轻量化搅拌车副车架设计与多轴疲劳分析

针对中国重汽集团青岛重工有限公司某款12方轻量化搅拌车副车架使用过程中出现的疲劳破坏问题,文中以此作为研究对象,对该款轻量化搅拌车副车架进行设计改进。利用Pro/E和Workbench等软件对改进后的副车架进行载荷计算及危险截面的应力分析,并将分析结果进行试验验证。在此基础上基于多轴疲劳理论,使用ncode designlife软件对复杂工况下的副车架多轴疲劳安全系数进行模拟分析。结果表明：CAE分析所得的结果与实际情况十分接近;副车架多轴疲劳安全系数分析方法为复杂工况下副车架的疲劳寿命计算提供了依据,具有一定的指导意义。     

基于虚拟迭代的卡车驾驶室疲劳分析

为得到精确的驾驶室疲劳寿命结果,利用Adams软件建立车架—驾驶室多体模型,其中悬置系统刚度由试验测得,根据道路试验测得的载荷谱与建立的多体模型通过虚拟迭代得到施加在车架上的激励载荷谱,然后通过载荷分解方法得到驾驶室悬置处载荷谱,用n Code软件将驾驶室悬置载荷谱带入驾驶室疲劳分析模型,最终计算得到驾驶室疲劳寿命。     

基于柔性体载荷谱提取的某乘用车后副车架动态疲劳寿命分析

汽车行业中《后副车架疲劳台架试验规范》给定的试验载荷均通过控制臂作用于副车架,应用静力疲劳分析方法对后副车架进行疲劳寿命预测,需要将全部组件纳入到模型中,工作效率低且无法保证计算精度。为提高仿真效率和精度,通过Hyper-Works和ADAMS软件建立后副车架疲劳台架试验刚柔耦合动力学模型,分析安装点受力情况并提取载荷谱,在Hyper-Works软件中应用惯性释放法对后副车架进行静力分析,导出单位载荷下的应力分布模型到N-Code软件中进行动态疲劳寿命分析。通过与台架试验对比,该副车架疲劳寿命仿真分析方法有较好的工程实践应用价值。     

液压模块挂车动态响应分析及车架疲劳寿命预测

针对重型液压模块挂车的动态响应特性及车架疲劳强度研究的问题,考虑车架弹性动态特征与液压悬挂系统的影响,建立了挂车刚柔耦合多体系统动力学模型。进行了不同的路面等级与车速下的运行工况对挂车系统动态响应特性的影响研究。将多体动力学仿真的结果作为疲劳分析的载荷历程,基于焊接结构疲劳分析的热点应力法,进行了车架危险部位疲劳寿命预测。在D级路面、车速为5.55m/s下的运行工况,车架危险部位的最小疲劳寿命值为18.71年大于挂车使用年限,即车架满足疲劳强度要求。     

混凝土搅拌车副车架多轴疲劳分析

以CAE技术为基础,对某厂13方混凝土搅拌运输车的副车架结构进行多轴疲劳分析。为了能够准确预测车架结构的疲劳寿命,采用有限元分析和多体动力学相结合的方法。在有限元软件ANSYS中建立了车架的有限元模型并进行强度分析;通过多体动力学模型仿真整车在B级路面的随机激励下的运动状态,提取钢板弹簧与车架连接位置的载荷历程;并在此基础上根据车架材料的疲劳性能数据和合适的疲劳损伤模型利用疲劳分析软件FE-Safe进行了车架的多轴疲劳分析,得到了车架的疲劳寿命分布情况以及容易发生疲劳失效的位置。分析结果与路试结果对比表明,该方法可在设计阶段有效预估汽车关键零部件在非比例载荷作用下的疲劳寿命。     

基于PSD法的电动轮自卸车车架随机振动疲劳寿命预测

针对国产首台载重达300 t的电动轮自卸车车架疲劳性能是否满足设计要求而开展数值分析研究,拟通过寿命预测评估车架疲劳可靠性。首先在MSC.Nastran中对车架进行模态和频率响应分析,获得模态中性文件和输入与结构应力之间的传递函数;再次,借助ADAMS建立整车刚柔耦合多体动力学模型,进行整车C级路面动力学仿真分析,输出车架随机载荷时间历程,并通过傅里叶变换计算其功率谱密度函数(PSD);最后,根据车架材料SN曲线,利用MSC.Fatigue中的Vibration模块进行振动疲劳寿命分析,得到车架危险点的寿命值满足设计要求,从而为后续开展车架可靠性设计和结构优化提供参考依据。     

基于轮胎六分力的某商用车车架疲劳分析

实验以某重型商用车车架为研究对象,在汽车的3个车轴上共安装6个六分力仪,并在定远试验场多种路况下进行实车测试,获得车轮轮心处六分力。在HyperMesh中对车架进行有限元建模并应用惯性释放理论获得车架的单位载荷应力场分布。在ADAMS中建立整车刚柔耦合动力学模型,并将实车测试获得的轮心六分力导入模型中进行仿真,求得车架与悬架接附处的载荷谱。结合车架单位载荷应力场分布、车架与悬架接附处的载荷谱及车架材料的应变（ε）-疲劳寿命（N）曲线,根据线性累积损伤理论,使用nCode软件对车架进行疲劳仿真分析,分析结果表明该车架可靠寿命符合国家相关安全规定,满足设计要求。该仿真结果也被试验所验证。     

基于ANSYS和ADAMS的观光车车架联合仿真

为了更精确分析观光车车架的动态受力,用UG建立车架的三维模型,导入HYPERMESH抽取中面并生成车架的有限元模型.用ANSYS对车架进行了模态分析并导出柔性体中性文件(MNF文件).考虑到路面、轮胎和悬架对车架受力的影响,在ADAMS中建立观光车整车的刚柔耦合模型,在D级路面上对整车进行运动学仿真,确定车架柔性体受力最大的一些热点,并导出车架与悬架连接处各点的载荷谱.利用ADAMS与ANSYS的接口把载荷谱导入ANSYS对车架进行瞬态响应分析,得出顶棚后支柱与车架连接处为应力集中处,说明此处设置加强筋是必要的.用FE-SAFE软件导入载荷谱对车架进行疲劳寿命分析,得出车架顶棚后支柱与车架连接处最易发生疲劳损伤,再次证明此处设置加强筋是合理的.     

考虑疲劳寿命的某中型商用车车架轻量化设计

为提升某国产商用车车架可靠性、经济性设计水平,对其进行抗疲劳轻量化仿真研究。首先基于多体动力学软件ADAMS/Car建立整车刚柔耦合装配,模拟整车满载时在B级路面以50km/h速度行驶的工况,提取车架与悬架连接处的载荷-时间历程,结合惯性释放法得到的单位载荷下的应力响应,基于车架材料的S-N曲线对疲劳寿命进行预测;分析结果表明:车架疲劳寿命为62.99×10^4km,符合国家《机动车强制报废标准规定》关于中型商用车安全行驶里程为60×10^4 km的要求。其次结合Morris全局灵敏度分析进行商用车车架疲劳寿命显著因子的筛选。最后基于最优拉丁超立方法进行实验设计,Kriging近似模型进行拟合,ASA自适应模拟退火算法进行优化,使商用车车架在满足《机动车强制报废标准规定》疲劳寿命的基础上减轻其质量,达到轻量化的目标。     

实测车轮六分力激励的车架疲劳寿命分析

车架疲劳寿命分析多以实测振动信号为动力学模型的输入激励。由于振动信号不能全面地反映出路面对整车的多维激励作用,导致基于动力学模型仿真预测的车架疲劳寿命精度和可信性偏低。而车轮六分力传感器可同时采集路面作用于轮心的多维力,复现路面-轮胎-整车的复杂耦合关系。为分析两种激励方法对疲劳寿命预测结果的影响,建立某自卸车整车刚柔耦合动力学模型,作为车架边界载荷的提取载体。然后基于车架有限元模型,通过惯性释放法获取应力分布,对比分析车轮六分力和轮心振动激励下车架的疲劳寿命情况。结果表明,采用轮心六分力载荷加载的半分析方法,可以更为准确地提取车架边界载荷,提高车架疲劳寿命预测的精度和可信性,为商用车辆结构更为准确的疲劳寿命预测提供借鉴。     

四驱SUV车架动态载荷仿真及疲劳分析

为预测车架的疲劳寿命,建立整车多体动力学模型,在基于实测道路载荷谱的基础上,采用了虚拟迭代技术,得到了车架各接口点的动态载荷。为解决耐久规范中越野路所引起的动态载荷仿真耗时的问题,采用时域损伤编辑法对载荷谱进行了缩减处理,缩减前后各通道损伤值及分布均保持一致,单个循环路面里程由3 km缩减至1. 6 km,加速了动态载荷仿真。通过采用Miner线性疲劳损伤法对车架进行了疲劳寿命分析预测,分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能目标,并最终通过了实车试验场道路耐久的验证,表明分析结果与试验一致。     

氢燃料电池客车车架多工况疲劳可靠性分析

以氢燃料电池客车车架为研究对象,首先应用HyperWorks建立12 m氢燃料电池客车车架的有限元模型,对车架的满载弯曲工况、扭转工况和急转弯工况进行静强度分析。然后根据车架静强度分析结果,利用nCode Design-Life建立车架疲劳分析五框图,定义载荷谱和材料疲劳特性参数。最后采用S-N静态疲劳设计方法对车架进行多工况疲劳可靠性分析。结果表明,在这3种工况下车架的疲劳可靠性均满足安全要求。     

基于道路模拟的摩托车车架疲劳寿命分析

以实测的载荷谱为基础,运用有限元分析软件和道路模拟试验技术建立了某摩托车车架的仿真模型。利用名义应力法对车架进行了疲劳寿命预估。将疲劳寿命的仿真结果与试验值进行对比,发现两者具有高度的一致性,从而证明基于道路模拟的疲劳寿命仿真试验可以实现对关键零部件疲劳寿命的有效预估。     

修井机作业平台的疲劳寿命研究

修井机作为油田机械中的重要设备,人们在享受其带来方便的同时,也要重视作业平台的疲劳寿命。在了解了作业平台工作的原理与流程后,用soildworks对作业平台进行建模,使用workbench软件对作业平台进行静力分析,并借助分析云图找出应力薄弱环节与易疲劳位置,再利用ncode推测材料的S-N曲线,最后根据分析特点给出应力疲劳计算中的损伤计算、应力组合、平均应力修正、存活率的概念及计算方法。在理论分析的基础上,利用ncode对作业平台在正弦载荷谱和白噪声载荷谱下进行应力疲劳分析,得出了损伤云图和寿命云图,发现其损伤及寿命满足设计要求,可以安全使用,并为平台优化提供了有效支持。     

电动商用车车架疲劳寿命模拟与优化

为精确预测电动商用车车架疲劳寿命,通过建立车架有限元模型并进行强度仿真,确定疲劳失效危险位置。采集危险位置载荷谱,分析疲劳损伤值,采用Miner疲劳损伤理论和雨流计数法将应力谱时域信号转化成雨流矩阵,最终建立车架台架实验与道路试验疲劳寿命间的当量折算关系。设计实验方法并制作实验台架,对比道路试验与台架实验结果,验证了所建立当量折算关系的准确性。表明所建立的实验方法可提高车架疲劳寿命预测精度与可靠性,缩短道路疲劳试验周期。     

基于虚拟样机技术的轻型载货汽车车架疲劳寿命预测方法

为准确预测随机动载作用下汽车车架结构的疲劳寿命,将有限元分析与多体动力学相结合。首先建立了车体结构的多体动力学模型,并将根据中国路况得出的仿真路面谱作为输入,计算了车体11个关键部位的载荷历程。然后在车体有限元模型中计算了相应的应力影响因子。同时根据车架材料的S-N曲线和车架本身的特点拟合出了车架结构的S-N曲线。最后,利用MSC-FATIGUE软件基于准静态应力法的疲劳寿命分析技术,预测了车架结构的疲劳寿命。所预测结构寿命在合理范围内,可以作为车架后续轻量化改进的依据。     

ISG电机混合动力系统传动部件疲劳寿命分析

混合动力的多种工作模式给传动系统的机械性能带来新的考验,通过研究基于ISG电机的混合动力控制策略,确定汽车在标准工况下各动力源输出扭矩的变化历程,为传动系部件设计校核提供参考载荷谱.以发动机扭矩输出花键轴为研究对象进行疲劳性能分析.首先通过试验测得ECE+EUDC标准工况下发动机扭矩载荷谱,然后根据单位扭矩载荷的应力应变响应合成疲劳寿命分析的损伤载荷谱,利用Brown-Miller损伤模型进行疲劳寿命分析,分析结果表明该花键轴满足疲劳性要求.     

基于有限元方法的压裂泵连杆疲劳强度分析

压裂泵连杆在工作过程中受到复杂的交变载荷作用,为防止发生疲劳破坏,对压裂泵连杆疲劳强度进行分析。首先建立五缸压裂泵连杆装配组件有限元模型,然后在考虑过盈配合及联结螺栓预紧力装配条件的情况下,对连杆的几种极限工况进行静力有限元分析,获得连杆在各工况下的应力应变,接着将各工况静力分析结果导入疲劳分析软件FE－SAFE中,从而确定疲劳载荷谱,并以此计算连杆疲劳寿命及疲劳安全系数,对连杆疲劳寿命进行定量分析。结果表明,压裂泵连杆疲劳寿命及疲劳强度满足设计要求。     

基于多通道道路模拟的摩托车车架疲劳寿命分析

综合应用试车场道路载荷谱、刚柔耦合多体系统动力学模型和道路模拟虚拟迭代等技术,在车架开发的结构设计阶段实现车架疲劳寿命的有效预估。提出一种多通道道路模拟试验与CAE相结合的摩托车车架疲劳寿命分析方法。利用车架多通道道路模拟试验台,以实测载荷谱为初始输入,基于力-位移耦合控制系统迭代得到近似实际路面激励的等效激励信号。应用模态应力恢复理论和线性疲劳累计损伤理论,建立车架的疲劳分析模型,以等效实际路面激励信号为输入得到车架的疲劳寿命分布并预估车架疲劳寿命。     

半挂牵引车车架的疲劳分析及结构优化

为准确复现某半挂牵引车车架铸造横梁试验场失效模式并提升结构可靠性,对典型工况静强度进行了分析;通过对比仿真结果与应力试验,验证了有限元模型准确性并发现了结构薄弱点,对结构进行了优化设计;建立了刚柔耦合的整车虚拟样机模型及试验场扭曲路面,提取了车架连接处载荷,结合惯性释放的方法完成了两种方案车架疲劳寿命计算,并进行了两种方案扭转疲劳台架试验。结果表明：改进方案在典型工况静强度、基于扭曲路面的虚拟疲劳寿命及基于台架试验的扭转疲劳寿命等方面均有较大提升,验证了改进方案的有效性。