双叉臂悬架上摆臂疲劳开裂分析及其优化

为了解决某双叉臂悬架上摆臂开裂问题,首先建立上摆臂有限元分析模型同时进行对标试验,对标结果表明有限元仿真与其测试值基本一致。再基于双叉臂悬架多体动力学模型提取制动工况时的载荷,以此对其进行极限加载,分析结果表明其最大应力超过材料极限,与开裂位置吻合。基于Miner疲劳损伤累积理论对上摆臂进行疲劳寿命分析,疲劳分析结果表明其最低寿命低于目标值,与强度分析薄弱位置一致,再现了失效模式。最后基于Isight集成平台对上摆臂进行优化分析,得到了上摆臂本体及其加强板最优的料厚,优化之后上摆臂的强度性能和疲劳性能明显提升,均满足设计要求,与此同时其优化方案均通过了台架试验和路试验证,成功解决了该开裂问题。     

汽车前悬架下摆臂的逆向设计与有限元分析

逆向工程与计算机辅助设计及有限元分析相结合,可显著提高新产品的开发效率,实现产品快速制造和降低开发成本。本文以某车型前悬架下摆臂为研究对象,通过三维扫描仪采集下摆臂的点云数据,对点云数据进行处理与简化。使用CATIA软件对前悬架下摆臂进行逆向设计,建立前悬架下摆臂的三维模型。使用Geomagic Qualif软件对建立好的模型进行误差分析,平均偏差在0.6mm范围内。对表面粗糙、不连贯及曲面不连续现象进行曲面光顺处理和局部结构优化,优化后的下摆臂模型表面平整、曲面光滑流畅,符合零件设计要求。利用惯性释放原理,使用ANSYS软件分别对逆向设计的下摆臂模型的三种典型工况进行静力分析,得到下摆臂的应力云图。结果表明各种工况下的下摆臂应力均满足强度要求。     

基于ASME Ⅷ-2的外压波纹管分析计算

强度、疲劳与稳定性是波纹管的主要力学性能指标,在波纹管设计过程中必须全面考虑。建立外压和轴向拉伸位移作用下的波纹管有限元模型,采用ASMEⅧ-2中极限载荷分析、屈曲分析以及弹塑性疲劳分析方法进行计算。结果表明,极限载荷分析可以较为准确地确定波纹管的极限载荷,且对波纹管设计参数和结构尺寸没有限制;屈曲分析可以确定波纹管失稳上限载荷;弹塑性疲劳分析可以预测波纹管的失效位置和疲劳寿命。本文的计算研究对波纹管设计具有一定的参考价值。     

车辆减振器活塞杆偏摩现象的疲劳分析

车辆在行驶中,减振器活塞杆不仅承受随机交变的轴向力的作用,而且承受交变的侧向力作用,在此情况下极易发生弯曲疲劳破坏,即偏摩现象。通过对前悬架系统力学建模,分析了减振器和活塞杆在车轮平面和车轴平面内的受力情况,采用Workbench软件对活塞杆在偏摩下进行应力计算,并利用S-N曲线和Goodman修正理论分析不同载荷状况下活塞杆疲劳寿命,试验结果表明,疲劳破坏部位发生在活塞杆中部焊接挡圈部位,这与实际中活塞杆易出现的失效的部位相吻合。     

兆瓦级风力发电机组塔架强度分析

塔架的强度分析包括极限强度分析和疲劳强度分析.极限强度分析是指塔架在极限载荷作用下,得出各截面的Von Misses应力,再与材料的许用应力比较判断.对作用在塔架上的疲劳载荷谱,通过通道合并和雨流统计得到各焊址处的等效疲劳载荷,并结合S-N曲线进行疲劳损伤判断.     

随机恒幅循环载荷疲劳可靠度异量纲干涉模型

用于与时间无关的失效模式(例如静强度失效)的失效概率或可靠度计算的"应力-强度干涉模型"已很成熟,但要将干涉分析的概念与方法应用于与时间相关的失效模式(例如疲劳、磨损和腐蚀等)还存在许多困难,即使对于存在不确定性的恒幅循环载荷下的疲劳可靠性问题,目前也还没有像静强度应力-强度干涉模型那样简单、直接、有效的方法及数学模型.在概率统计平均的意义上重新解释传统的两个随机变量干涉分析的基本概念及模型,将干涉模型解释为载荷加权平均模型.具体地讲,就是将应力-强度干涉模型解释、拓展为强度超越(载荷)概率的(载荷)统计加权平均模型,或给定应力下的条件失效概率的随机载荷加权平均模型.这样,传统上只能应用于相同量纲随机变量(例如应力与强度)的干涉模型就可以拓展应用于具有不同量纲随机变量(例如应力与寿命)的情形,例如随机载荷下的疲劳失效概率(寿命小于指定值的概率)或可靠度(寿命大于指定值的概率)计算.应用这样的模型,可以很方便地根据几个确定性恒幅循环载荷下的疲劳寿命分布,预测随机恒幅循环载荷作用下的疲劳失效概率或可靠度.     

一种加速多体动力学模型虚拟迭代的载荷谱编制方法

为加速多体动力学模型的虚拟迭代，提出了一种能够完整保留长里程路面载荷谱损伤值、幅值特征和频率特征的编制方法，采用路面时域信号分割以及路面片段组合优化等手段，使得比利时路单次循环路面里程由2.61 km缩减至1.49 km，生成了用于虚拟迭代的加速谱。对比了下摆臂及转向节分别在比利时路原始谱和加速谱作用下的疲劳损伤，结果显示缩减前后损伤分布一致，摆臂和转向节的最大损伤比值分别为1.081和1.205，表明了加速谱能够替代原始谱。运用该方法对耐久规范中的越野路及山路长里程路面进行了同样的里程缩减处理，并对摆臂和转向节进行了疲劳分析预测，分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能目标，并通过了实车道路耐久验证。所提出的载荷谱编制方法为加速多体动力学模型的虚拟迭代提供了一种解决途径。     

某轿车摆臂疲劳试验载荷谱编制及寿命预测

传统编谱方法对低幅载荷只考虑其损伤作用,没有考虑零件的低载强化特性。以某轿车摆臂为对象,编制了耐久性试验用程序载荷谱,再分别按照传统损伤理论与低载强化理论预估零件的疲劳寿命,比较分析两种理论在疲劳寿命预测上的差异。台架试验结果表明,考虑低载强化作用的寿命预测方法对零部件的寿命预测具有更高的精度,这对汽车零部件耐久性试验失效模式和耐久性里程的更精确推断具有重要意义。     

MW级风机塔筒门框焊缝的强度分析

运用有限元分析软件ANSYS建立某MW级风力发电机塔筒门框的有限元模型,分析了其在极限载荷下的静强度; 同时采用热点应力法对门框焊缝进行疲劳分析,基于临界面理论计算热点应力,并利用雨流计数法和Palmgren-Miner线性累积损伤理论计算了门框焊缝的疲劳损伤,结果表明,门框焊缝的极限强度和疲劳强度均满足使用要求。     

某型太阳翼伸展机构疲劳可靠性分析

针对太阳翼伸展机构在服役过程中的疲劳失效问题,提出了一种基于有限元仿真的疲劳可靠性分析方法。首先,建立太阳翼伸展机构的有限元模型,并对其进行疲劳强度分析;其次,基于Miner线性累计损伤理论,对伸展机构进行疲劳损伤分析;再次,结合Do E试验设计,建立以剪切载荷、轴压载荷和弯矩为随机变量,疲劳损伤值为响应的代理模型;最后,借助蒙特卡罗方法计算太阳翼伸展机构的疲劳可靠度。结果表明：在考虑载荷不确定性时,太阳翼伸展机构的疲劳可靠度为0.996 9;与确定性分析相比,所提方法能够有效量化因不确定性因素导致的疲劳失效,可为其它工程结构的疲劳性能度量提供参考。     

基于叶根载荷的风力发电机组风剪切强度分析

风力发电机组的风剪切强度是引起风力发电机组疲劳失效的重要因素之一,以风力发电机组的叶片根部载荷为基础,建立了一种基于叶根载荷分析风力发电机组风剪切强度的分析理论,并根据实际叶根测试数据对理论模型进行分析与验证。研究结果表明:实测的载荷强度比值处于标准风剪切模型的载荷比值之上,位于极限风剪切模型的载荷比值之下;进而判断得出实际的风力发电机组风剪切强度位于标准风剪切强度之上,而位于极限风剪切强度之下,且最大的风剪切强度为标准风剪切强度的1.64倍,为极限风剪切强度的0.6倍,从而验证了理论模型进行风剪切强度分析的可行性及有效性。     

某乘用车前悬摆臂多工况道路载荷谱采集技术研究

以某乘用车麦弗逊式前悬摆臂为研究对象,采集整车在汽车试验场强化道路各工况的应变,通过台架标定的方法获得摆臂载荷与应变关系,计算出相应工况下摆臂所受载荷。通过分析载荷谱时域和频域,得到利于零部件设计的参数,同时为结构设计人员进行CAE分析提供数据支持,为零部件疲劳寿命试验提供试验条件。     

荣威750FCV后悬架上摆臂的轻量化设计

依据荣威750轿车后悬架上摆臂的载荷谱以及结构特点,将钢制上摆臂改为铝合金材料制作,并进行结构的优化设计,以达到轻量化的目的。利用ANSYS结构分析软件对轻量化后的上摆臂进行强度、模态以及疲劳寿命的分析,确保轻量化的可行性。结果表明,新的铝合金上摆臂的各项性能指标满足实际工况使用要求。     

热轧PC轧机支承辊接触区安定状态及疲劳裂纹萌生位置分析

接触区安定状态的分析是接触零件疲劳承载能力及失效形式判定的依据之一,在结合赫兹理论和静力安定理论对两平行圆柱接触时弹性应力和弹性安定分析的基础上,根据有限元软件Abaqus计算得到的某支承辊接触应力的轴向分布,对支承辊接触区的安定状态进行了分析,结果表明:正常操作状态下此类支承辊的接触应力小于弹性极限应力和弹性安定极限应力,支承辊处于弹性状态,在循环载荷的作用下支承辊不会发生表面塑性变形;支承辊的疲劳以表面下起源的高周疲劳为主。     

热镀锌机组校正辊的断裂原因

某热镀锌生产线校正辊运行时,在其轴头过渡圆角处发生断裂,采用化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察、微区成分分析、无损检测和应力分析等方法对其断裂原因进行分析.结果表明:校正辊的失效形式是由弯曲和扭转等复杂载荷引起的多源疲劳失效;校正辊轴头圆角过渡区外表面的凹坑及该处的应力集中促使表面多处疲劳裂纹的萌生,在较高载荷下疲劳裂纹扩展,最终导致校正辊断裂.为避免此类失效再次发生,建议采用较大半径的过渡圆角来降低过渡圆角处的应力集中程度,提高表面质量,加强运行前的无损检测.     

某无人机用涡喷发动机主轴疲劳寿命计算

涡喷发动机主轴所承受载荷十分复杂,扭矩、轴向力、离心载荷和陀螺力矩等载荷共同作用于主轴,在高温区还承受热负荷。在这些交变载荷共同作用下,疲劳断裂失效是其主要失效模式。根据无人机的任务剖面,编制该无人机用涡喷发动机主轴的疲劳载荷谱;并用工程估算方法得到该涡喷发动机主轴的S-N曲线,基于ANSYS建立有限元模型并进行疲劳寿命分析,给出了该涡喷发动机主轴的寿命。     

汽车链疲劳寿命威布尔分布形状参数的探讨

探讨了汽车链疲劳寿命的分布规律,揭示了汽车链疲劳寿命威布尔分布形状参数随链条规格、载荷水平变化的特点,设计了可靠寿命的抽样检验方法.试验结果表明:在高应力水平下,汽车链疲劳寿命服从两参数的威布尔分布,其形状参数随载荷的增大而增大,随节距的增大而减小,且加速试验抽样检验比正常载荷抽样检验节省试验时间,降低试验成本,考虑到失效模式,建议过载水平为标准中规定的最小极限拉伸载荷的0.30～0.33.     

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.     

振动环境下飞机薄壁结构紧固件疲劳寿命研究

列举了飞机薄壁结构紧固件损伤失效故障的典型实例,简要分析了其失效特点与危害性。针对某型飞机机翼前缘襟翼单面连接结构紧固件松动、脱落的故障问题,提出了3种改进方案,并采用拉-拉疲劳试验与振动疲劳试验方法对改进前后的紧固件进行了对比试验。为模拟紧固件在振动疲劳载荷作用下的失效模式与失效过程,研制出了冲击振动试验台;初步建立了飞机结构紧固件振动疲劳试验方法。结果表明,在振动疲劳载荷与传统疲劳载荷作用下飞机结构紧固件的失效模式、损伤机理及寿命分布规律有显著差别。依据试验结果,给出了某型飞机机翼前缘襟翼单面连接结构改进的首选和备选方案。     

某轻卡制动阀支架失效分析及其优化设计

针对某轻卡制动阀支架失效问题,首先采集车架横梁两端的搓板路激励载荷对该制动阀支架进行模态频响计算,分析结果表明该制动阀支架的最大应力大于材料许用值,其最大应力位置与失效位置一致;然后基于功率谱载荷对其进行随机振动疲劳分析,分析结果表明该制动阀支架的疲劳寿命不满足疲劳性能要求,其与振动强度分析薄弱位置和失效位置相吻合;再通过集成优化平台对制动阀支架进行结构优化,优化之后制动阀支架的最大应力值和疲劳寿命值均符合性能要求值,其疲劳、强度性能显著提升,支架总重量也降低了,达到了轻量化的要求;最后对制动阀支架的优化方案进行道路可靠性验证,试验结果表明该制动阀支架的振动加速度明显减小,并且没有发生失效,科学地解决了该制动阀支架的失效问题。