多排钉金属连接接头有限元分析方法研究

解决飞机结构中接头的应力集中问题是延长飞机结构寿命的关键。采用有限元方法对多钉结构的金属连接件的载荷分配进行了研究,并对铆接接头的细节进行应力分析,给出了接头各细节处的应力分布,从而确定了各铆钉孔边危险点处的应力集中系数。同时探讨了台阶形搭接接头的几何构形对铆钉传递载荷和钉孔边危险点处应力集中系数的影响,对其部分几何构形参数进行了优化设计,得到有效降低孔边应力的构形方案。该方案对接头结构的疲劳性能分析具有一定的参考价值。     

磁力矩器用磁性材料力学性能研究

为确定用于磁力矩器的铁镍合金、铁钴合金和铁铝合金3种磁性材料的力学性能,对它们进行了力学拉伸试验,发现材料塑性不同会对试件断裂位置产生一定影响,主要表现为塑性材料在设计薄弱部位断裂,而脆性材料在夹持应力集中位置断裂。根据这一结果,对拉伸试验进行有限元模拟分析,计算结果表明导致断裂位置差异的原因主要是设计薄弱部位的长度以及试件夹持部位出现应力集中。依据有限元计算结果,对试件进行了改进设计并重新模拟计算,结果显示,改进后的3种合金材料试件在拉伸试验中其断裂部位均出现在设计薄弱部位。铁钴合金试件改进后的拉伸试验也充分验证了模拟计算的准确性。由此给出了3种材料合理的力学性能参数。     

铁磁试件应变损伤微结构蜕变的灵敏微分磁导率评价

为了精确检测和早期评价铁磁试件的应力集中状况和疲劳损伤程度,对灵敏微分磁导率检测技术进行了理论分析和试验研究。探讨了灵敏微分磁导率检测技术的基本原理和基本特征,研制搭建了灵敏微分磁导率检测的试验平台,对部分碳素钢结构材料的灵敏微分磁导率进行了测量,并采用测量低场磁化曲线的方法对碳素钢材料的灵敏微分磁导率进行了测量验证。理论证明了检测信号与微分磁导率成正比,试验发现20钢、35钢和235钢的灵敏微分磁导率即初始微分磁导率,并与振动样品磁强计低场磁化曲线的测量结果一致。对20钢,当拉应力接近断裂强度时,灵敏微分磁导率的变化量可达30%;对45钢,当拉应力接近断裂强度时,灵敏微分磁导率的变化量可达35%。可见,灵敏微分磁导率检测技术是一种新的高精度测量应力分布的检测方法,具有广阔的应用前景。     

缺口根部最大应力的概率分布分析模型

基于随机有限元的思想,提出了一种求解缺口根部最大应力概率分布的方法.该方法通过对应力表达式的Taylor展开,将影响应力分布的因素分为载荷和材料性能参数两部分,且材料性能参数部分可近似等效为一个正态随机变量,从而缺口根部最大应力的分布可表示为外载荷分布和材料性能参数分布的线性组合,容易计算得到最大应力的分布函数.完成了中心孔和椭圆边缺口根部最大应力分布的算例分析,结果表明这种近似比较精确和有效.     

高温合金焊接接头应力分析与疲劳寿命预测

针对航空喷气发动机机匣上安装座的焊接结构, 建立了对接焊、错位对接焊、不等厚对接焊、新材料对接焊等4种焊接结构的有限元分析模型, 利用ANSYS软件进行了应力分析, 得到了4种焊接接头的应力集中系数;用“成组对比实验方法”进行了上述4种焊接结构的应力疲劳试验验证, 预测了它们的寿命区间.疲劳试件的扫描电镜(SEM)断口分析表明, 应力集中区域的焊接缺陷是影响疲劳寿命最主要的因素.      

密布多孔构件的低周疲劳寿命予测和试验研究

一、多孔构件应力场有限元分析　　为了计算多孔的涡轮叶片和燃烧室等构件的应力应变 ,我们编制和开发了壳体弹塑性有限元分析程序。用退化方法从三维单元推导出的曲壳单元。这种单元直接离散连续介质力学的三维方程 ,避免了由一般壳理论带来的复杂。曲面等参元具有独立的转角自由度和平移自由度 ,三维应力应变就退化为壳体情形。本文编制的这种退化壳单元程序还可进行各向异性材料的应力应变分析[1 ] 。涡轮叶片因开有很多孔而使结构强度大大降低 ,由于孔间的相互影响 ,应力场相当复杂。我们用下列三种简化模型作计算分析。三种平板尺寸为 …     

玻璃钢用增强纤维布方向角与克重设计

纤维布是玻璃钢(玻璃纤维增强塑料)增强体的主要结构形式。在纤维和基体性能及纤维体积含量固定之后,玻璃钢产品的机械性能完全取决于纤维布的结构特性,即纤维方向角和相应克重。通过试验确定这些参数难度高,不仅花费巨大,而且难以达到最优。介绍了如何根据纤维和基体性能参数,对任意多轴纤维布的方向角与克重进行设计。经典层合板理论确定每一层玻璃钢分担的载荷后,桥联模型计算出纤维和基体的均值应力,再将这些均值量转换成真实值,进而与纤维和基体的强度对比,判定单层是否破坏。若破坏源自纤维或源自基体但整体应变中的最大值超过临界值,对应的外载定义为纤维布浸胶后所能承受的极限载荷。设计公式皆为显式,设计结果与试验吻合良好,为工程应用提供了一条有效途径。     

无缝钢管近净下料新工艺及实验研究

针对管材的近净下料问题,给出一种基于疲劳断裂机理的新型近净下料工艺。完成了近净下料机和控制系统的实验平台搭建,利用径向循环偏心加载和管材表面缺口的应力集中效应,通过变频调速改变下料模具加载速度,控制在不同下料阶段对管材的加载频率,实现管材的疲劳断裂,完成近净下料。实验结果表明,该近净下料方法切实可行,能满足工业生产中中小直径厚壁管的下料要求。     

基于材料疲劳特性的零部件低周疲劳试验载荷修正

航空发动机零部件低周疲劳试验时,由于试验温度与发动机实际工作环境温度不一致,需要对载荷进行修正。基于材料疲劳特性数据,给出了一种疲劳试验的载荷修正方法。该方法可综合考虑循环次数、循环类型、应力集中、循环硬化/软化等材料特性的影响,相比以往依据极限强度进行载荷修正的方法更为全面、合理。同时,给出了基于材料疲劳特性进行载荷修正的流程图,通过实例介绍了该方法在低周疲劳试验载荷修正中的应用。     

某型航空发动机散热器支架断裂失效分析

通过对某型航空发动机故障散热器支架进行外观检查、断口分析、表面微观检查、截面金相检查以及材质分析,确定了故障散热器支架断口的高周疲劳属性,明确了表面电加工重熔层中存在的微裂纹、尖锐棱角和结构设计不足造成了应力集中。结果表明：应力集中导致该支架过早发生疲劳断裂,振动载荷也加速了该支架疲劳断裂故障的发生;最后提出了相应的改进建议。