基于主S-N曲线法的地铁制动箱焊接疲劳分析

为研究地铁车辆制动箱焊接接头的疲劳寿命,根据实际结构建立4节点壳单元有限元模型,给出搭接焊和T型焊的焊缝建模方法.在3种振动工况下,运用主S N曲线法计算焊缝的等效结构应力和对应损伤比.结果表明：该地铁车辆制动箱焊接结构设计合理可靠;通过与实体单元模型计算结果进行对比证明壳单元模拟焊缝的合理性;在不同尺寸单元下对比2种疲劳评估方法,结果表明名义应力法预测疲劳寿命的准确性较低.     

副车架疲劳台架试验的有限元模拟

应用有限元分析法对副车架的疲劳台架试验进行强度和疲劳分析,得到副车架的应力分布图、副车架本体寿命云图和焊点寿命云图. 通过分析,可以预测模拟制动工况的疲劳台架试验中副车架本体及焊点可能出现的强度及疲劳问题.     

焊点模拟方法对疲劳仿真寿命的影响

为改善焊点疲劳仿真寿命分布的合理性,基于盒状样件,讨论焊点的模拟方法对疲劳仿真寿命的影响,并进行疲劳仿真结果与试验结果的对比分析.结果表明,梁单元焊点模型和ACM焊点模型受网格尺寸的影响较大;而nugget焊点模型受网格尺寸影响相对较小,即使在焊点周边的网格尺寸一致性不好的情况下,该模型也能给出相对合理的寿命分布结果.     

基于概率断裂力学的管道疲劳寿命分析

采用奇异单元模拟裂纹尖端应力场的奇异性,计算裂纹尖端的应力强度因子和张开应力.以概率论为基础,结合确定性疲劳断裂力学估算方法,考虑参数的不确定性和随机性,应用蒙特卡洛模拟法分析管道的疲劳寿命.结果表明：通过J积分计算得到的裂纹尖端张开应力与计算得到的管道工作应力基本相等.采用蒙特卡洛模拟法进行的一定可靠度和置信度下的疲劳寿命预测能反映评定参数的不确定性,较传统的断裂力学计算结果更安全.     

随机振动载荷下电子箱PCBA焊点疲劳寿命分析

电子箱在力学载荷环境下,振动引起的高周循环疲劳应力会造成箱体中电路焊点失效,影响电子箱整机可靠性;针对一种印制电路板组件焊点进行整机级振动试验,通过建立电子箱整机有限元模型,进行与试验状态一致的随机振动试验仿真分析,提取焊点上的应力、加速度响应水平;基于Basquin模型,建立了PCBA疲劳寿命预测模型,将几种不同振动载荷下的焊点响应结果代入到预测模型,计算得到电子箱在不同振动载荷下的寿命分析结果,得到电子箱PCBA焊点的应力-寿命（S-N）曲线;结果表明,在工况随机振动条件下电子箱PCBA焊点具有足够可靠性,随着振动激励增大,焊点疲劳寿命显著缩短,该方法可用于电子箱整机级PCBA焊点随机振动疲劳寿命分析。     

基于模态应力恢复的轿车发动机舱盖焊点疲劳寿命分析

建立汽车发动机舱盖焊点有限元模型,并将分析结果与试验模态对比,验证该有限元模型的准确性.分别采用准静态法和模态应力恢复法得到焊点的应力-时间历程;基于Palmgren-Miner线性损伤累积准则和S-N曲线对比评估焊点疲劳寿命,并在模态应力恢复方法中考虑截止频率和结构阻尼对焊点疲劳寿命的影响.与虚拟台架试验的对比结果表明：准静态预测的焊点寿命大于试验寿命,截止频率为200 Hz且结构阻尼为0.06的模态应力恢复结果与试验结果较吻合.基于模态应力恢复法优化设计的发动机舱盖通过耐久路试.     

前副车架焊缝疲劳分析和寿命优化

为评估前副车架的耐久性能,利用FEMFAT分析某汽车前副车架的疲劳寿命.提出焊缝不同区域单元的尺寸要求和焊缝连接单元的厚度要求,以保证前副车架焊缝的局部应力真实可信;采用S-N法预测焊缝疲劳寿命,计算得到的开裂位置和行驶距离与道路试验吻合良好;通过加强局部结构并重新布置焊缝位置,使前副车架通过耐久试验测试.分析表明:通过规范焊缝的建模要求,根据实际结构设置合适的焊缝类型,可准确预测焊缝的疲劳寿命,指导焊缝布置,优化产品结构.     

大功率柴油机连杆疲劳试验和数值模拟

对某型大功率柴油机连杆进行疲劳强度试验,观察连杆断口的微观形貌,分析连杆断裂的主要影响因素.试验结果表明:连杆杆身的残余压应力通常会使疲劳裂纹萌生在构件次表层,具有高平均应力水平的连杆小头对表层夹杂缺陷更加敏感.运用三维有限元数值计算方法和疲劳寿命预测理论,对连杆疲劳耐久性试验进行数值模拟.连杆疲劳试验与虚拟疲劳寿命预估结果的比较表明,基于材料S-N曲线的疲劳寿命预估方法在一定程度上能对疲劳试验中连杆破坏的薄弱部位和疲劳寿命进行模拟与预测.     

基于道路载荷谱的车身焊点疲劳寿命分析

针对目前汽车焊点疲劳分析方法精度低、建模复杂等问题,以某自主SUV车身焊点为研究对象,采集道路载荷谱,通过载荷虚拟迭代得到底盘与车身连接点的载荷.研究结果表明,对车身焊点分别使用基于力(载荷)和应力的疲劳分析,可以准确预测试验样车焊点开裂位置,缩短焊点疲劳分析周期.改进后的样车顺利通过耐久试验场验证.     

基于模态瞬态法的发动机罩焊点疲劳优化

针对某车型整车耐久路试过程中发动机罩铰链加强板焊点出现开裂的问题,采用模态瞬态法对发动机罩焊点进行疲劳分析。根据发动机罩模态应变能分布情况优化铰链加强板结构和焊点分布,试验车整改后在整车耐久路试中发动机罩焊点未再出现开裂现象。发动机罩铰链加强板焊点开裂是振动疲劳问题,采用基于惯性释放的准静态法计算疲劳损伤不能预测焊点开裂问题,采用模态瞬态法疲劳计算方法才能更好地预测发动机罩焊点疲劳损伤。从模态应变能角度对结构振动疲劳开裂问题进行优化能明显提高优化效率。     

基于热点应力法的桥式起重机主梁焊缝疲劳寿命分析

针对在起重机初期设计阶段由于实验数据短缺而难以快速准确地预测结构疲劳寿命的难题,依据IIW标准,应用热点应力法,用Marc进行桥式起重机主梁焊缝有限元应力分析.分析结果表明,应用热点应力法和有限元分析相结合的方法计算焊缝疲劳寿命简单可行,可实现在产品设计阶段有效地预测焊缝应力的分布,降低焊缝应力峰值,从而可有效地防止或延缓局部焊缝开裂现象发生.     

集装箱门式起重机金属结构及焊缝的疲劳分析

建立轨道式集装箱龙门起重机金属结构的有限元模型,基于港口实际工况计算的应力结果,利用专业疲劳分析软件MSC Fatigue对该场桥的金属结构及焊缝进行全寿命疲劳分析,得到整体的疲劳寿命分布和危险点的寿命值,为产品的疲劳耐久性设计提供重要参考.     

Finite element analysis of residual stress induced by shot peening process

The aircraft industry has only recently begun to explore possible application of welding as an alternative joining method for the design of future large civil airliner wing. One of the main obstacles, encountered in the past years, to welding application within the aircraft industries were due to failure in the weldments, caused by high tensile residual stresses present in the region of the weld, reducing drastically fatigue strength of welded joints. Improvement in the fatigue life of the welded joint can be obtained if compressive residual stresses are introduced at the weld region.Shot peening is a manufacturing process intended to give aircraft structures the final shape and to introduce a compressive residual state of stress inside the material in order to increase fatigue life. This paper presents the modeling and simulation of the residual stress field resulting from the shot peening process. The results achieved show that a significant decrease of welding induced tensile residual stress magnitude can be obtained. Good agreement between experimental and numerical results was achieved.     

基于主S-N曲线的带止裂槽焊接接头疲劳寿命预测及改进

以带止裂槽焊接接头为研究对象,提取可能发生疲劳失效的焊趾截面、焊喉截面和止裂槽截面的节点力,基于主S N曲线法求解截面的等效结构应力,评估焊缝的疲劳寿命,并提出改进接头的建议。分析发现：止裂槽的存在会显著增加局部位置的应力,导致疲劳寿命明显降低。填充止裂槽并适当增大水平方向焊脚尺寸,可以提高该位置疲劳寿命10倍左右。     

基于等效结构应力的铝合金地铁车体疲劳寿命预测

为评估某铝合金地铁车辆的疲劳寿命,采用美国ASME标准中的网格不敏感的主S-N曲线法对该车焊缝进行疲劳寿命预测.用HyperMesh对车体进行有限元建模,并对焊缝处网格细化;用ANSYS计算焊缝处应力;运用自主开发的FE-Weld软件对其进行等效结构应力的计算和疲劳寿命的预测;对疲劳寿命不符合设计要求的结构进行改进和优化,改进后结构的疲劳寿命符合设计要求.网格不敏感的主S-N曲线法具有重要工程应用推广价值.     

Statistical modeling and optimization of resistance spot welding process parameters using neural networks and multi-objective genetic algorithm

Resistance spot welding (RSW) is a highly used joining procedure in automotive industry. In RSW, after a number of welds the welding electrode starts to wear and its diameter changes. This causes the weld nugget diameter abnormal variations and consequently reduces the weld strength. Therefore the tip of the electrode should be dressed in RSW. Selecting the optimum time for the welding electrode tip dressing operations is very important. In this research three welding parameters including the welding time, the welding current, and the welding pressure were identified as the main effective parameters on the weld nugget dimensions including the weld nugget diameter and height using full factorial design of experiments. Then using hybrid combination of the artificial neural networks and multi-objective genetic algorithm, the optimized values of the aforementioned parameters were specified. Finally experiments were fulfilled to estimate the admissible number of the weld spots which should be done before the electrode tip dressing operation.     

基于主S-N曲线法的T形接头疲劳评估和试验验证

以T形焊接接头为研究对象,将可能发生疲劳破坏的焊趾截面和焊喉截面的节点力转换为相对于中面焊线的等效节点力和弯矩,并利用平衡等效原理转化为线力和线弯矩,基于材料力学公式求出截面的结构应力,解决应力对网格尺寸敏感的难题。从焊缝疲劳破坏的机理出发,基于Paris断裂力学公式推导以等效结构应力为变量的一条主S-N曲线,评估焊缝的疲劳寿命。分析结果发现：采用主S-N曲线法评估的寿命与试验值最接近且破坏位置准确,该主S N曲线法准确性较高。