某型驱动桥壳疲劳寿命的仿真与实验分析

汽车驱动桥桥壳是汽车底盘中主要的受力部件,承受着各个方向的载荷,其主要的损伤形式是在交变载荷作用下发生的疲劳失效。基于某型驱动桥壳的有限元模型进行了该桥壳的静强度计算,并在此基础上对其进行了疲劳寿命分析,研究了桥壳的结构形式、焊接工艺中的残余应力、焊接缺陷等因素对桥壳寿命的影响,形成的有限元模拟方法具有与台架实验相一致的结果。最后基于分析结果,提出了桥壳优化设计的方案。     

某型驱动桥壳疲劳寿命的仿真与实验分析

汽车驱动桥桥壳是汽车底盘中主要的受力部件，承受着各个方向的载荷，其主要的损伤形式是在交变载荷作用下发生的疲劳失效。基于某型驱动桥壳的有限元模型进行了该桥壳的静强度计算，并在此基础上对其进行了疲劳寿命分析，研究了桥壳的结构形式、焊接工艺中的残余应力、焊接缺陷等因素对桥壳寿命的影响，形成的有限元模拟方法具有与台架实验相一致的结果。最后基于分析结果，提出了桥壳优化设计的方案。     

基于ADAMS-AWB联合虚拟环境下自卸车驱动桥壳有限元分析

为了进一步缩短自卸车驱动桥壳产品的研发周期和提高企业生产效率,提出一种基于实际路测参数并将ADAMS与AWB共同运用于桥壳有限元分析的自卸车驱动桥壳设计方法,研究了桥壳基于实测道路参数下的应力应变规律,并分析了载荷大小和载荷频率对桥壳寿命的影响规律。分析结果表明,自卸车驱动桥壳应力较大区域主要集中在桥壳左右两侧与轮边连接区域;自卸车驱动桥壳疲劳寿命循环次数及损伤因子最小值出现在桥壳轮边区域;载荷幅值变化对桥壳寿命影响较小,载荷频率变化对桥壳寿命影响明显。     

基于实际工况轮式挖掘机驱动桥壳有限元分析

为了解决轮式挖掘机驱动桥在实际工况下桥壳破坏失效问题,通过使用在实际工况条件下所采集的载荷变化数据,结合Palmgren-Miner理论对轮式挖掘机驱动桥壳工作特征进行有限元计算,研究了轮式挖掘机驱动桥壳疲劳失效规律,提出了一种针对轮式挖掘机驱动桥壳疲劳寿命有限元分析方法。分析结果表明:分析实测载荷变化数据后发现轮式挖掘机驱动桥壳受力过程存在明显的阶段性特征;通过将实际工况测定载荷变化数据作为轮式挖掘机驱动桥壳疲劳寿命计算依据,使得有限元计算方法更加贴合实际;运行路面的坡度和左右两侧桥壳载荷转移系数对桥壳的应力分布有较大的影响。     

主减速器轴承载荷对重载卡车驱动桥壳疲劳特性影响

为解决某型重载卡车驱动桥使用寿命较短的问题,在进行试验场可靠性试验时测得了该车道路行驶工况下钢板弹簧对桥壳的动载荷和传动轴给主减速器的输入载荷,据此使用Romax软件建立了主减速器系统的动力学模型,得到了实际运行工况下主减速器轴承系统施加于桥壳的动载荷,然后使用Design Life疲劳分析软件对驱动桥壳在单独施加板簧载荷和同时施加板簧载荷与主减速器轴承载荷两种分析工况下的疲劳特性进行了分析计算,发现同时考虑板簧载荷和轴承载荷时的分析结果比较接近该车的实际寿命。     

重型叉车前驱动桥桥壳结构强度研究

为了实现重型叉车前驱动桥桥壳国产化,对重型叉车前驱动桥桥壳进行了结构强度研究,提出了多体动力学和有限元结合的方法。首先,建立了重型叉车多体动力学模型,分析了叉车前驱动桥桥壳在叉车满载快速举升工况、紧急制动工况、过颠簸块工况等典型工况下的动态载荷,确定了前驱动桥桥壳在各种典型工况下的最大载荷;其次,建立了叉车前驱动桥桥壳的有限元模型,分析了前驱动桥桥壳在各种典型工况最大载荷下的应力与应变;最后,采用应变测试仪测量了前驱动桥桥壳应力与应变。研究结果表明:有限元计算数值与实验测试数值基本一致;重型叉车国产化前驱动桥桥壳结构设计,能够满足重型叉车作业时对高强度、高承载驱动桥壳的需求,可替代进口产品。     

商用车驱动桥桥壳强度及疲劳寿命分析

驱动桥桥壳是汽车主要的承载件和传力件,其主要损伤形式是在交变载荷下发生疲劳失效.通过建立商用车驱动桥的有限元模型,在试验工况和路面工况下进行强度和疲劳寿命分析,查找出易发生破坏的位置,并验证该驱动桥桥壳强度和疲劳寿命可以满足设计要求.     

汽车驱动桥壳疲劳寿命分析

对于有焊接的构件来说,焊缝处的疲劳强度往往是分析的焦点,也是较容易失效的地方。运用基于有限元的疲劳寿命分析方法,并特别考虑了焊缝对疲劳寿命的影响,对汽车后桥壳疲劳寿命进行预测。模拟汽车驱动桥壳试验条件下的疲劳载荷,借助疲劳寿命分析软件(ANSYS、FE—SAFE)、参考BS5400标准,估算出桥壳各部分的疲劳损伤情况,并与桥壳台架试验数据进行对比,验证该方法的正确性。     

轮式装载机驱动桥壳疲劳失效预测模型研究

针对轮式装载机驱动桥桥壳疲劳失效问题,运用疲劳失效原理,对轮式装载机驱动桥壳工作特征进行理论及有限元建模,研究了轮式装载机疲劳失效规律,提出了一种驱动桥壳疲劳失效预测计算模型。分析结果表明:由于计算模型考虑了随机载荷谱和修正后的应力疲劳曲线,轮式装载机驱动桥壳失效模型贴合实际;轮式装载机驱动桥壳轮边截面剧烈变化位置存在规律性的应力集中;桥壳的前六阶固有频率值皆远离实际工况路面的激振频率;轮式装载机驱动桥壳损伤大部分出现在低应力幅下。     

汽车驱动桥壳疲劳寿命分析

针对某汽车驱动桥壳疲劳寿命的设计要求,运用有限元方法对疲劳寿命进行预测。据桥壳的实际加载和约束情况施加相应边界条件,计算桥壳试验条件下的应力和位移响应,作为桥壳的疲劳损伤载荷。计算结果表明该桥壳疲劳寿命和试验数据较为吻合,从而满足汽车实际运行标准。     

基于有限单元法重载车辆驱动桥壳优化设计

驱动桥壳是重载车辆的最要承载结构,直接影响到整车的承载和使用寿命。针对某重载车辆驱动桥壳进行分析,采用分离体法,对驱动桥壳各单元进行受力分析;基于有限单元法对驱动桥壳的静力学、动力学特性进行分析,并对谐响应特性进行分析。驱动桥壳本体和半轴套管的部分应力远小于材料的许用应力;安装块与半轴套管间的焊接处出现了局部应力过大的情况;低阶固有频率和振型以及引起大幅共振的危险频率。通过材料优化和螺栓联接代替焊接等,对驱动桥壳进行结构优化设计。采用试验台对改进后驱动桥壳各部分应力情况和疲劳寿命进行分析,结果可知:改进后的桥壳质量减轻11%,并且有良好的动态特性;螺栓联接代替焊接方案,可有效改善两种材料焊接易引发的焊接缺陷,螺栓强度满足要求,桥壳的疲劳寿命达到69.7万次,满足使用要求。分析方法和分析结果为同类设计提供参考。     

某轻型卡车驱动桥桥壳疲劳分析及优化

后桥作为汽车主要的承载件和传力件,对其进行疲劳分析,对提高整车安全性有重要意义。笔者对新开发的后桥进行CAE分析,发现桥壳钢托附近存在断裂风险,因此对其进行疲劳台架试验验证,试验结果确定易在此位置发生断裂。针对断裂位置,提出两种优化方案,利用疲劳分析软件对两种优化方案进行对比,通过台架验证,使得桥壳疲劳寿命达到企业标准,并为以后的后桥壳设计提供依据。     

基于Hypermesh的汽车驱动桥壳有限元分析与疲劳寿命预测

驱动桥壳是汽车中的重要部件,应具有足够的强度、刚度以及疲劳寿命。基于CAD/CAE一体化技术,首先利用CATIA软件建立了某轻型汽车驱动桥壳的三维实体模型,虚拟装配后,导入Hy-permesh中建立以3D实体单元为基本单元的有限元模型,并以MSC.Nastran为求解器,通过模拟相关行业标准规定的台架试验及典型工况,得出驱动桥壳强度与刚度满足要求;最后,通过建立驱动桥壳S-N曲线,将有限元结果导入MSC.Fatigue进行模拟台架疲劳试验,得到桥壳整体的疲劳寿命分布,结果表明驱动桥壳疲劳寿命满足要求,验证了设计的合理性。     

基于ANSYS的驱动桥壳瞬态动力学和疲劳寿命分析

以有限元法为基础,在建立驱动桥桥壳的有限元力学模型的基础上,先借助有限元软件ANSYS的瞬态动力学分析找出桥壳上的危险点,再通过ANSYS-Fatigue疲劳分析模块对桥壳进行疲劳寿命分析,得到桥壳整体的疲劳寿命分布。桥壳的危险部位主要分布于圆弧过渡区域,与台架实验结果基本一致。从而验证了有限元软件对驱动桥壳理论分析的正确性,为驱动桥壳的设计和相关性能的分析提供了一种方法。     

基于焊缝品质参数区间模型的疲劳寿命预测方法

疲劳寿命预测中,焊缝品质参数如材料弹性模量E、疲劳强度系数σ′f和指数b、疲劳延性系数ε′f和指数c往往存在不确定性。运用随机-遗传算法对焊缝品质参数进行区间估计,并结合Manson-Coffin公式构建上述不确定因素的区间模型,提出了一种疲劳寿命区间预测方法。首先,在双轴疲劳试验机上进行了基于应变控制的焊接试件疲劳寿命试验。其次,针对疲劳寿命试验数据,运用随机-遗传算法构建了焊缝品质参数区间求解模型,并结合Manson-Coffin公式建立了疲劳寿命区间预测模型。最后通过模型预测数据与试验数据对比证实了预测模型的精确性以及考虑焊缝品质参数不确定性的合理性。     

某豪华客车驱动桥壳环焊缝真空电子束焊接工艺研究

本文对某豪华客车驱动桥壳本体与半轴套管环焊缝的焊接工艺进行研究,分析焊缝工艺性能,制定真空电子柬焊焊接工艺参数,通过桥壳总成垂直弯曲疲劳台架试验对工艺参数进行验证,结果表明,焊接接头的各项性能符合国家相关标准,满足豪华客车驱动桥壳的设计要求。     

Development of a design verification methodology including strength and fatigue life prediction for agricultural tractors

During the operations of an agricultural tractor, front axle and front axle support encounter the worst load conditions of the whole tractor. If the design of these components is not verified by systematic engineering approach, the operators of the tractor may face with sudden failures. This paper aims to develop a verification method, which involves testing an agricultural tractor on a special test track and agricultural field and together with the computer aided engineering analysis, in order to prevent such failures in the lifetime of the agricultural tractor. For this purpose, a strain gage data acquisition system has been designed to measure the strain values on the component in order to determine maximum principle stresses for the calculation of overload safety on the agricultural field and stress data for the prediction of fatigue life on a radial washboard test track. The cycle number of these stress data for the fatigue analysis has been established by rainflow cycle counting method. Total fatigue damage for the front axle support has been calculated considering damage accumulation hypothesis defined by Miner.     

商用车驱动桥壳强度和模态的有限元分析

根据汽车振动及有限元理论,建立驱动桥壳动态分析的力学模型。利用UG建立某型商用车驱动桥壳三维几何实体模型,并将该模型与AN-SYS Workbench进行协同仿真,对桥壳进行强度分析,以及在自由状态和预应力状态2种条件下的模态分析,并对结构进行改进优化。其计算结果可为商用车驱动桥壳的结构设计,优化和轻量化以及疲劳寿命预测提供理论依据,具有重要意义。     

残余应力对齿轮弯曲疲劳的量化影响研究

随着风电、高铁、掘进等高端装备对齿轮功率密度、服役寿命等要求的提高,齿轮的弯曲疲劳问题日益显著。为提升齿轮弯曲疲劳性能,通过渗碳热处理、喷丸强化等工艺为齿轮引入较高的残余压应力已逐渐成为工业界的标配。为揭示残余应力对齿轮弯曲疲劳性能的量化影响,在最大主应变寿命预测准则中引入残余应力影响项,通过弯曲疲劳试验确定最优残余应力影响系数,进而采用新的试验数据验证模型的准确性。基于工程应用出发,引入修正应力的概念统一不同残余应力状态下的齿轮弯曲应力-寿命(S-N)曲线,研究结果显示,最大主应变准则中,残余应力影响系数取值为0.15时,可实现较高的寿命预测精度,而修正的S-N曲线中,最佳残余应力影响系数为0.25。研究成果可用于工程实际中齿轮弯曲疲劳快速评估。     

基于损伤力学-临界面法预估多轴疲劳寿命

基于损伤力学理论建立的非线性疲劳寿命预估模型在多轴疲劳寿命预估中获得了广泛的应用,但该模型并未考虑损伤面发生的位置及其物理意义,将其与临界面法相结合提出一种新的多轴非线性疲劳寿命预估模型,新模型能够弥补现有的非线性疲劳寿命预估模型未考虑临界面物理意义的不足。新模型从损伤的角度来预估多轴疲劳寿命,不仅考虑了临界面上裂纹形成及扩展的物理意义、相位差对附加强化现象的影响,而且对非对称加载下的平均应变进行修正。新模型仅仅利用单轴疲劳试验数据以及单轴疲劳材料常数就可以预估出试样的多轴疲劳寿命,从而避免了代价高昂的多轴疲劳试验。采用45钢、316不锈钢、钛合金TC4三种材料的多轴疲劳试验数据对提出的模型进行评估和验证,对几种材料比例/非比例以及对称/非对称加载下的多轴疲劳寿命进行预估,预估结果与试验结果的误差都在5%以内,结果表明提出的多轴非线性疲劳寿命预估模型具有较高的预估精度。