基于ANSYS Workbench的电动车车架疲劳分析

为优化电动车车架设计及后续改进,通过三维软件Solidworks对电动自行车车架进行三维建模,并导入ANSYS Workbench软件从而获得有限元模型.根据车架实际试验要求,对有限元模型进行结构的静力分析,获得车架各部分应力应变情况,随后分别进行恒定载荷疲劳分析和随机载荷疲劳分析;在此基础上,对车架在不同工况环境下的寿命进行分析评估,探讨不同工况下寿命随载荷的变化情况,找出应力集中部位和容易产生失效的部位.     

随机载荷条件下齿轮弯曲疲劳强度

从分析随机载荷谱的角度出发,推导了与随机载荷损伤等效的当量载荷计算公式,研究了载荷谱幅值的分布对齿轮的弯曲疲劳寿命造成的影响,并分析了在随机载荷工况下合理确定齿轮弯曲疲劳设计载荷的依据.     

振动对TBM液压泵泵轴受力及疲劳寿命影响分析

针对硬岩掘进机(tunnel boring machine,TBM)强振动工况,分析引起泵轴疲劳失效的两种机理:载荷与材料性能变化.建立了泵轴在强振动下的受力仿真模型,仿真得到泵轴稳态受力幅值随频率及振幅均呈线性增加.根据经验数据,获得不同工况下的S-N曲线修正模型.建立泵轴的有限元模型,加载不同工况的载荷与材料参数,得到振动参数影响泵轴疲劳寿命的规律.结果表明:当振幅小于3 mm,频率小于20 Hz时,泵轴总能满足对寿命要求;当振幅大于4.8 mm时,不能满足其寿命要求;当频率为10 Hz时,能满足泵轴疲劳寿命的最大振幅为4.3 mm.     

计及板厚腐蚀的半潜式平台疲劳裂纹扩展评估

针对半潜式平台疲劳裂纹剩余扩展寿命的计算和预测问题,本文在计及板厚腐蚀的前提下,针对半潜式平台立柱与横撑连接部位的疲劳裂纹进行扩展评估。依照规范选取合适板厚减小系数,利用指数速率模型计算板厚20 a后的腐蚀余量,输入剩余板厚尺寸进行结构整体和局部的响应分析。利用波浪散布数据与传递函数获得离散化的随机疲劳载荷,应用裂纹扩展率单一曲线模型进行裂纹扩展计算,在扩展循环中加入失效评估图FAD进行安全评估,计算得出的裂纹临界尺寸与寿命均比完整板厚下的数值小,而应用单一恒定幅值载荷加载的裂纹扩展寿命比离散化随机载荷加载的数值小。结果表明:在海洋平台结构响应分析中计入板厚腐蚀的影响,利用离散化方式处理随机疲劳载荷与应用FAD进行裂纹扩展安全评估,能提高评估过程及计算结果的合理性。     

随机载荷条件下齿轮弯曲疲劳强度

从分析随机载荷谱的角度出发，推导了与随机载荷损伤等效的当量载荷计算公式，研究了载荷谱幅值的分布对齿轮的弯曲疲劳寿命造成的影响，并分析了在随机载荷工况下合理确定齿轮弯曲疲劳设计载荷的依据．     

面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型

为解决非平稳随机循环载荷条件下传动试验台架载荷表达问题,提出一种面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型. 以装载机典型换挡工况变速器传动轴为研究对象,基于小波变换级数分解的方法将其所受非平稳随机载荷数据分解为非平稳的确定性分量（趋势项）与平稳的随机性分量（随机项）;对具有非平稳随机特性的趋势项采用均方根值加权分段函数拟合实现参数化表达,对具有平稳随机特性的随机项在Parseval定理基础上建立随机谐和函数表达,并将两分量表达函数重构,实现参数化试验载荷模型的表达;用小样本装载机整机试验数据验证了面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型的有效性、非平稳随机特性和非平稳随机相关性,模型可作为装载机典型换挡工况变速器传动轴台架试验的载荷表达. 研究结果对非平稳随机循环载荷条件下试验台架载荷重构具有工程化价值.     

车辆传动系统零件随机疲劳设计

对某型装甲输送车典型工况进行实车测量 ,通过对实测数据的处理得出各典型工况幅值分布规律 .讨论了随机载荷的幅值与均值的概率密度函数的建立 ,传动系统零件材料弯扭复合加载的P Sa Sm N曲面的获得和多工况二维疲劳寿命的计算过程     

塔式起重机钢结构疲劳寿命研究

该文提出一种基于有限元法的塔式起重机钢结构疲劳寿命估算的方法。首先建立塔式起重机有限元模型并计算静应力,再确定载荷时间历程。将塔式起重机所受的疲劳载荷划分为变幅载荷和冲击载荷。对于变幅载荷,采用现场观测数据并运用数理统计的方法,揭示出变幅小车在起重臂下弦杆的每跨轨道上运行的频数与起重臂的坐标成正态分布。以1d为1个周期,计算出变幅载荷的时间历程。对于冲击载荷,采用瞬态响应方法,得到主要工况下起升钢丝绳内的内力时间关系,获得冲击载荷的时间历程。将塔式起重机结构静应力值、变幅载荷时间历程、冲击载荷时间历程和材料疲劳属性输入MSC．FATIGUE软件,计算得到其钢结构的疲劳寿命。     

钢制组装式车轮的轻量化设计及多目标优化

设计了一种以热轧高强钢作为内轮辋、低碳钢作为外轮辋材料的异种钢材组装式车轮,提出一种车轮多种工况下循环载荷疲劳耐久试验方法,对车轮进行疲劳寿命预测. 基于有限元法,计算不同位置下施加载荷时车轮的强度、刚度,不同应力频率下的疲劳寿命和安全系数,并分析出局部大应力关键部分. 以转弯工况建立参数化模型,定义了8个结构设计变量,利用最优拉丁超方实验设计方法选取初始样本点,拟合了车轮Kriging近似模型,以车轮最小质量、疲劳寿命和疲劳寿命安全系数最大为目标,并以应力、最大形变量为约束,对车轮进行多目标优化,并进行弯曲疲劳试验验证. 结果表明,异种钢材组装式车轮在优化后,性能良好,满足设计寿命要求,质量较优化前车轮减重9.73%.     

可拆卸储罐罐体的有限元分析

储罐在公路交通事业发展中的应用越来越广泛,其安全性变得越发重要.为满足行业对储罐可以进行拆卸移动的需求,研究设计可拆卸储罐.与传统储罐不同,可拆卸储罐的纵向壁板是以连接板和螺栓形成的结构进行连接,便于拆装.针对可拆卸储罐壁板纵向以连接板和螺栓连接的结构特点,建立包含两片壁板、两壁板间的连接板、螺栓和垫片的简化有限元模型,并根据操作工况对其施加预紧力和载荷.利用有限元软件ANSYS分别对操作工况下储罐的螺栓、连接板和罐壁进行应力分析,获得了储罐各部位的应力分布情况,根据分析设计标准对关键部位进行应力强度评定.结果表明:在充满介质的情况下,储罐满足设计要求,不会发生强度失效.     

汽车控制臂路试载荷谱的编制与转化

提出1种多工况下普通轿车悬置零件程序载荷谱的编制方法,并对球销载荷与衬套载荷之间转化关系进行研究。基于试验测得控制臂球销道路载荷谱,运用雨流计数法将随机载荷谱进行处理;通过统计法建立多路况下载荷均幅值的复合概率密度函数,编制出1个完整循环下的程序载荷谱;运用非线性方程将球销载荷谱转化为衬套载荷谱。实现了汽车悬置零件的多工况道路程序载荷谱的编制及载荷之间的转化,该方法可为路试载荷下零样疲劳寿命预测及疲劳寿命试验提供参考。     

履带车辆的一种动力学建模

研究了履带车辆的动力学建模.将履带式车辆处理为三大刚体系统:即车体和左右两侧履带系统.其中将履带简化为柔索约束,并用"冰刀+车轮"的模式对履带约束进行了数学描述,采用多刚体系统理论建立履带车辆的力学模型.其模式对履带约束的数学描述属于一阶线性非完整约束,用描述非完整系统的Routh方程建立了履带车辆的力学模型.     

动车水箱疲劳振动试验及数值模拟研究

轨道车辆及车载设备大量使用焊接结构,其在振动载荷作用下的疲劳破坏通常发生在焊缝处.针对动车水箱焊缝疲劳寿命开展随机振动台架试验及数值仿真研究.在台架试验中,按试验规范输入强化加速度随机振动自功率谱,检验该水箱是否满足疲劳寿命的要求.在进行数值模拟研究中,按试验工况条件建立水箱疲劳寿命仿真模型,其中将振动试验的激振信号作为仿真的输入载荷,采用壳单元建立水箱构件及焊缝的有限元模型,通过附加质量等效内部液体,根据BS7608标准确定相应焊缝的S-N曲线,采用名义应力法预测水箱焊缝在试验工况下的疲劳寿命.仿真所得焊缝失效部位及疲劳寿命与振动台架试验结果基本吻合,说明该焊缝疲劳寿命预测方法的正确性,为焊接结构疲劳设计提供有效的分析算法.     

轴力作用下钢桥面板构造细节受力分析

为研究正交异性钢桥面板在轴力作用下的受力情况,建立全桥杆系有限元模型,获取钢桥面板所受轴力信息;建立钢桥面板局部有限元模型,提取各工况下疲劳细节关注点处应力,分析应力的变化情况,获取各疲劳细节最不利加载工况,比较研究最不利加载工况下各构造细节在轴力作用下的疲劳性能。结果表明,轴力对各细节应力幅影响较小,对U肋与横隔板围焊处和横隔板焊趾处平均应力影响较大,对U肋与顶板焊缝和弧形缺口平均应力影响较小。     

基于等效结构应力法的汽车后桥疲劳寿命分析

汽车支撑后桥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。CAE仿真技术的广泛应用使得车身及零部件结构设计进入了一个崭新的阶段。本文首先利用三维软件CA-TIA建立某型支撑后桥的三维几何模型,并利用Hypermesh软件建立相应的有限元模型,根据工况设定相应的约束载荷,利用Ansys软件对后桥进行静力分析。之后将有限元分析结果导入Fe-safe软件,利用等效结构应力法分析了后桥在典型工况下的疲劳寿命。对比实际的疲劳冲击试验和CAE分析结果,预测结果与实验结果基本吻合,后桥产品的疲劳寿命满足质量要求。证明CAE疲劳仿真技术可以合理有效的预测寿命,有助于提高产品开发的质量和周期。     

近距非接触空爆载荷作用下固支方板破口计算

为研究战斗部近炸下舰船结构的破口现象,结合模型试验,对固支大尺寸方板在近距空爆载荷下的变形及破裂情况进行了分析.基于刚塑性假设和能量密度准则提出了确定结构初始破孔大小的计算方法,利用能量守恒原理,建立了固支大尺寸方板在近距非接触空爆载荷下最终破口大小的理论计算模型,并对试验工况进行了计算.结果表明,理论计算得到的最终破口以及初始破孔大小均与试验结果吻合较好.工程上,可利用所建立的计算模型对舰船结构在近距非接触空爆载荷作用下的破口大小进行估算.     

润扬悬索桥钢箱梁受力分析及实验研究

为了研究大跨度悬索桥扁平钢箱梁的工作行为与受力性能,以主跨1490m的润扬悬索桥为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立了该桥的三维有限元整体计算模型,并对其进行了各种工况下的非线性静力分析．在此基础上运用子模型方法,基于局部精细模型计算了钢箱梁的各关键部位的应力．理论和试验结果都表明,该桥钢箱梁各关键部位在车载作用下的应力水平都比较低,但其顶板和顶板U形肋出现的应力疲劳值得重视．     

重型载货汽车转向前轴的动态特性分析

基于线性振动理论建立了重型载货汽车转向前轴动态特性分析的有限元方模型,计算了前轴的模态参数,分析了其模态特性,计算了正弦交变载荷作用下前轴关键部位的动态应力值,用S-N曲线法计算了前轴的疲劳寿命。按照国标QC/T 513—1999进行了前轴台架疲劳寿命试验,用动态应变测量法测试了动态应力。试验结果表明,前轴动态应力理论计算值接近实际测试值,计算疲劳寿命接近实测疲劳寿命,证明前轴动态特性分析的有限元模型是正确的,可用于进一步分析前轴不同载荷下的强度品质。     

多级疲劳载荷作用下的应力-强度干涉模型

为了评估多级疲劳载荷作用下的结构可靠性,假设结构初始强度为服从任意分布的随机变量,根据等损伤比剩余强度模型推导出多级疲劳载荷作用下的剩余强度表达式。利用通用生成函数法对剩余强度和疲劳载荷构成函数的概率特征进行计算,从而建立多级疲劳载荷作用下的应力-强度干涉模型。并利用45#钢疲劳试验数据对该模型的有效性进行验证。结果表明,该模型能够有效地评估多级疲劳载荷作用下的结构可靠度。     

自行火炮行动系统疲劳可靠性分析的CAE仿真方法

提出了自行火炮行动系统疲劳可靠性分析的CAE仿真方法。建立自行火炮虚拟样机模型,并仿真获得了各典型行驶工况下的行动系统关重件的载荷时间历程。以扭力轴为主要研究对象,对其载荷历程进行计数统计、参数估计与检验、合成与扩展,并在有限元分析的基础上获得了扭力轴最危险部位的全寿命里程二维疲劳应力设计谱。考虑各种横向影响因素的随机性,利用M onte-Car-lo和3-6-1BP网络仿真了扭力轴的p-Sa-Sm-N曲面。由MTPM iner准则和ETPM iner准则,进行了扭力轴的疲劳可靠性分析。并由仿真结果对扭力轴大小修周期提出了合理的建议。