MSC.Fatigue在电机关键件疲劳寿命分析中应用.pdfVIP

2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 MSC.Fatigue 在电机关键件疲劳寿命分析中的应用 罗慧强 中国北车集团永济电机厂技术开发部 - 1 - 2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 MSC.Fatigue 在电机关键件疲劳寿命分析中的应用 Application of MSC.Fatigue in fatigue life analysis of the electric machinery key components 罗慧强 (中国北车集团永济电机厂技术开发部) 摘 要: 本文应用有限元疲劳分析软件MSC.Fatigue 对ZD109B 直流牵引电机机座进行了 疲劳寿命分析，得到机座的工作寿命，简要说明MSC.Fatigue 软件在我厂电机关键件疲劳寿 命分析中的应用情况。 关键词: 有限元 静强度 交变载荷 疲劳寿命 Abstract: Applying MSC.Fatigue，the paper is analyzed the fatigue life of the electric machinery housing ZD109B and got the working life of the electric machinery housing. The situation of the application of MSC.Fatigue in fatigue life analysis of the electric machinery key components in our factory is simply stated Key words: finite element, static strength, alternating load, fatigue life 1 概述 对于承受交变动载荷的机械结构，失效形式主要表现为疲劳破坏。据统计，因交变载荷 引起的疲劳断裂事故占机械结构失效总数的 95% 。因此，从疲劳强度的角度研究结构的可 靠性和寿命逐渐引起工程设计人员的重视。 疲劳可靠性理论是建立在试验基础上的一门学科，由于影响结构疲劳性能的参数比较 多，各个参数离散性也比较大，因此很长时间以来难以应用于工程实践。但是近年来，随着 疲劳理论的不断完善，加之计算机辅助设计技术的日臻成熟，出现了有限元结构疲劳强度研 究的方法，并且在发达国家已经广泛地运用于工程实践。疲劳寿命分析在我厂电机转轴、机 座、端盖等关键件上得到了初步应用。下面以ZD 109B 直流牵引电机机座为研究对象，利用 美国MSC.Software 公司开发的MSC.Fatigue 软件，讨论有限元法疲劳寿命分析在工程实践 中的运用。 本论文对ZD 109B 直流牵引电机机座进行疲劳寿命分析时，为保证分析精度，利用美国 PTC 公司开发的ProE 软件、美国MSC.Software 公司研发的MSC.Patran 和MSC.Nastran 软 件，建立机座有限元模型，采用试验得到的与该机座材料和焊接工艺相同的结构可靠性疲劳 寿命曲线P-S-N 曲线，利用古德曼法则把试验应力比下的P-S-N 曲线转化为有限元分析应 - 2 - 2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 力比下的P-S-N 曲线，再利用Miner 法则进行疲劳累计损伤计算，借助于MSC.Software 公 司的MSC.Fatigue 软件，分析得到该机座的疲劳寿命。 2 理论分析 疲劳寿命分析主要包括三个基本的寿命－预测方法：名义应力－寿命，局部应力和缺陷 误差。本文采用名义应力－寿命的分析方法。该分析方法一般假设构件无缺陷。在无缺陷零 件中，裂纹通常从自由表面开始，特别是从角和边等应力集中处。在一个固体模型零件中， 自由节点处的应力和应变是最重要的。 分析的理论基础是Miner 线性疲劳累积