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考虑轮压载荷的铸造起重机多轴疲劳特性分析

机械科学与技术 2024年第7期43卷 1277-1282页

作者：冯梓彬魏国前郭子贤余震武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

铸造起重机金属结构是一种典型的复杂焊接结构,在移动轮压载荷和复杂焊缝几何的共同作用下,一些非常规部位时常出现疲劳裂纹。针对某在役铸造起重机主梁轨道下方T型钢与小筋板连接焊缝区域发生的密集疲劳裂损问题,采用Soild-Shell混合... 详细信息

铸造起重机金属结构是一种典型的复杂焊接结构,在移动轮压载荷和复杂焊缝几何的共同作用下,一些非常规部位时常出现疲劳裂纹。针对某在役铸造起重机主梁轨道下方T型钢与小筋板连接焊缝区域发生的密集疲劳裂损问题,采用Soild-Shell混合单元和子模型技术,建立了裂损局部区域的精细有限元模型,模拟了移动轮压载荷作用下整体金属结构的完整应力时间历程,分析了裂损部位的多轴特性。采用基于临界平面法的多轴疲劳模型,计算并讨论了裂损区域的疲劳性能。结果表明:多轴应力是导致裂损部位萌生裂纹的主要原因,F-S多轴疲劳模型可以有效评估裂损部位的疲劳性能。

关键词：铸造起重机轮压载荷多轴疲劳寿命预测

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考虑服役应力谱的桥式起重机疲劳寿命分析

起重运输机械 2024年第9期 29-34页

作者：刘正党章魏国前罗会信湖南湘潭钢铁集团有限公司湘潭411101 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

疲劳失效为桥式起重机主要失效原因,科学有效地分析桥式起重机疲劳寿命是工业生产中的安全保障。文中以15t方坯桥式起重机为分析对象,对裂损部位的应力时间历程进行了测试,根据实测信号编制了服役应力谱,基于服役应力谱对起重机金属结... 详细信息

疲劳失效为桥式起重机主要失效原因,科学有效地分析桥式起重机疲劳寿命是工业生产中的安全保障。文中以15t方坯桥式起重机为分析对象,对裂损部位的应力时间历程进行了测试,根据实测信号编制了服役应力谱,基于服役应力谱对起重机金属结构进行了疲劳寿命仿真,结果表明,舱门拐角处为疲劳薄弱部位。最后提出了整改方案,进一步仿真和后期实施验证了整改方案的合理性和有效性。

关键词：桥式起重机疲劳寿命有限元分析加固方案

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曲柄摆杆式飞剪的计算机辅助机构设计

机械科学与技术 2003年第S1期22卷 143-145,148页

作者：魏国前武汉科技大学机械自动化学院武汉430081

讨论了对曲柄摆杆式飞剪进行计算机辅助机构设计的重要意义 ,简要叙述了其系统开发的基本组成 ,详细说明了仿真模型的原理。

关键词：飞剪机构 CAD VBA

结合S-N曲线和断裂力学的焊接结构疲劳寿命分析

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焊接学报 2017年第2期38卷 23-27页

作者：魏国前岳旭东党章何毅斌武汉科技大学机械自动化学院武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉工程大学化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室武汉430205

针对焊接结构的疲劳裂纹演化过程,将焊接结构的疲劳寿命定义为裂纹萌生寿命Ni和裂纹扩展寿命N_p之和,提出一种结合S-N曲线和断裂力学理论的疲劳寿命分析方法.采用等效结构应力法和99%下限主S-N曲线计算焊接结构的裂纹萌生寿命,并将这一... 详细信息

针对焊接结构的疲劳裂纹演化过程,将焊接结构的疲劳寿命定义为裂纹萌生寿命Ni和裂纹扩展寿命N_p之和,提出一种结合S-N曲线和断裂力学理论的疲劳寿命分析方法.采用等效结构应力法和99%下限主S-N曲线计算焊接结构的裂纹萌生寿命,并将这一阶段结束时的裂纹看作为半椭圆表面裂纹.采用Paris裂纹扩展模型和半椭圆表面裂纹应力强度因子ΔK计算裂纹扩展寿命N_p.参照某起重机走行梁的疲劳试验结果进行对比和验证研究.结果表明,等效结构应力可以较好地表征复杂焊接结构的裂纹萌生特性,结合S-N曲线和断裂力学的疲劳寿命计算结果与试验结果具有较好的一致性.

关键词：焊接结构疲劳寿命等效结构应力 S-N曲线断裂力学

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梯形波纹腹板焊接梁疲劳寿命分析

焊接学报 2015年第2期36卷 79-82,117页

作者：董亚飞魏国前岳旭东余震武汉科技大学机械自动化学院武汉430081

针对梯形波纹腹板焊接梁结构,分别基于不同的表征应力方法(名义应力法、热点应力法、等效结构应力法)建立梁结构的有限元模型,研究焊缝处各表征应力的分布规律,分析裂纹产生的位置,计算疲劳寿命,比较不同表征应力的评定效果.结果表明,... 详细信息

针对梯形波纹腹板焊接梁结构,分别基于不同的表征应力方法(名义应力法、热点应力法、等效结构应力法)建立梁结构的有限元模型,研究焊缝处各表征应力的分布规律,分析裂纹产生的位置,计算疲劳寿命,比较不同表征应力的评定效果.结果表明,名义应力和热点应力的分布曲线相似,存在一定的波纹特性,但根据波纹变化无法准确判断裂纹产生位置及预测疲劳寿命;等效结构应力分布曲线的波纹变化特性十分显著,可较好地预测裂纹产生位置并较准确地估算疲劳寿命.因此建议采用等效结构应力作为梯形波纹腹板焊接梁结构的寿命控制参量.

关键词：梯形波纹腹板疲劳寿命名义应力热点应力等效结构应力

基于Pavlou方法的焊接结构疲劳寿命预测

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焊接学报 2023年第9期44卷 16-23,I0003,I0004页

作者：魏国前郭子贤闫梦煜赵刚武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

变幅载荷作用下的疲劳寿命预测一直是焊接结构完整性评估的重要内容.基于Pavlou提出的疲劳损伤区概念,采用BS7608标准中推荐的S-N曲线,运用有限元热传导分析技术,提出了一种焊接结构疲劳寿命的预测方法.针对承载型十字焊接接头、非承载... 详细信息

变幅载荷作用下的疲劳寿命预测一直是焊接结构完整性评估的重要内容.基于Pavlou提出的疲劳损伤区概念,采用BS7608标准中推荐的S-N曲线,运用有限元热传导分析技术,提出了一种焊接结构疲劳寿命的预测方法.针对承载型十字焊接接头、非承载型十字焊接接头和对接焊接接头,开展了二级变幅载荷谱块的拉伸疲劳试验,分别采用Miner模型、M-H模型和Pavlou方法估算了试件的疲劳寿命.结果表明,Pavlou方法的预测精度明显高于其它2种模型,预测寿命与试验寿命误差散射图中数据点的分布形态更加合理,验证了Pavlou方法的精确性和有效性.进一步讨论了焊接接头S-N曲线存活率对疲劳寿命预测精度的影响,提出2.3%存活率可以获得较为满意的预测结果.

关键词：焊接结构疲劳寿命变幅载荷非线性损伤模型 S-N曲线存活率

动态模式分解及其在轴承早期故障诊断中的应用

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振动与冲击 2022年第12期41卷 313-320页

作者：文明党章余震吕勇魏国前武汉科技大学冶金装备与控制技术教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学国家实验机械教学示范中心武汉430081

滚动轴承是装备制造业中关键基础零部件,其在服役过程中的工作状态直接决定着主机产品的性能、质量和可靠性,有效的轴承早期故障监督检测技术是实现设备预防维修的重要保证。提出将动态模式分解(DMD)算法改进后应用于轴承早期故障信号... 详细信息

滚动轴承是装备制造业中关键基础零部件,其在服役过程中的工作状态直接决定着主机产品的性能、质量和可靠性,有效的轴承早期故障监督检测技术是实现设备预防维修的重要保证。提出将动态模式分解(DMD)算法改进后应用于轴承早期故障信号的特征提取中,传感器采集得到的原始时间序列通过投影降噪后进行动态模式分解,采用软阈值法自适应地根据原始信号噪声水平得到若干单频模式,对这些模式分量进行多尺度排列熵值计算,通过阈值法筛选出原始动力学系统中的低秩成分,对其进行恢复重构后提取早期故障特征频率。在仿真信号和实测信号的试验研究中验证了提出方法的有效性。

关键词：动态模式分解(DMD) 多尺度排列熵自适应截断秩特征提取

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焊趾多裂纹的试验与仿真分析

焊接学报 2019年第11期40卷 75-81,I0004页

作者：魏国前陈斯雯余茜成立夫武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

焊接接头焊趾部位的疲劳裂纹多呈现为多裂纹形式.针对十字焊接接头,开展变幅载荷谱块下的拉伸疲劳试验,获得了表征裂纹瞬时前沿迹线的海滩条带的演变过程,验证了多裂纹的存在性,并且发现焊接接头焊趾处的多裂纹具有明显的不同步特性.采... 详细信息

焊接接头焊趾部位的疲劳裂纹多呈现为多裂纹形式.针对十字焊接接头,开展变幅载荷谱块下的拉伸疲劳试验,获得了表征裂纹瞬时前沿迹线的海滩条带的演变过程,验证了多裂纹的存在性,并且发现焊接接头焊趾处的多裂纹具有明显的不同步特性.采用有限元仿真技术,在焊趾部位分步插入多个半椭圆形初始裂纹,模拟了多裂纹的演变过程,获得了与试验断口一致的仿真结果.结果表明,裂纹融合导致裂纹前沿形状不断发生变化,最终有向半椭圆形状演变的趋势;焊接结构裂纹萌生和小裂纹扩展阶段在疲劳全过程中的寿命占比较大,具有不可忽略的影响.

关键词：焊趾多裂纹海滩条带裂纹融合裂纹演变

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基于FIP的焊趾短裂纹行为仿真

焊接学报 2020年第12期41卷 7-12,I0001页

作者：成立夫魏国前胡珂姜雍盛武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点试验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点试验室武汉430081

短裂纹的成核与早期扩展是疲劳裂纹演变过程的重要组成部分,对疲劳裂纹的演变行为和寿命预测具有重要意义.针对焊趾局部的微观结构短裂纹,以微观敏感的疲劳指标参量为主要驱动力,基于泰森多边形方法构建了焊趾区域的晶粒模型,模拟了微... 详细信息

短裂纹的成核与早期扩展是疲劳裂纹演变过程的重要组成部分,对疲劳裂纹的演变行为和寿命预测具有重要意义.针对焊趾局部的微观结构短裂纹,以微观敏感的疲劳指标参量为主要驱动力,基于泰森多边形方法构建了焊趾区域的晶粒模型,模拟了微观结构短裂纹的早期演变过程.通过与试验结果对比,证实了微观敏感的疲劳指标参量及其计算模型的合理性和有效性.仿真结果表明,疲劳寿命同时受晶粒所在位置、晶粒尺寸和晶粒取向等因素的影响,晶粒取向的随机性对裂纹宏观尺寸的分散性具有重要作用.

关键词： FIP模型焊趾短裂纹裂纹仿真早期行为