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精锻机夹头内滑套疲劳断裂有限元分析

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的旋 转 制 动保持 与 主机 锻 打频率 一 致 ， 锻打 的压 在 料过 程 中强 制夹 头停止 旋转 。
２２ 内滑 套 －
内滑套 是夹 头 经常 发 生断 裂损 坏 的关键 零 部 件 ． 长 时 间的停 机维修 给企业 造成 了极 大损失 。本 文针 对 内滑套 断裂 损坏 的原 因 ， 用有 限 之方 法 对其 受力 采
精 锻机 主机 锻 打过程 中 夹头 如果 保 持连 续 的
旋转 ， 必然 造成 坯 料 的扭转 或 机械 传 动 系统 的刚 性
破坏 ， 因此 夹头 旋转 系 统跟 随 主机 锻 打频 率 间歇 制
动 。夹 头振 荡制 动 系统 实 现 了这一 功 能要 求 ， 其基
本 原理 是利 用柱 塞缸驱 动 的摩 擦制 动 装置 ， 夹 头 使
ｍ ａｎ ｒ ａ ｏ Ｓｏ ｅｓ ｇｅ ｔｏ ｏ ｓ ｄ． ｉ ｅ ｓ ｎ． ｍ ｕｇ ｓｉ ｎｐｒ ｐｏ ｅ
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｒ ｃ ｓ ｎｆ ｒ ｉｇｍａ ｈ ｎ ； ｌ ｍｐ ｈ ａ ； ｎ ｅ ｌ ｅｓ ｅ ｅ ｆｔ ｕ ａ ｔｒ ； ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ａ ａｙ ｉ ｙＷ ｒ ｓ ｐ ｅ ｉｉ ｇ ｎ ｃ ｉｅ ｃ ａ ｅ ｄ ｉｎ ｒ ｉ ｌ ｖ ；ａ ｉ ｅｆ ｃｕ ｅ ｆ ｉ ｅｅ ｎ ； ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｏ ｓｄ ｅ ｇ ｒ ｉ ｅ
摘
要 ： 析 了精 锻 机 夹 头 内 滑 套 断 裂 的原 因 ， 有 限元 法 分 析 了 该 零 件 的 受 力 情 况 ， 为 内滑 套 花 键 分 用 认
疲 劳 断 裂 的主 要 原 因是 焊 缝 处 的 轴 向拉 应 力 过 大 ， 出 了改 进 建 议 。 提
关键词 ： 锻机 ； 头 ； 精 夹 内滑 套 ； 劳 断 裂 ； 限元 ： 疲 有 分析 中图 分 类号 ： Ｇ １ ． Ｔ ３ ５１ 文献标识码： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ６ ５ ０ （ ０ ０ ０ １ ０ — ０ ８ ２ １ ） ４—０ ５ ０ ２—０ ４
Ａｂ ｌ ｏ ： ｅ ｒ ａ ｏ ｆｆａ ｔ ｒ ｆｓ ｄ ｌｅ ｅ ｉ ｌｍｐ ｈ ａ ｆｐ ｅ ｉ ｏ ｏ ｇｎ ｃ ｉ ｅ ｉ ａ ａ ｙ ｅ ，ｉ ｓ ａ ｔ Ｔｈ ｅ ｓ ｎ ｏ ｃｕ ｅ ｏ ｌ ｅ ｓｅ ｖ ｎ ｃａ ｅ ｄ ｏ ｒ ｃ ｓ ｎ ｆ ｒ ｉ ｇ ｍａ ｈ ｎ ｓ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｘ ｒ ｉ ｉ ｓ
机 高一倍 ． 料 形变 产 生 的热量 可抵 偿 坯料 散 失 到 坯
夹头 的作 用 是通 过夹 爪 操纵 工 件 ， 夹爪 的打 开
和闭合 是 由 ４个夹 紧油缸 完成 的 。安装 夹 紧油缸 的 两个 内外 滑 动 套相 对 移 动 带 动 缸 体 和 活塞 杆 相 对 移动 ， 完成 夹 紧松 开 动作 。两 个 内外 滑 动套 通过 滚
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情 况进行 分析 ， 出 了改进 建议 。 提
收 稿 日期 ：０ ０—０ ２１ ６—２ ８
作 者 简 介 ： 瑛 娣 （９ ３ ０ 杨 １ ７ ． ２一 ） 女 ， ９ ５年 毕 业 于 河 北 机 电 学 院 机 ， １９
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总 第 １ ８期 ７ ２１ ０ ０年 第 ４期
河 北 冶全
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精 锻机夹 头 内滑套 疲劳 断裂 有 限元分 析
杨 瑛 娣
（ 冶 科 技股 份 有 限 公 司 ， 北 石 家 庄 ０ ０ ３ ） 河 河 ５ ０ １
制 使精锻 产 品有 更 高的精 度 ， 尺寸公 差达± １ｍｍ 减
少 了后续 工序 的加 工余量 。 河 冶科 技股 份有 限公 司 的 Ｇ Ｍ 精 锻机 锻造 力 Ｆ
为 １０ ０ｔ该 精锻 机锻 压 的高速 工具 钢坯 料 达到 了 ０ ． 相 关标准 要求 。在 生产 中 ， 头的故 障率较 高 ， 中 夹 其
１ 前 言
２ 精锻机 内滑 套和 夹头 的功能
ｉｇｍａｈｎ ） 由 ４个 对 ｐｅ ｉｏ ｇｎ ｃ ｉｅ 是 ｓ ｏ
称 锤 头 对金 属 坯 料 进 行 高频 率 锻 打 的短 冲 程 快 速 精 密锻 压设 备 ， 精锻 机 每分 钟锤 击 次数 比快 锻 液压
动轴 承定 位 于箱体 上 。 蜗轮 蜗 杆传 动 机构 带 动下 在 实现旋 转 动作 。整个 夹头 由行走 柱塞 缸 牵 引滑 行 ， 完成 工件 的轴 向进给运 动 。
环境 中的热 量 ， 因此 加工 过程 中坯料 的温度 变 化较 小 ， 对 加 工 温 度 范 围窄 的 高 合 金钢 、 合 金 或难 这 钛 变形 合金 的 生产 非常 合适 ： 一 次加 热 中坯 料 总变 在 形 率 的增加 ，也 就提 高 了生 产 率和成 材率 ： Ｎ Ｃ Ｃ控

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利用有限元法分析汽车后轴的疲劳失效

利用有限元法分析汽车后轴的疲劳失效

利用有限元法对汽车后轴套失效分析文章信息：文章历史：发表于2008年8 月14 日，文库公认于2008 年9 月12日，2008 年9 月25 日在网上刊登。

关键词：后轴套，应力集中，疲劳失效，有限元分析文章摘要：对汽车后轴轴套样品出现在预期的负载周期的早期疲劳失效的分析。

在这些试验中，裂纹主要出现在样品的同一区域。

为了确定失效的原因，对后轴套进行了详细的CAD 建模，轴套材料的力学性能通过拉伸试验确定。

通过这些资料来对应力和疲劳强度进行有限元分析。

在负载周期内疲劳裂纹产生的位置和最小数目决定了零件失效。

对试验结果进行了比较分析。

提出了解决现有问题的设计来提高轴套的疲劳寿命。

版权所有爱思唯尔（世界领先的科技及医学出版公司）2008 第一章前言由于其高负荷能力，通常固体轴用于重型商用车辆。

固体轴的结构可以从图1 中看到。

在车辆的使用寿命中，道路的表面粗糙度产生的动态力使轴套产生动态应力。

这些力将导致轴套的疲劳失效，也就是整个车辆的主要承载部分。

因此它是至关重要的,桥壳的疲劳破坏违背了可预测的使用寿命。

在批量生产前，轴套样品由于动态垂直力导致的负荷能力和疲劳寿命应该通过疲劳试验确定，如图2 所示。

这些试验中，一个可以检测液动执行机构采用循环垂直荷载作用于样品上，直到疲劳裂纹的产生。

根据一般标准，轴套样品必须承受5 x 105N的载荷循环而不产生疲劳失效。

在对一根非对称轴套的垂直方向疲劳测试中，如图3 所示，在极限载荷循环前，疲劳裂纹在某些轴上开始产生。

通过观察，最小的载荷循环为3.7x 105N 时，便产生疲劳失效。

在这些试验中，裂纹产生于E1到E2的班卓过度区域。

可以从失效的实例中看出，如图4 所示。

为了预测失效的原因，一份详细的轴套实体模型通过CATIA V5R15商业软件创建。

利用该模型，建立有限元模型。

应力和疲劳强度分析是在ANSYS V11.0 商业有限元软件中进行的。

轴套材料力学性能通过拉伸试验并由FE 分析获得。

断裂力学和有限元法在疲劳磨损研究中的应用

断裂力学和有限元法在疲劳磨损研究中的应用


X 20000722 收到初稿 , 20000907 收到修改稿。 XX 薛玉君, 男 , 1971 年 11 月生 , 河南省焦作市人 , 汉族。博 士研究生 , 目前主要 从事材料 摩擦磨损 的力学分 析和机械 振动与故障 诊断 等研究 工
作 , 发表论文 3 篇。
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机
械
强
度
2001 年
场的强弱 , 有限元法是确定应力强度因子的有效方法。 由于裂纹尖端附近的应力 场在裂纹尖端具有 r 奇 异性 , 在有限元法计算中 , 应当选用适当的单元来反映 裂纹尖端的奇异性, 目前应用较广的是等参数奇异元。 通常的作法是把裂纹尖端周围等参单元的边中节点移 至靠裂纹尖端的 1 P 4 分点处 , 就可使裂尖角点的应力 具有 r
摘要 综述了近年来国外应用断裂力学和有限元法研究疲劳磨损的进展和现状。主要评述了以线 弹性断裂力学 和
弹塑性断裂力学理论为基础 , 借助于有限元法分 析疲劳裂纹的萌生、 裂纹的 扩展方向和 扩展速率 , 以及 疲劳磨 损机理 的 热 $ 机械耦合应力分析方法。目前疲劳磨损的研究主要集中于应 用断裂力 学建立恰当 的磨损模 型 , 用 有限元 法进行 参 数定量计算和疲劳裂纹行为的数值模拟。但关键问题在于确定合理的有限元分析模型。最后探讨了今后研究的 方向。 关键词 Abstract 断裂力学 有限元法 疲劳磨损 磨损机理 中图分类号 O346. 1 T B115 TH117. 1 Achievements of applying fracture mechanics and finite element method to fatigue wear are summarized. The analyses of the crack nucleation, propagation direction and propagation rate during contact fatigue wear by means of the finite element method, which is based on linear elastic fracture mechanics and elastic - plastic fracture mechanics, the thermomechanical stress analyses of fatigue wear mechanisms have also been reviewed. Recently, research of fatigue wear is focused on proposing a proper wear model using fracture me chanics and the finite element method to the parameters quantitative calculation and numerical simulation of the fatigue crack behavior. However, the key problem is to establish the reasonable finite element analysis models. Finally, the future directions in the research of fatigue wear have been suggested. Key words Fracture mechanics; Finite element method; Fatigue wear; Wear mechanism Correspondent : XUE Yujun , E -mail : yjxue 817 @mail 1. sj tu . edu . cn , Fax : + 86- 21- 52581413 Manuscript received 20000722, in revised form 20000907.
结构疲劳分析的方法以及应用.

结构疲劳分析的方法以及应用.

结构疲劳分析的方法以及应用目前，对结构进行疲劳分析主要有两种途径：1）利用有限元分析软件直接对结构进行疲劳分析，最终求得结构的疲劳寿命；2）根据不同的疲劳工况，利用有限元软件分析计算出结构应力的变化，然后将其与利用规范计算出的许用疲劳应力相比较，看是否满足要求。

对于前者，最为关键的是定义输入载荷谱或应力谱，而当结构的工况相对较为复杂时，载荷谱或应力谱的定义过程就相当于后者的前期处理过程；同时，客户一般会在协议中指定结构设计计算时必须参考的标准规范，所以为了更好地满足客户的需求，建议结构疲劳计算时采用后者的方法。

根据标准规范对结构进行疲劳分析时一般包括以下五个方面：1．疲劳载荷的确定结构所承受的载荷可以分为三种：1）基本载荷，主要指设备在正常工作情况下通常出现的载荷（如结构自重、物料载荷、永久性动载等）；2）附加载荷，主要指设备运行或停止时可能断续出现的载荷（如设备工作风载、摩擦阻力、运行阻力、非永久性动载等）；3）特殊载荷，是指在设备工作和非工作状态时不应产生，但又无法避免的载荷（如非工作风载、结构碰撞、地震载荷等）。

疲劳计算时只需考虑基本载荷，而且对于物料载荷或其它的基本载荷，有的标准规范中还规定了疲劳计算时载荷的缩小系数。

2．循环次数的确定同一结构，所考虑的疲劳载荷不同时，其循环次数也不尽相同，这主要是因为不同的疲劳载荷产生的原因是不同的。

例如，对于堆取料机来说，考虑物料载荷的扰动影响时是指传送皮带上物料的有无，而考虑永久性动载的扰动影响时则是指设备在工作过程中的正常启、制动，即便是同一结构的同一载荷，针对不同的工作工艺流程，其循环次数也是不同的。

所以，设备的工作工艺流程是不同载荷循环次数计算的决定性因素。

当载荷的循环次数确定后，首先应该判断其对结构的循环扰动作用是否足够多，当循环次数N≤103（104）（低周疲劳）时，无需对结构进行疲劳校核。

3．构件焊接形式的选择工程中的钢结构多为焊接结构，构件的疲劳强度除取决于结构使用的材料外，还与接头的形状和制造方法密切相关。

有限元法进行疲劳分析

有限元法进行疲劳分析


元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业。年青是因为她正处在战略重组 后的初创期，悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣 传统。元计算的目标是做强中国人自己的计算技术，做出中国人自己的CAE软件。
元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术（曾获中科院科技进 步二等奖、国家科技进步二等奖），通过自身不懈的努力与完善，形成一系列具有高度前瞻性和 创造性的产品。
5. 评估(Evaluation) 一般来说，我们可进行下列估算： ·事件损伤(Event Damage) ·事件损伤方向(Event Damage Direction) ·损伤累积(Accumulated Damage) ·事件寿命估算(Event Life Estimate)
6. 后处理(Post Processing) 疲劳分析的后处理与静力学的后处理完全一致，此处不再重复。
有限元法进行疲劳分析
一、有限元法疲劳分析的基本思路
用有限元法进行疲劳分析，其基本思路是：首先进行静或动强度分析，然后进入到后 处理器取出相关的应力应变结果，在后处理器中再定义载荷事件，循环材料特性，接着根 据所需要的疲劳准则对每一个载荷事件进行寿命计算，最后根据累计损伤理论判断是否开 始破坏。由于结构受力状态往往是一复杂的应力状态，而在实验中测 得的结构材料S-N曲 线又常是在简单应力状态下获得的，因此常用最小能量屈服准则或其它等效准则，将所研 究的疲劳点上的复杂应力用一个等效应力替代。对有限元法而言，这一过程很容易实现。 等效替代以后，即可参照原始材料的S-N曲线进行疲劳寿命评估。上述方法称之为应力-寿 命法或S-N法，该方法不严格区 分裂纹产生和裂纹扩展，而是给出结构发生突然失效前的 全寿命估计。当然，还可以采用更加现代化的局部应变法或初始裂纹法。因篇幅所限，因 此仅讨论S-N法，且针对车辆结构疲劳分析。