少片变截面钢板弹簧疲劳试验研究

为了提高少片变截面钢板弹簧的疲劳寿命,通过进行疲劳台架试验,对疲劳断裂形状、材料力学性能及金相组织进行了深入分析,找到了钢板弹簧产生疲劳断裂的主要原因,提出了钢板弹簧工艺处理的改进措施,并对其进行了试验验证。结果表明:在相同试验条件下,改进后的钢板弹簧疲劳寿命达到10万次以上,远远超过了钢板弹簧国家标准8万次。     

变幅载荷下的钢板弹簧疲劳裂纹扩展研究

钢板弹簧疲劳裂纹在变幅载荷作用下的扩展预测模型主要是Schütz疲劳裂纹扩展模型,但此模型未考虑裂纹闭合效应对疲劳裂纹扩展的影响,忽略了参数C和n随应力比的联系,疲劳裂纹门槛值△Kth也只考虑应力比为0的特殊工况.因此对Schütz疲劳裂纹扩展唯象模型进行修正,使修正后的模型各参数物理意义更加明确,适用于不同的工况.并将实车试验所测的应力幅值运用于修正后的模型,表征变幅载荷作用下钢板弹簧疲劳裂纹扩展进程.表明加载幅值增大,疲劳裂纹扩展速率加快,试验结果与模型预测结果良好吻合,为变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展速率的计算提供了理论依据.     

少片钢板弹簧阻尼特性的研究

对少片钢板弹簧在动态工况下的片间接触机理及其摩擦力规律进行了研究,建立了钢板弹簧的力学计算模型,通过力学分析和几何结构分析的方法得到了钢板弹簧片间正应力以及片间相对滑移量的计算公式,根据片间摩擦力做功与钢板弹簧阻尼特性之间的关系,得到一种在动态工况下,基于钢板弹簧尺寸参数的阻尼比的计算公式,并以某少片钢板弹簧台架试验为例,验证了该方法在加载振幅和频率较小的工况下,对板簧阻尼比的计算具有较好的精度。所提出的方法可用于板簧设计开发中阻尼比的计算,有效缩短了板簧的开发周期,提高了设计效率。     

少片变截面钢板弹簧动刚度计算方法研究

钢板弹簧的正向设计一直是困扰板簧设计的重点问题,为了精确得到板簧的动刚度,通过理论分析,建立了钢板弹簧动刚度计算模型,更好地代替了动刚度试验和模型仿真。首先通过摩擦功分析方法,建立了摩擦功的计算模型,并进行了试验验证。通过建立摩擦功的相等关系,推出了一种钢板弹簧阻尼比的计算公式。其次推导出一种在不同工况下少片变截面钢板弹簧动刚度的计算模型。最后通过钢板弹簧动静态试验进行验证,并对MATALB二次开发设计出板簧动刚度的计算界面,实现了钢板弹簧的正向设计。     

基于nCode汽车后桥疲劳失效灵敏度评估方法

汽车后桥是汽车底盘的核心承力部件,其主要损伤形式是在交变载荷作用下发生疲劳失效.定量化评估汽车后桥疲劳灵敏度对于实现汽车轻量化设计,提高汽车有效使用寿命与安全性具有重要意义.首先建立汽车后桥三维有限元模型,选取最大垂向力工况进行强度计算,得出了汽车后桥的应力、应变状态.在此基础上,基于nCode Design-Life计算得出了后桥疲劳寿命与损伤值分布,通过响应面法分析了各类参数对疲劳寿命影响的灵敏度.计算表明,后桥疲劳破坏先于半轴套管处发生,弹性模量对疲劳的影响最明显,钢板弹簧座厚度次之,桥壳厚度、泊松比、桥包厚度的影响依次降低.     

橡胶弹性减振元件疲劳裂纹扩展寿命分析

对NR68橡胶纯剪切试样进行疲劳裂纹扩展试验,结果表明裂纹扩展率与撕裂能之间存在幂率关系.基于疲劳累计损伤理论,以撕裂能范围为损伤参量,建立橡胶疲劳寿命预测模型.对NR68橡胶裂纹扩展试验数据进行回归分析,拟合得出模型参数.综合应用有限元结构分析方法、橡胶材料等效应力计算方法和橡胶单侧切口拉伸(Single edge notched tensile,SENT)试样拉伸试验的应力应变数据,提出橡胶弹性减振元件撕裂能范围的计算方法,从而将弹性减振元件在复杂应力状态下的疲劳寿命问题转化为单向应力状态下橡胶材料的疲劳寿命问题.利用所建模型对锥形橡胶弹簧的疲劳寿命进行分析预测,并通过锥形橡胶弹簧台架疲劳试验进行验证,结果显示预测疲劳寿命是试验疲劳寿命的1.33倍,预测精度比较理想.     

基于RecurDyn的多工况下的尼龙蜗轮疲劳性能研究

汽车转向系统中尼龙蜗轮的齿根弯曲疲劳失效是其主要失效模式。基于Hertz接触理论和以共旋坐标法为基础的增量有限元法,在多体动力学软件RecurDyn中建立蜗轮蜗杆非线性瞬态动力学模型,并根据试验要求的多工况加载条件,对其进行应力分析和疲劳寿命分析,可以精确地得到尼龙蜗轮齿根处在各加载工况的瞬态应力值,进而研究尼龙蜗轮在相应时间历程下的疲劳寿命。仿真分析结果与试验疲劳寿命对比分析表明,当动力学模型和疲劳损伤模型满足一定准确度要求时,可以利用RecurDyn快速、精确地获取尼龙蜗轮多工况动态加载下的疲劳寿命。该疲劳性能研究方法为后续汽车转向系统中蜗轮蜗杆的设计及疲劳寿命分析提供了模型和理论依据。     

多片钢板弹簧计算机辅助快速设计技术研究

针对传统多片钢板弹簧设计周期长、建立精确力学模型难的问题,根据多片钢板弹簧的参数设计方法,在SolidWorks中建立多片钢板弹簧参数化主模型,然后借助VC++语言,对SolidWorks进行二次开发,实现了钢板弹簧的计算机辅助快速设计。最后,应用接触理论添加接触单元,模拟钢板弹簧间的摩擦,计算钢板弹簧的刚度。结果表明:仿真计算刚度值和理论计算刚度值吻合较好。     

少片钢板弹簧片间静摩擦系数的计算方法

钢板弹簧的片间静摩擦特性研究一直是钢板弹簧研究的重点和热点之一。目前钢板弹簧设计计算方法中对板簧静摩擦系数的研究较少。通过摩擦功分析方法,建立钢板弹簧的力学计算模型,得到一种在加载振幅和频率较小的工况下板簧片间摩擦力做功的计算公式;根据能量转换关系,推导出板簧在静载压缩下摩擦功的计算公式。根据摩擦功相等原理,得到板簧的静摩擦系数。以某企业实际板簧为例,对上述模型进行了验证。     

复杂载荷作用下压气机叶片疲劳寿命数值分析

为提高叶片服役寿命,在计算叶片应力分布并预测其在复杂载荷作用下的疲劳寿命后,基于逆向工程建立了三种不同精度的叶片模型;考虑离心和气动载荷作用,求解压气机叶片复合载荷作用下的应力分布规律;通过叶片模拟件疲劳试验,确定TC4钛合金疲劳极限,拟合寿命模型参数;利用非线性连续损伤力学模型预测叶片在典型工况下的疲劳寿命。结果表明：不同模型的应力及寿命计算值存在一定差异,开展叶片数值分析时,需考虑计算模型还原叶片几何特征的精度对计算结果的影响。