换措施，保障铁路的安全运营和持续发展。
在开发钢轨的弯曲疲劳寿命预测模型时，需要综合考虑多种因素，包括材料特性、几何形状、列车荷载、环境温度等。
首先，钢轨的材料特性包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等，对于疲劳寿命的预测具有重要影响。
其次，钢轨的几何形状，如曲率半径、截面形状等也会对疲劳寿命产生影响。
另外，列车荷载的频率、振幅以及作用时间，以及环境温度等因素也需要被考虑进来。
基于上述因素，我们可以利用数学模型和实验测试数据来预测钢轨的弯曲疲劳寿命。
一种常用的预测模型是基于Miner线性累积损伤规律的方法。
该方法假设在多个循环载荷的作用下，钢轨的疲劳寿命取决于载荷循环数之和与材料疲劳极限之间的比值。
通过测量并积累各个循环载荷的作用次数，计算出累积损伤指数，当损伤指数超过1时，钢轨即达到失效状态。
这种方法相对简单，但假设极度严苛，不考虑载荷的大小和频率对疲劳寿命的影响。
为了提高预测模型的准确性，一些研究者进一步开发了基于有限元分析和机器学习的预测模型。
有限元分析是一种数值模拟方法，可以建立钢轨和列车荷载的复杂模型，通过计算和分析钢轨的应力分布、裂纹的扩展路径等，预测钢轨的寿命。
机器学习则是一种基于数据和统计的模型，通过训练算法来学习钢轨的疲劳特性，预测其寿命。
这种方法基于大量的实验数据，可以更准确地考虑多种因素的影响，并进行优化和预测。
铝合金轮毂弯曲疲劳试验的有限元模型
接触的模型．
关 键 词 ： 合 金 轮 毂 ；弯 瞄疲 劳 试 验 ；有 限元 模 型 ；螺栓 预 紧 ； 触 分 析 铝 接 中图 分 类 号 ： ２ ； ６ ． ４ ＴＨ １ ３ Ｕ ４ ３ ３ ３ 文献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ６７ ４ ２ ｌ ） ２０ ２ — ４ １ ０ ５ Ｘ（ Ｏ １ ０ — １ ００
ｂ ｎ ｈ ｔ ｓ ｓｔ ｔ ｍ ｕｓ ｅ ｐ ｓ ｅ ｅ ｃ ｅ ｔ ｈａ ｔ ｂ ａ ｓ ｄ，ｔ ｈｉｈ ｔ ｅ ｔ ｉｌｃ ｓ ｉ ｇ ｗ ｈ ｅ ｎ ａ ｓ ａ ｌｂ ｔ ｈ ｂ ｓｓ ｗ ａ ｔ ｏ ｗ ｃ ｈ ｒａ ａ ｔｎ ｅ ｌｏ ｍ ｌ ａ ｃ ａ ｉ ｓｐｕ ．
（ ．Ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｅ ｈ ｎｃ ｌＥ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｙａ ｓ ａ ｉｅｓｔ １ ｃ ｏ ｌ ｃ ａ ｉａ ｎ ｉｅ ｒｎ ｏ ｎ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒｉ ｙ，Ｑｉｈ ａ ｇ ａ ６ ０ ４，Ｃｈｎ ； ｎ ｕ ｎ ｄ ｏ０ ６ ０ ｉａ
２ Ｓｃ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｈａ ｉａ ｎ ｅ ｔｉａ ． ｈｏ ｌｏ ｃ ｎｃ ｌａ ｄ Ｅｌｃ ｒｃ ｌＥｎｇｉ ｅ ｉ ｎｅ ｒｎｇ， Ｘｉ ｉ ｇ Ｃｏｌｅ ｎｘａｎ ｌｇｅ，Ｘ ｉ ｉｎｇ ４５ ０ ｎｘａ ３０ ０，Ｃｈｉ ｎａ；
３ Ｓ ｈ ｏ ｆＡｒ ａ ｄ Ｄｅ ｉｎ，Ｙａ ｓ ａ ｉ ｅ ｓｔ ． ｃ ｏ ｌ ｔ ｎ ｓｇ ｏ ｎ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｙ，Ｑｉ ｈ ａ ｇ ａ ６ ０ ４，Ｃｈ ｎ ） ｎ ｕ ｎ ｄ ｏ０ ６ ０ ｉａ
汽车车轮动态弯曲疲劳试验的有限元模拟
汽车车轮动态弯曲疲劳试验的有限元模拟本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！汽车车轮是汽车的重要组成部分，承受了来自汽车的全部重量，它的可靠性直接影响汽车的安全行驶以及人的生命安全。
为了保证它的安全，国家对它出厂前需要通过的试验进行了规定，分别为动态弯曲疲劳试验、动态径向疲劳试验和冲击试验。
做这些试验需要轮毂产品和专用设备，增加了成本，同时还延长了产品的设计周期。
近年来，随着NX NASTRAN,ANSYS 等分析软件的发展、应用，通过计算机技术来模拟上述三个实验，将模拟分析结果作为设计的初始条件，可降低设计周期和实验成本，深受汽车企业欢迎。
车轮主要是由轮毂和轮胎组成的，而动态弯曲疲劳试验中只对轮毂进行了考察。
动态弯曲疲劳试验模拟了汽车行驶过程中受到弯曲力矩的情况，并且轮毂发生疲劳破坏的最主要原因就是弯曲疲劳，因此对它的研究显得尤为重要。
1 轮毂的三维建模轮毂主要是由轮辋和轮辐组成的，轮辋是轮毂上与轮胎接触的部分，文献[1]对它的尺寸做了规定，轮辐是与车轴实施安装连接，支撑轮辋的车轮部分。
轮辐部分是影响轮毂重量和强度的重要部分，它的尺寸和形状没有统一的标准。
轮辐的设计主要是从轮板数量和轮辐形状两个方面考虑，在设计中辐板数量影响轮毂的外观、强度、通风性、加工难易等，常用的有五辐、七辐、八辐、十辐等，而轮辐形状有星型、Y 型、V 型等。
2 动态弯曲疲劳试验根据国家标准，试验时轮毂承受一个与之相对旋转的弯矩。
本文采用轮毂旋转加载方式如图 2 所示，为了对车轮施加弯矩，以规定的m 到m距离(力臂)处施加一个平行于车轮安装面的力。
本文选用的力臂长L 为m，确定应力最大位置时是让轮毂在一固定不动的弯矩下旋转，从而找出轮毂旋转过程中应力最大的位置，然后以此位置的载荷和约束为基础进行疲劳分析。
3 弯曲疲劳试验有限元模拟最大应力位置的确定依据动态弯曲疲劳试验的要求，如图 2 所示，轮毂被紧固在试验装置的面上，装置上的夹具夹紧轮毂的轮缘，所以在对轮毂施加约束时，应在轴一侧轮辋外缘处施加固定约束，以此来固定它的 6 个自由度。
汽车发动机曲轴疲劳试验方法[1]
![汽车发动机曲轴疲劳试验方法[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/ec70c968a98271fe910ef97e.png)
汽车发动机曲轴疲劳试验方法曲轴是汽车发动机的重要部件，无论是在产品开发阶段还是在生产检验阶段，都要求对曲轴的疲劳性能进行检验。
在发动机实际运行过程中，曲轴所承受的载荷主要是弯曲／扭转复合载荷，弯曲疲劳破坏是曲轴失效的最常见形式，而在发动机输出功率较大、曲轴承受扭矩较大的情况下，扭转疲劳破坏则成为主要失效形式。
在多年探索曲轴疲劳试验的基础上，国内外形成了弯曲和扭转疲劳试验的多种方法，采用了不同的评价指标，对曲轴的可靠性进行了充分研究和探索。
尤其是在国外，许多试验方法简便、快捷且有效，具有借鉴和推广价值。
在国内曲轴扭转疲劳试验方法尚属空白的情况下，我公司进行了深人研究，目前已形成曲轴扭转疲劳试验能力，并摸索出了几种试验方法，可以实际应用于产品开发和生产检验。
1、曲轴弯曲／扭转疲劳试验考察目标鉴于曲轴失效的主要形式通常为单纯的弯曲疲劳破坏或扭转疲劳破坏，同时考虑设备的能力及考察的准确程度，在对曲轴进行疲劳试验时，通常是进行独立的弯曲疲劳试验或（和）扭转疲劳试验。
但是，无论进行哪种试验，采用哪种标准（规范、方法等），一般情况下，考察的性能指标主要有以下几种。
a.在50%存活率下的弯曲／扭转疲劳极限及安全系数。
b.测定弯曲／扭转S-N曲线。
c.在某一弯矩／扭矩下的疲劳性能。
d.测定圆角应力。
e.常规性能检验，包括化学成分、金相组织、表面处理、强韧性以及疲劳试验前后的探伤检验等。
2、曲轴弯曲疲劳试验方法2.1试验设备目前从设备原理上分，国内外应用的曲轴弯曲疲劳试验设备主要有电磁激振式、机械式两大类，而电磁激振式曲轴疲劳试验机的应用最为广泛。
与机械式曲轴疲劳试验机相比，电磁激振式曲轴疲劳试验机的电耗功率小、设备能力高、指示精度高、判断试验件的破坏程度较为灵敏。
电磁激振式曲轴疲劳试验机主要由电控系统、机械谐振系统两大部分构成。
电控系统主要由功率放大器、函数发生器、计数器、动静态电阻应变仪等构成。
机械谐振系统主要由激振器、龙门架、振动摆体等构成。
曲轴的疲劳和模态分析
∃p ——圆角弯曲形状系数, 由公式求得 ∃p = 1. 770 2 ∃1—— 因 圆角半 径过小 引起 的固有 应力集 中系 数, 查参考文献[ 6] 得到 ∃1= 2. 2 ∃2——总应力不均匀度系数, 由下式确定:
∃2 = ∃p / ∃1 = 0. 805 这里近似取: K = ∃2= 0. 805
n=
-1
Kk !∀
a+
#
m
=
240. 23
69.
91
×
1. 1.
55 45
× ×
0. 0.
8 05 7 02
+
0. 333 3 × 36. 92
= 2. 45
考虑到多缸发动机曲轴一般扭转振动以及动载荷
r
2=
2. 1 ×
60 192
×(1
+
0. 3125) × 0. 06
×
(
2
800 × 60
2
)2 =
333 3. 4 N
( 2)
Pr2 =
mjz ( 1 +
R L
)
r
2=
1. 83 × 1. 312 5
×
0.
06
×
(
2800 × 60
2
)2 =
12390. 1 N
( 3)
3) 连杆大头的旋转惯性力 P r 3:
2003 年第 5 期
·25·
设计与计算
一种大缸径发动机曲轴非对称弯曲疲劳试验方法[发明专利]
![一种大缸径发动机曲轴非对称弯曲疲劳试验方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f41565ccccbff121dc368399.png)
专利名称：一种大缸径发动机曲轴非对称弯曲疲劳试验方法专利类型：发明专利
发明人：侯晔星,闫伟,张丽强,狄建兵,马宁,韩文刚,王昊
申请号：CN201510934726.7
申请日：20151214
公开号：CN105388008A
公开日：
20160309
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种大缸径发动机曲轴非对称弯曲疲劳试验方法，包括如下步骤：1)获取在规定拉压试验载荷下连杆轴颈圆角处的应变值；2)通过标定试验获得试验加载载荷值；3)使用得到的试验加载载荷对被试的连杆轴颈圆角进行疲劳试验。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：本发明能够在中小载荷试验机(<1000kN)上完成大缸径发动机曲轴的非对称弯曲疲劳试验，并可以提高试验效率；操作方便，试验周期短，试验成本低。
申请人：中国北方发动机研究所(天津)
地址：300400 天津市北辰区永进道96号
国籍：CN
代理机构：天津滨海科纬知识产权代理有限公司
代理人：马倩倩
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CAE-曲轴疲劳计算分析示例
Hale Waihona Puke 活塞疲劳-曲轴疲劳分析计算示例
图1 单拐曲轴三维实体模型图
这是一个发动机单拐曲轴的三维模型，要计算曲轴因承受来自活塞（经连杆）的气压力和惯性力引起的疲劳寿命分布。
活塞疲劳-
曲轴疲劳分析计算示例
图2 单拐1/4曲轴三维实体模型图
为了简化计算，采用单拐1/4曲轴的模型，本模型已被参数化，曲轴的几何参数可以在一定范围内改变，并自动建模。
活塞疲劳-
曲轴疲劳分析计算示例
图3 1/4曲轴分网图
这是该曲轴模型由ANSYS程序自动进行FREE网格划分的例子。在连杆轴径圆角和主轴径圆角处网格被局部加密。
1/4曲轴分网轴侧图
1/4曲轴分网正投影图
活塞疲劳-
曲轴是内燃机承受机械负荷最重要的零部件，曲轴在交变载荷的作用下很容易产生疲劳，因此曲轴也是经常有必要进行CAE工程分析的零部件之一。本例曲轴的几何形状对称，所以可以用1/4模型进行分析。以下介绍曲轴的应力分析结果。应力单位为兆帕(MPa)。
活塞疲劳-
小结曲轴在爆发压力和惯性力交变作用下产生疲劳，由图5可见，疲劳一般发生在连杆轴径或主轴径圆角处，但连杆轴径更加危险，这和实践经验是一致的。ANSYS疲劳模块可以进行疲劳寿命分析，给出寿命分布云图。用此软件可对零件的多种设计方案进行比较，从而选择优化方案。
曲轴疲劳分析计算示例
曲轴疲劳分析计算示例
活塞疲劳-
图4 曲轴等效应力分布云图
曲轴疲劳分析计算示例
由图可见，该曲轴的等效应力（VON--MISES应力）最大值约为300兆帕，其值，主轴径圆角略大于连杆轴径圆角。
活塞疲劳-
曲轴疲劳分析计算示例
对分析计算结果的初步分析：曲轴最大主应力虽已超过疲劳极限，但未必发生疲劳破坏，因为此处的应力幅尚未达到疲劳极限，本例经疲劳分析，证明了这一点。图5的寿命分布图是将载荷放大后得到的结果。本曲轴主轴径圆角处第三主应力（σ3）绝对值最大值比连杆轴径圆角处第一主应力（ σ1）最大值大。从等效应力——即冯-密塞斯（ σ Von-mises ）应力 （图4）看，也是主轴径圆角处大于连杆轴径圆角处；但从疲劳寿命分布云图（图5）看，还是连杆轴径圆角更加危险，这是因为连杆轴径以拉应力为主，而拉应力的危害比压应力大得多。
I-DEAS车轮弯曲疲劳分析教程
汽轮弯曲疲劳分析教程疲劳分析是静力分析的后处理，因此，在做疲劳分析前，应先对摩轮（汽轮）做静力分析。
对于弯曲疲劳分析，可在静力分析是加两组互相垂直的载荷，分别命名为load set 1和load set 2，并加入同一结算集。
疲劳分析的关键是要模拟出真实试验过程的运动情况，对于汽轮弯曲试验，其过程不同于摩轮，可将其看成力载荷延螺孔周边做周期运动，因此，其载荷的比例函数也与摩轮的正弦函数不同。
我们可以在做静力分析时添加4组（正交的四个方向）独立的载荷，每个载荷在一个周期内各作用四分之一周期，从而模拟该试验的过程。
当然，载荷加得越多，结果也越精确。
进行疲劳分析的过程大致如下：（1）建立每个载荷集的比例函数，其定义如下，即其中的F(t)。
载荷为静力分析中载荷集的缩放：L(t)=l*F(t)F(t)为比例函数，l为边界条件中的载荷集，L(t)为加载历程，对于弯曲试验，可令F(t)为正弦函数。
函数的设置选择creat static function命令，如下图：点击该命令后，会出现菜单，点击菜单中的keyboard选项，然后点击even，在提示栏里输入0，代表函数从0开始起作用（如图）：然后输入步长1：最后，输入函数的总数据点数，默认1024，数据点越多，你所描述的函数越精确：接着，系统要求你输入函数的值了，比如，x=0时，函数值为1，那就输入1，直到输完21个点的值，然后保存该函数到任意的文件中：可以用下面的命令察看函数的图：对于汽轮的其他三组载荷可分别设置如下：（2）建立疲劳事件，和动态响应一个命令点击第一个问号，将每个载荷集依次选中加入事件中；然后对每一个载荷集，点击第二个问号，选择其对应的加载函数。
（3）Fatigue tools里面将I-DEAS的材料库调入，如下：（4）评估疲劳损伤/寿命各点疲劳寿命与额定寿命比值输入额定循环次数可显示各点的疲劳寿命以上所有设置好之后点击进行评估就可以得出结果了，关于结果的含义可以参考Tutorial里面对应的帮助练习来看。
元件疲劳可靠性估算的剩余强度模型
Π a (n ) F
( 6)
由于 a ( n ) 是 n 的单调增函数 ( 如图 3 ) , 所以 “突然死亡” 金属材料的剩余强度 R ( n ) 本质上是 式的, 即 c> 1。
其边界条件, 剩余强度曲线应有以下特性: ①R ( 0) = Ρb , 端点边界条件, 剩余强度的初始值为静 强度; ②R ( 1 ) = S m ax , 端点边界条件, 在疲劳破坏 时剩余强度为疲劳载荷峰值; ③dR ( n ) d n 然死亡” 特点。 目前已有一些学者对剩余强度作了研究。 由 于从材料缺陷本身去定量研究 R ( n ) , 目前尚有极 大的困难, 所以一般以实验研究为主。满足上述 4 点的模型可写出很多, 但下式是简单合理的 c R ( n ) = R ( 0) - [ R ( 0) - S ] n N
2 剩余强度 R ( n ) 的描述
所谓剩余强度是指元件在使用一段时间后, 该元件还具有的抵抗外载荷的能力。 它不仅与载 荷的循环数 n 有关, 而且还与加载的应力水平有 关, 即
R (n ) = f (n , S )
图 2 剩余强度退化规律
式中: K I 为含裂纹元件的应力强度因子; S 为载 荷; a = a (n ) 为裂纹长度, 是加载次数 n 的单调升 函数; F 为几何修正因子。 当含裂纹元件的应力 强度因子 K I 达到材料的断裂韧性 K IC 时, 元件断 裂, 此时的应力 S 即为剩余强度 R (n ) 。 由式 ( 5) 得
R ( n 21 ) = R ( 0) -
式中: g N ( n S ) 是在给定载荷 S 下疲劳寿命 n 大 于 N 的条件概率密度函数 (p. d. f. ) ; f S ( s N ) 是 指定疲劳寿命 N 下的疲劳强度大于 S 的条件概 率密度函数。 通常 g N ( n S ) 可通过疲劳试验得到。 由此可求出在 n N = 1 时剩余强度的分布 m (1) - 1 m ( 1) r r f R ( r 1) = exp b ( 1) b ( 1) b ( 1)
汽车变速器轴类零件疲劳仿真及剩余寿命预测方法研究
ｂｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ
ａ
ｒｅ－ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ．Ａｍｏｎｇ ｔｈｅｓｅ ｒｕｌｅｓ，ｔｈｅ ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｌｉｆｅ ｏｆ ｐａｒｔｓ ｉｓ
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Ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｔｙｐｅ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｇｅａｒ ａｘｉｓ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔａｒｇｅｔ．Ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
ｐｒｏｂｌｅｍ，ｉｎ
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ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
ｗｉｔｈ ｇｒｅａｔ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｖａｌｕｅ，Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈａｔ ｓｏｍｅ ｐａｒｔｓ
ａｎａｌｙｓｉｓ
插图清单
图１．１废旧汽车零部件循环再利用基本流程图…………………………．．２ 图１．２再制造各阶段所占比重…………………………………………………………．４ 图１．３产品全寿命周期中再制造位置图…………………………………………５
图２．１ ５档手动变速器……………………………………………………………………．１２
ｅｖｅｎ ｃａｎ
ｃａｎ
ｂｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｎｄ ｓｔｉｌｌ ｌａｃｋ ｏｆ
ｏｒ
ｒｅ－ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ，ｓｏｍｅ
ｂｅ
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ｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｂｕｔ ｎｏｗ ｗｅ
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弯曲疲劳下碳纤维复合材料的剩余模量研究
弯曲疲劳下碳纤维复合材料的剩余模量研究谢俊;于洪浩;冷利;张罡【期刊名称】《纤维复合材料》【年(卷),期】2024(41)1【摘要】碳纤维复合材料具有优异的力学性能,在航空航天及地面交通运输领域得到了广泛的应用。
应用在车辆上的碳纤维复合材料在车辆长时间的行驶过程中,会受到交变载荷的作用,导致其性能下降从而影响复合材料的使用寿命。
本文选用692-3K型环氧树脂为基体,24K-T300碳纤维为增强体,采用VARTM的方法制备碳纤维树脂基复合材料板,对三种不同铺层层数的复合材料板进行静态弯曲试验,得到在6层铺层下的极限弯曲应力为572.9 MPa。
采用20Hz频率和50%载荷水平对复合材料进行三点弯曲疲劳试验,探究了复合材料在循环周次逐渐增加的过程中的剩余模量变化。
随着循环周次的增加,弹性模量呈现先降低再升高的趋势,然而循环周次进一步的增加并没有导致弹性模量升高,反而导致下降。
这表明循环周次对弹性模量存在影响。
进一步研究发现,复合材料内部存在部分尚未完全固化的树脂,推测这部分未固化树脂在疲劳循环过程中吸收热量开始固化从而修复了疲劳循环过程中产生的微裂纹,这是导致弹性模量出现先下降后上升趋势的原因。
【总页数】6页(P30-35)【作者】谢俊;于洪浩;冷利;张罡【作者单位】沈阳理工大学【正文语种】中文【中图分类】TB3【相关文献】1.夹芯复合材料T型接头弯曲疲劳损伤机制及剩余强度试验研究2.碳纤维/环氧复合材料弯曲模量影响因素的研究3.碳纤维树脂基复合材料三点弯曲超高周疲劳实验研究4.等幅疲劳荷载作用下超高韧性水泥基复合材料弯曲疲劳寿命试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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中图分类号 ： Ｋ ２ Ｔ ４７
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： ０ ０１９ （０６０ —７２０ １０ ｅ ｔｇ ｔ ｎ ｈ ｓ ｄ ａ ｔ ｅ ｇ ｈ Ｄｅ ｅ ｒ ｔｏ ｓ ｄ ｌｆ ｒ Ｉ ｖ ｓ ｉ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ Ｒｅ ｉ ｕ ｌＳ ｒ ｎ ｔ ｇ ｎｅ ａ ｉ ｎ Ｒｅ ｕ ａ ｉｙ ｏ ａ ｋｓ ｆ ｅ ｖ ｎ ｎ Ｂｅ ｄ ｎ ｔｇ ｅ Ｌｏ ｄ ｇ ｌ ｒ ｔ ｆＣｒ ｎ ｈａ ｔＳ ｒ ｉ ｇ ｏ ｎ ｉ ｇ Ｆａ ｉ ｕ ａ
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摘要 ：剩余 强度模 型在描 述试件 的动态疲 劳行 为 方 面是 一种 比较切合 实 际 的方 法。但 对 于 曲 轴这 一 类结构 较复杂 的构件 ， 行 常规 的剩余 强度 试验往 往 比较 困难， 进 为此提 出 了一种 基于简 化模
型的动 态信 息跟踪方 法 的剩余 强度试 验研 究方 法 。该模 型建 立在 对谐 振 式弯 曲疲 劳试 验 台的振 动 分析 和试 件疲 劳裂 纹扩展 的断裂 力 学分析 之上 。 为探 讨这 种 模 型 的 可行 性， 据 韧 性 材料 曲轴疲 根 劳裂 纹发展 的特 点， 立 了简化 量化 关系 并给 出了量化 分析 的实例 。 建 关键 词 ：动力 机械 工程 ；内燃 机 ；可 靠性 ；剩余 强度 ；疲 劳试验 ；曲轴
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第２ ７卷 第 ４ 期
２００６年 ７月
兵
工
学
报
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ４ １２ ．
ＡＣＴＡ ＡＲＭＡＭ Ｅ ＮＴＡＲＩ Ｉ
Ｊ１ ２ ０ ｕ． ０ ６
弯 曲疲劳载荷下 曲轴剩余强度 的简化试验模型
周迅，俞 小莉， 李迎
（ 浙江大学 机械与能源工程学院，浙江 杭州 ３ ０ ２ ） １０ ７
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