疲勞機的案例
汽輪機轉(zhuǎn)子疲勞強度理論研究現(xiàn)狀與展望
汽輪機轉(zhuǎn)子疲勞強度理論研究現(xiàn)狀與展望
荊建平，孟光
(上海交通大學(xué)國家振動、沖擊和噪聲重點實驗室，上海200030)
摘要：對目前汽輪機轉(zhuǎn)子疲勞強度理論的研究現(xiàn)狀進行了綜述，分析了汽輪機轉(zhuǎn)子疲勞強度理論的局限性和存在
的問題，并對當(dāng)前的損傷力學(xué)理論進行了簡要的介紹，闡述了將損傷力學(xué)理論應(yīng)用于轉(zhuǎn)子疲勞強度分析的優(yōu)越性。
最后，就汽輪機轉(zhuǎn)子疲勞強度的損傷力學(xué)研究進行了展望。
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展開 案例分享：氣缸活塞的熱機疲勞分析
氣缸活塞是許多機械設(shè)備，如內(nèi)燃機、壓縮機等中的關(guān)鍵組成部分。它們長期受到機械載荷和熱載荷的周期性作用，特別是在高性能和高負(fù)載的應(yīng)用中。由于溫度的大幅度波動和復(fù)雜的載荷條件，活塞結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生疲勞損傷，這稱為熱機疲勞。熱機疲勞是一種由于熱載荷和機械載荷共同作用導(dǎo)致的損傷機制。在活塞中，溫度可能會迅速改變，導(dǎo)致材料熱膨脹和收縮。與此同時，活塞還承受著來自氣缸內(nèi)壓力的機械載荷。這種復(fù)合效應(yīng)可能導(dǎo)致活塞材料的微觀裂紋產(chǎn)生和擴展，最終可能導(dǎo)致活塞的斷裂和失效。
為了有效分析和預(yù)測氣缸活塞的疲勞情況，采用熱機疲勞模塊進行了以下分析：
1、載荷模擬：創(chuàng)建一個綜合了機械和熱載荷的真實工作環(huán)境模型，考慮活塞的工作周期和溫度波動。
2、材料特性分析：采用多溫度S-N曲線對不同溫度下的疲勞特性進行刻畫。
3、疲勞損傷預(yù)測：運用溫度插值方法來預(yù)測可能的疲勞損傷和壽命，確定潛在的故障區(qū)域。
氣缸活塞疲勞壽命云圖
了解更多疲勞分析方案：
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展開 熱機蠕變疲勞創(chuàng)建
熱機蠕變疲勞創(chuàng)建
1、搭建nCode DesignLife求解分析模塊工程項目連接，考慮熱與結(jié)構(gòu)分析結(jié)果引入，同時可以考慮其他相應(yīng)的結(jié)構(gòu)載荷，如圖2.1所示。
圖2.1
2、同時修訂DesignLife疲勞分析環(huán)境，如圖2.2所示。
圖2.2
3、對于SN或者EN求解引擎，需要配置“FEResultsImport?ResultsSet”細(xì)節(jié)設(shè)置“IncludeTemperatures”為True，熱機蠕變疲勞考慮溫度影響，如圖2.3所示。
圖2.3
4、對于同時考慮熱機蠕變疲勞以及應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞分析的疲勞計算流程，需要基于SN或者EN疲勞引擎內(nèi)部二次搭建蠕變疲勞求解引擎，同時允許對于應(yīng)力或者應(yīng)變、蠕變損傷分別監(jiān)測，如圖2.1中DataValue Display Glyph。
5、如前所訴，在應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞導(dǎo)航樹下需要添加熱機蠕變疲勞所對應(yīng)的材料、載荷通道、求解引擎、計算處理輸出等子項并進行子項菜單配置。
展開 壓氣機葉片疲勞可靠度及壽命的預(yù)測方法
壓氣機葉片疲勞可靠度及壽命的預(yù)測方法
壓氣機葉片疲勞可靠度及壽命的預(yù)測方法.rar
壓氣機葉片疲勞可靠度及壽命的預(yù)測方法.JPG
無懼高溫——Ansys nCode DesignLife進行熱-機疲勞分析詳解
介紹在Ansys Workbench平臺下，采用Ansys Mechanical & Ansys nCode DesignLife開展結(jié)構(gòu)熱-機疲勞的基本原理、方法、流程以及注意事項，并附贈相關(guān)案例DEMO。
基于ANSYS Workbench 2021R1疲勞機的模態(tài)分析 ￥50
針對疲勞試驗機的模型分析
幾何模型
有限元模型
模態(tài)結(jié)果
附件包括 workbench2021文件
混凝土/水泥/建材/金屬疲勞試驗機技術(shù)
混凝土/水泥/建材/金屬疲勞試驗機技術(shù)
參考附件資料，歐洲實驗機技術(shù)資料
混凝土/水泥/建筑材料試驗機系列產(chǎn)品
參考ＷＷＷ．ＲＵＭＵＬ．ＣＨ
ＷＷＷ．ＷＡＬＴＥＲＢＡＩ．ＣＯＭ
中國聯(lián)系人 ＬＯＸＯＦＯ＠ＹＡＨＯＯ．ＣＯＭ．ＣＮ
W B多功能動態(tài)（疲勞）材料測試系統(tǒng) (LFV)
LFV系列液壓伺服試驗機是一種通用型的、模塊式結(jié)構(gòu)的測試系統(tǒng)，可以用來和各種夾具、引伸計和不同的軟件以及各種附件進行組合，以滿足用戶的特殊要求。LFV家族有超過20種測量范圍的產(chǎn)品，測量范圍從0.2 kN 到 2000 kN以滿足以下領(lǐng)域的各種試驗、研究用途：
? 生物醫(yī)學(xué)和生物機械測試
? 復(fù)合材料測試
? 普通構(gòu)件的疲勞試驗測試
? 土和瀝青測試
? 塑料測試
? 人造橡膠測試
? 木材和紙張測試
? 混凝土測試
? 材料性能測試
? 土、瀝青、巖石三軸測試
所有的LFV成員都同時具備靜態(tài)和動態(tài)測試能力，可以進行一下各種測試項目：
? 靜態(tài)拉伸、壓縮、彎曲和剪切試驗
? 低頻疲勞試驗
? 高頻疲勞試驗
? 部件壽命試驗
通過適當(dāng)?shù)呐渲茫€用來確定以下的各種不同材料測試目的：
? 拉伸和最終強度
? 蠕變和粘彈性性能
? 彈性模量測試
? 泊松比
? 疲勞特征
? 磨損特征
? 斷裂韌度和斷裂力學(xué)
增加圍壓控制系統(tǒng)，可以完成各種材料的三軸試驗。
混凝土水泥管道試驗機.doc
展開 汽輪機零件疲勞可靠度的計算方法
汽輪機
電站系統(tǒng)工程 1995年 03期 汽輪機零件疲勞可靠度的計算方法.pdf
某型航空發(fā)動機低壓壓氣機輪盤疲勞可靠性分析
本文通過理論分析與試驗研究相結(jié)合的研究方法，就輪盤疲勞可靠性分析的方法與
可靠性模型的建立進行了深入研究，主要內(nèi)容如下：
(1)對現(xiàn)有輪盤疲勞可靠性分析的方法進行了評述，對輪盤材料進行了應(yīng)變控制的
低循環(huán)疲勞試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行了回歸處理，引入了歐文乘子法來獲得給定可靠度
和置信度的參數(shù)估計值和應(yīng)變壽命曲線。
(2)以有限元分析和標(biāo)準(zhǔn)試件疲勞試驗為基礎(chǔ)，通過有限元分析的方法，細(xì)致分析
了輪盤處于工作狀態(tài)時，葉片榫頭的接觸應(yīng)力對榫槽底部應(yīng)力狀態(tài)的影響。在詳細(xì)分析
榫槽應(yīng)力狀態(tài)的基礎(chǔ)上，確定了輪盤的l臨界平面。應(yīng)用臨界平面法進行輪盤的疲勞壽命
評估，充分考慮了多軸應(yīng)力狀態(tài)對疲勞壽命的影響，具有更高的精度。
(3)對影響輪盤疲勞壽命的各因素進行了敏度分析，給出了疲勞壽命對各相關(guān)參數(shù)
的敏度曲線。通過比較疲勞壽命對各參量的敏度值，確定了對疲勞壽命影響較大的參量，
并作為可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)。
(4)通過Monte—Carlo數(shù)字仿真進行了輪盤的模擬試驗，利用概率權(quán)重矩法進行了
試驗結(jié)果的擬合，確定{『輪盤疲勞壽命的分布形式，建立了輪盤零部件的疲勞可靠性模
型。
某型航空發(fā)動機低壓壓氣機輪盤疲勞可靠性分析.pdf
展開 挖掘機機臂的疲勞壽命計算
來源：正脈科工
1.問題的描述
如圖1給出了挖掘機機臂的三維模型，該模型由機臂和支撐銷軸組成。
圖1 挖掘機機臂的三維模型
2.模型的材料
機臂的材料為結(jié)構(gòu)鋼，銷軸和機臂孔之間的摩擦系數(shù)為0.3。
3.邊界條件（工況）
如圖2所示給出了挖掘機機臂的載荷示意圖，F(xiàn)1=6E5N，erfa=15度，F(xiàn)2=5E5N，beita=10度，完全固定約束銷軸的外側(cè)面。
圖2 挖掘機機臂的載荷工況
4.計算結(jié)果
圖3 挖掘機機臂的總體變形云圖
圖4 挖掘機機臂的等效應(yīng)力云圖
圖5 挖掘機機臂的安全系數(shù)云圖
圖6 挖掘機機臂的接觸壓力云圖
圖7 挖掘機機臂的壽命云圖
圖8 1E4次循環(huán)后的損傷云圖
展開 ANSYS Workbench起重機疲勞分析 ￥29.9
</p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/fea80513547b25095f6feb63e84147e2.png"></p><p>根據(jù)查詢得到結(jié)構(gòu)鋼的<em>S-N</em>曲線（應(yīng)力-壽命曲線）如下圖所示，<em>S-N</em>曲線是描述材料疲勞性能的重要工具，其展示了不同應(yīng)力水平下材料可以收成的循環(huán)次數(shù)。然而，其受到多種因素的影響，其中包括加工工藝、殘余應(yīng)力以及應(yīng)力集中程度等。這些因素可能導(dǎo)致實際結(jié)構(gòu)的疲勞強度低于理想狀態(tài)下的疲勞強度。因此，在進行疲勞分析時，通常需要對結(jié)構(gòu)材料的<em>S-N</em>曲線進行疲勞強度折減。會引入一個小于1的疲勞強度因子。這個因子反映了材料在實際工作條件下的性能降低，確保了設(shè)計的安全性和可靠性。通過將交變應(yīng)力乘以這個疲勞強度因子，可以得到一個修正后的應(yīng)力值，用于更準(zhǔn)確地預(yù)測材料的疲勞壽命。</p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/8125eaa3f6e7a1c37c02c6e14c55f788.png"></p><p>除了疲勞強度因子外，平均應(yīng)力也是影響疲勞壽命的一個重要因素。平均應(yīng)力是指循環(huán)載荷中的平均分量，它可以是壓應(yīng)力或拉應(yīng)力。壓應(yīng)力通常有助于提高材料的疲勞壽命，因為它有助于閉合微觀裂紋，從而減緩裂紋擴展速率。相反，拉應(yīng)力可能會降低材料的疲勞壽命，因為它促進了裂紋的開放和擴展。為了更準(zhǔn)確地預(yù)測材料的疲勞壽命，疲勞分析中通常采用平均應(yīng)力修正理論來考慮平均應(yīng)力的影響。其中Goodman理論、Soderberg理論和Gerber理論是最為常見的三種方法。這些理論通過不同的方式考慮平均應(yīng)力對疲勞壽命的影響，提供了修正后的疲勞極限和壽命預(yù)測。
展開 
燃?xì)廨?em>機疲勞分析
我最近在做燃?xì)廨?em>機拉桿轉(zhuǎn)子的疲勞分析。
頻繁啟動和停車導(dǎo)致轉(zhuǎn)子疲勞，在做分析的時候應(yīng)該加載哪些載荷呢？
僅僅考慮啟動和停車階段，不考慮正常運行階段，
如果哪位了解的話希望能給我?guī)椭x謝！
多旋翼無人機方面的疲勞耐久仿真與實驗
最近在學(xué)習(xí)多旋翼無人機的知識，想了解下多旋翼無人機方面的疲勞耐久仿真與實驗，網(wǎng)上也沒找到相關(guān)的資料，請問有了解這方面的朋友嗎？有哪些機構(gòu)可以提供相關(guān)的培訓(xùn)
基于ANSYS的礦用掘進機回轉(zhuǎn)臺振動疲勞分析方法
摘 要：掘進機截割過程易受到強沖擊載荷而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)臺產(chǎn)生振動疲勞現(xiàn)象，對作業(yè)的可靠性和穩(wěn)定性影響較大。經(jīng)分析掘進機回轉(zhuǎn)臺的作業(yè)原理，依據(jù)Palmgram-Miner疲勞判斷法則，利用ANSYS仿真軟件對回轉(zhuǎn)臺振動疲勞情況進行分析。結(jié)果表明：回轉(zhuǎn)臺X軸向的振動對回轉(zhuǎn)臺疲勞損傷影響較大，通過減振能夠較好的提升回轉(zhuǎn)臺的整體壽命；回轉(zhuǎn)臺與油缸連接的4個銷軸位置易產(chǎn)生疲勞損壞現(xiàn)象，最小循環(huán)載荷為38 965次；仿真結(jié)果與現(xiàn)實情況相一致，分析方法具備一定的合理性與可行性，能夠作為回轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：掘進機;回轉(zhuǎn)臺;ANSYS;振動疲勞;
0前言
掘進機是煤炭業(yè)機械化高效快速掘進的關(guān)鍵裝備之一，承擔(dān)著截割、裝載運輸以及操作等諸多任務(wù)，適用于多種復(fù)雜的工作環(huán)境。采掘技術(shù)及其裝備水平是保障礦企高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵措施，也直接著煤礦開采的能力和安全。回轉(zhuǎn)臺作為掘進機截割臂運動的關(guān)鍵驅(qū)動與承載部件，受到截割力的強沖擊載荷作用，易引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良振動，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形、開裂等失效現(xiàn)象，極大的影響著掘進作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。因此，通過分析掘進機回轉(zhuǎn)臺作業(yè)原理，結(jié)合疲勞分析理論和可靠性理論，運用ANSYS系統(tǒng)對回轉(zhuǎn)臺振動疲勞進行仿真分析，從而對回轉(zhuǎn)臺的使用壽命進行合理化預(yù)估，以期進一步提升掘進作業(yè)安全性。同時，也為回轉(zhuǎn)臺及相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進提供了新的技術(shù)支持。
1 回轉(zhuǎn)臺作業(yè)原理與疲勞分析方法
礦用掘進機是當(dāng)前煤礦機械化智能掘進的關(guān)鍵裝備，主要由截割部、行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)臺以及冷卻機構(gòu)等部分所構(gòu)成，能夠滿足井下復(fù)雜環(huán)境的煤礦開采要求。通過各油缸的伸縮驅(qū)使回轉(zhuǎn)臺動作，進而帶動截割臂旋轉(zhuǎn)和抬高，使截割頭針對工作面不同方位進行截割。回轉(zhuǎn)臺是驅(qū)使截割臂動作的基礎(chǔ)裝置，對作業(yè)回轉(zhuǎn)角以及采掘面積的影響較大。掘進機回轉(zhuǎn)臺動作示意圖如圖1所示。
展開 【EDF開源CAE案例】Code_Aster對汽輪機套環(huán)的疲勞損傷與裂紋擴展模擬
01
研究背景
汽輪機是核電站常規(guī)島中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，負(fù)責(zé)將二回路水蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機械能。而套環(huán)是汽輪機的一種鋼制旋轉(zhuǎn)件，安裝在轉(zhuǎn)子軸的兩端，用于固定感應(yīng)器繞組的線圈頭，正常運行工況下，不僅需要承擔(dān)部分汽輪機的自重載荷，還需承受汽輪機葉片轉(zhuǎn)動過程產(chǎn)生的高溫和機械振動（1500轉(zhuǎn)每分鐘）。
基于這種情況，細(xì)小的缺陷也很可能導(dǎo)致汽輪機發(fā)生故障，最終造成停堆。由于汽輪機運行工況的周期性特點，汽輪機套環(huán)易發(fā)生疲勞損傷現(xiàn)象，從而導(dǎo)致套環(huán)產(chǎn)生細(xì)微裂紋，或是導(dǎo)致已有的裂紋擴展。
法國電力公司為了評估套環(huán)的安全性和生命周期，使用Code_Aster的疲勞計算模塊進行了靜力加載的裂紋擴展分析和循環(huán)加載的疲勞裂紋擴展分析。
02
理論基礎(chǔ)—斷裂和疲勞擴展的原理
斷裂的基本類型有三種：
張開性裂紋（Ⅰ型）
滑開型裂紋（Ⅱ型）
撕開型裂紋（Ⅲ型）
材料和結(jié)構(gòu)的斷裂與否常由應(yīng)力強度因子（Facteurs d‘intensité de contraintes）與材料的標(biāo)準(zhǔn)臨界值K c對比來判斷，而Ⅰ型裂紋在實際工程應(yīng)用是最容易斷裂的裂紋類型。
斷裂的三種類型
應(yīng)力強度因子計算公式：
能量釋放率公式：
對于線彈性材料：
如果K < KIC，材料不發(fā)生斷裂；
如果K > KIC，材料發(fā)生斷裂，裂紋擴展。
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