环境试验与加速环境试验技术

本文通过对环境试验和加速环境试验两种试验技术的对比,介绍了加速环境试验技术的定义、分类及实现过程,并针对加速寿命试验和可幸性强化试验两种试验技术的基本原理和试验过程进行了重点阐述。     

37SiMn2MoV调质齿轮弯曲疲劳可靠性试验

论述３７ＳｉＭｎ２ＭｏＶ调质齿轮齿弯曲疲劳强度的可靠性试验研究。该试验是在英国制造的ＥＭＲ－１６０３型电磁谐振疲劳试验机上进行的,分４个应力级,每个应力级的试验样本不秒于６个,在试验数据基础上,拟合出Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线及方程,最后求得不同可靠度下３７ＳｉＭｎ２ＭｏＶ调质齿轮轮齿的弯曲疲劳强度极限。     

可靠性疲劳试验方法

本文根据机械零件疲劳破坏的基本性质所建立起来的疲劳强度频率分布与疲劳寿命频率分布之间的数学关系式,提出了一种疲劳试验方法,测定在给定疲劳寿命下机械零件的疲劳强度分布类型,从而便于进行机械零件的疲劳强度可靠性分析。而且这种试验方法具有试验周期短、成功率高的特点。通过对弹簧的疲劳试验,证明了这种可靠性疲劳试验方法是可靠的。     

MA600F后机身疲劳试验加速技术研究

民用飞机为取得型号合格证,按照适航规章必须进行全机疲劳试验,而在常规试验技术下,新一代涡桨支线飞机MA600F后机身疲劳试验周期过长、且费用消耗高,将影响到适航取证和服役使用。开展MA600F后机身疲劳试验加速研究,可尽早取得适航许可以投入商用,同时为设计和制造工艺的优化改进提供支撑,具有产生巨大经济价值和提升试验技术的重要意义。根据后机身疲劳试验加载情况设计了一体化自平衡加载框架,以快速完成安装、维护和巡检,并进行了有限元校核。结合细节疲劳额定值(DFR)法和线性损伤累积理论建立了等损伤折算的载荷谱简化方法,并提出了一种基于非线性规划的载荷整体平衡优化方法。将上述加速方法先后应用于小试验件和MA600F后机身疲劳试验,小试验件的循环次数减少了约98%,寿命结果处于合理范围内;后机身加速试验在15 000次起落出现了裂纹损伤,与全机常规试验25 000次起落的损伤结果基本相同。     

地铁列车减速器直齿轮弯曲疲劳有限元分析与试验

为研究地铁列车减速器小齿轮齿根部受力情况及弯曲疲劳裂纹萌生的机理,通过建立齿轮副有限元模型,对齿轮啮合过程进行瞬态动力学分析,得到了齿轮啮合过程中齿根处的应力-时间历程进而对齿根弯曲疲劳行为进行了试验研究。瞬态动力学分析表明,小齿轮齿根处在啮合过程中受到脉动循环载荷的作用,最大拉应力出现在齿轮啮合至分度圆时;且齿根处最大主应力的方向为沿齿根切线方向。齿根弯曲疲劳试验结果表明,裂纹在齿根弧线的中间位置萌生,方向为齿根切线的垂直方向。结合有限元分析结果可发现,齿根处裂纹在最大拉应力幅值位置萌生,其扩展行为受最大拉应力的主导。为进一步优化齿轮的设计、制造工艺及材料的选择提供了依据。     

一种弧齿锥齿轮弯曲疲劳寿命仿真与加速试验

设计了一对20CrNiMo材料弧齿锥齿轮副,使用ANSYS Workbench软件对其进行了瞬态动力学有限元分析,在nCode软件中对其疲劳寿命进行仿真并绘制了P-S-N曲线。根据Miner线性损伤累计理论和Locati快速试验方法,完成了锥齿轮的疲劳寿命加速试验,并得出其弯曲疲劳极限应力值。研究结果表明:试验与仿真结果误差较小。验证了疲劳寿命仿真与加速试验方法在锥齿轮弯曲强度评价方面应用的可行性。     

混凝土高频疲劳加速寿命试验

车载循环作用下的混凝土疲劳强度问题越来越受到人们的重视,而针对混凝土高频疲劳性能的研究不是很多,将高频疲劳试验方法引入到岩石类非金属材料的试验中,针对混凝土圆柱试件进行高频疲劳加速寿命试验研究.通过分析疲劳频率变化曲线的规律,解释混凝土高频疲劳的破坏机理,建立混凝土的轴向压缩非线性疲劳损伤累积模型.同时考虑到存活率,得出混凝土疲劳加速寿命失效概率的P-lgS-lgN双对数疲劳方程.     

疲劳剥落的试验研究与机理探讨

本文用对滚式接触疲劳试验机,测试了四种不同渗碳层深度试件的表面剥落过程,提出了剥落的形成模型,通过对剥落断口的宏观及微观分析,详细阐述了剥落的形成机理。关于剥落裂纹生核的控制应力,本文首次将最大剪应力τ_(max)等效转换为对称循环变应力τ_d,通过τ_d与平行或垂直于表面的平面内剪应力τ_(yz)在接触应力场中变化的对比分析,对不同层深的剥落提出了相应的计算准则。     

环境参数对风电齿轮箱传动系统疲劳损伤的影响

在风电机组全寿命周期内,长期风速概率分布会使风电齿轮箱传动系统动载荷出现随机特性,影响其疲劳损伤预估精度。笔者提出了一种考虑长期风速概率分布特征的风电齿轮箱传动系统疲劳损伤预估方法,通过建立大功率海上风电机组OpenFAST-SIMPACK联合仿真模型,计算不同平均风速与湍流强度组合工况下的风电齿轮箱传动系统齿轮短期疲劳损伤,进而采用代理模型技术重构“平均风速、湍流强度-短期疲劳损伤”映射关系,预测齿轮长期疲劳损伤。研究结果表明：风电齿轮箱传动系统低速级太阳轮容易发生接触疲劳失效;在额定风速以下,低速级太阳轮短期疲劳损伤与平均风速呈正相关,在额定风速附近,平均风速与湍流强度的随机特性均会增大其长期疲劳损伤不确定性,增大其疲劳失效风险。     

AMT电控装置可靠性加速试验研究

通过对载荷谱的浓缩和模拟迭代,实现了AMT电控装置的可靠性加速试验.首先在襄樊试验场采集了载荷谱,并对载荷谱进行了编辑处理,接着通过对无效幅值的舍去和对浓缩信号的损伤计算,发现载荷谱在保留相当损伤的情况下可以实现可靠性加速试验.最后利用道路模拟试验机对浓缩后的载荷谱进行了迭代试验,进而对AMT的电控装置进行了可靠性加速试验.结果表明,利用浓缩后的载荷谱进行可靠性试验,不仅加速了试验过程,还能对AMT电控装置的可靠性进行准确评价.     

提高风电齿轮箱功率密度的方法

从齿轮接触疲劳强度出发,讨论了提高风电齿轮箱功率密度的几种途径。通过功率分流等形式可大大降低设计的计算载荷;通过优质材料选取、精密热处理控制、喷丸强化等齿面改性技术可有效提高齿轮的疲劳极限应力;采用齿根过渡曲线形貌优化、轮齿修形、齿面超精加工等齿廓改形技术也可明显提高齿轮的承载能力;通过减小最小安全系数或增大齿宽也可有效地减小中心距;通过行星架等零件的结构优化和行星齿轮传动的均载技术,可进一步提高齿轮箱的功率密度。     

风电主齿轮箱动态响应分析

以某3 MW风电齿轮箱为研究对象,通过导入壳体、齿圈、转架有限元凝聚刚度矩阵,建立基于MASTA的多柔体动力学模型,分析发现箱体在三级齿轮啮合频率附近有最高的动能分布,齿轮箱在高速级齿轮第一阶啮合频率激励下有最大的振动响应,且计算结果和试验测试结果基本符合。该结果可对风电齿轮箱设计阶段进行振动风险规避提供一定计算参考。     

风电叶片疲劳共振加载方式参数分析及试验

为解决叶片疲劳加载方式中激振设备存在一部分功率消损及选型困难等问题,提出了一种新的直驱式疲劳加载方式,并通过拉格朗日方法分别建立了离心式、往复式以及直驱式共振加载方式的动力学模型,在分析了各加载方式中激振设备所需参数的基础上,建立了各加载方式设备功率之间的关系,并通过推导功率比值系数,得到各加载方式设备所需最大功率与叶...     

基于信息融合的风电机组齿轮箱轴承故障诊断

针对风电齿轮箱轴承故障问题,提出一种基于信息融合将BP神经网络与D-S证据理论相结合的风电轴承故障诊断方法。首先基于大数据,挖掘SCADA(supervisory control and data acquisition)系统中与风电齿轮箱轴承故障有关的振动、温度、电流、转矩和转速信号等故障特征;然后将各信号故障特征量作为神经网络输入,将神经网络的输出归一化作为证据理论基本概率分配值(BPA值),为解决各证据之间冲突问题,采用一种基于加权的方法来改进各条证据,以减小冲突;最后利用组合规则将各条改进的证据融合,得出最终诊断结果。研究基于某风场2 MW风电机组的实际运行数据,结果表明:随着融合信号维度的增加,最终诊断结果的准确率也逐步提高,融合多维信号的可靠性明显高于单一信号。     

NW型大功率风电增速器行星传动均载性能研究

荷载分配不均是影响大功率风电增速器行星传动系统承载能力及稳定性的重要因素,因此改善均载性能是行星传动系统设计的重要研究内容.针对某NW型大功率风电增速器,采用随机风速下的输入转矩来模拟外部激励以使其更加贴近风电增速器的实际工况,依据集中质量法及牛顿第二定律建立了斜齿行星轮系动力学均载模型,从均载机构和行星传动结构角度研究了NW型行星轮系的均载特性;同时针对影响均载的系统参数进行灵敏度分析,给出系统参数对均载性能的动态灵敏度算法.研究结果可为通过有效参数优化选择改善均载性能提供参考依据.     

ANSYS/PDS风电齿轮箱收缩盘联接可靠性分析

笔者建立了某风电齿轮箱主轴收缩盘联接的轴对称参数化有限元模型,并结合主轴扭矩作用应用ANSYS非线性接触对该模型进行了强度分析。由于材料属性、制造过程、边界条件以及载荷等设计参数的不确定性会影响计算的精确性,应用ANSYS／PDS模块,根据失效模式确定整体功能函数并由此建立结构极限状态方程,采用蒙特卡罗超拉丁采样方法对收缩盘联接进行可靠性分析,得到整体联接的可靠度和失效率,并给出累积概率分布。研究结果表明：收缩盘传扭联接性能和结构件强度均满足设计要求,其联接的可靠度达到94．8％,达到了工程设计要求,对风电齿轮箱收缩盘联接的可靠性设计具有一定的指导意义。     

海上风电机的抗台风设计

风电机组的制造成本和使用寿命取决于运行中的疲劳载荷、极端载荷和设计所依据的标准。目前,设计风电机组依据的大都是以欧洲环境特征为背景的标准,不加考虑地在台风地区使用会增加风险或制造成本。只有充分认识台风的气候特征和对风电机组的破坏机理,综合考虑,才能设计制造既能抗台风又能确保项目经济可行的风电设备。     

风电机组增速箱制造技术研究与进展

增速齿轮箱作为风力发电设备的核心部件,其制造质量是保证机组整体性能的关键。风电机组增速箱制造是一个涉及多学科的综合性技术,应充分利用现有技术条件,深入研究工艺基础理论,完善工艺控制方法,促进新技术、新工艺、新材料的应用,真正实现数字化精益制造。文章针对风电机组增速箱结构特点和使用工况,结合工程生产实践,总结风电齿轮箱的工艺技术要求和特点;分析风电齿轮箱齿轮、箱体及行星架等关键零部件的制造技术现状及存在的问题,提出提高加工效率和控制热处理变形的措施,最后介绍风电齿轮箱测试技术。文章对指导风电增速箱制造具有一定工程应用价值。     

多工况下兆瓦级海上风电齿轮箱均载性能优化设计

针对兆瓦级海上风电齿轮箱行星级均载性能易受到时变非扭载荷影响的问题,该文提出了多风速工况下风电齿轮箱行星级均载性能优化方法。通过建立某型5 MW海上风电齿轮箱系统动力学模型,分析不同风速工况对其行星级内部激励和均载特性的影响规律,进而采用支持向量回归方法,重构风速工况齿轮修形参数均载系数之间的映射关系,建立考虑不同风速工况影响的齿轮箱行星级均载系数优化模型,实现多风速工况下行星级齿轮修形参数优化设计。研究结果表明：由风速工况变化造成的时变非扭载荷会使行星级的齿面和轴承出现偏载现象,并且在低风速工况时非扭载荷会显著降低行星级均载性能;优化后的风电齿轮箱在不同风速工况下其行星级内部激励均明显降低,齿面和轴承载荷分布更加均匀,均载性能得到明显提升。