输弹机构件可靠性试验仿真研究

基于ADAMS建立了输弹机的虚拟样机模型,并进行了VV&A验证.通过仿真得到了链板在正常和强化试验工况下的载荷谱.在ANSYS中对链板进行有限元分析,得到了链板的应力分布.以载荷谱和应力分布为依据,利用ANSYS/FE_ SAFE疲劳分析模块计算得到了链板的疲劳寿命,获得了链板在各强化试验工况下的强化系数,为基于疲劳的可靠性强化试验提供了有益参考.     

基于频率响应分析的越野车车架疲劳寿命预估

以某越野车车架为研究对象,对车架有限元模型在MSC.Nastran中进行频率响应分析,以获得输入和结构应力之间的传递函数;以车架为柔性体在ADAMS中建立整车刚柔耦合动力学模型,得到相应的载荷时间历程;综合有限元分析获得的频率响应结果和由以上随机载荷时间历程数据所转换得到的功率谱密度,进行基于频域的车架疲劳寿命预估,分析结果与实际道路试验情况相符,证明该分析方法可以在产品设计阶段准确、高效地预估车体结构疲劳寿命.     

冲击载荷作用下抽筒子疲劳寿命预测与试验验证

在火炮发射过程中,抽筒子在冲击载荷作用下,经常产生疲劳断裂。为了实现有针对性的预防性维修,提出了一种冲击载荷作用下基于协同仿真技术的不规则零部件疲劳寿命预测方法。基于Pro/E和ADAMS建立了火炮射击过程的虚拟样机,并从定性和定量两个方面进行验证,仿真得到抽筒过程中抽筒子的载荷谱。结合有限元分析,计算抽筒子在静应力下的强度和寿命。在仿真载荷谱和有限元静应力分析的基础上,结合材料的S-N曲线,建立了抽筒子疲劳损伤与寿命预测模型,得到其危险部位的最小寿命。为了验证疲劳寿命预测模型的有效性,设计了由撞击试验台、传感器和信号测试分析系统组成的抽筒子疲劳寿命验证试验装置,根据抽筒过程和仿真载荷谱,合理确定撞击高度。试验结果验证了所建立的疲劳寿命预测模型的可信性。     

开缝衬套冷挤压孔疲劳寿命仿真模型建立及验证

利用有限元分析软件Abaqus和疲劳分析软件MSC.Fatigue联合仿真,建立冷挤压孔疲劳寿命仿真模型,研究冷挤压工艺对7050铝合金带孔试件疲劳寿命的强化效果。在有无衬套情况下,研究疲劳载荷及挤压量对冷挤压疲劳增寿效果的影响。仿真结果表明:带衬套挤压寿命强化效果好于无衬套挤压强化效果;在一定挤压范围内,挤压量越大,强化效果越好;经开缝衬套冷挤压后,7050带孔试件的疲劳寿命可提高2~8倍。将仿真结果与试验结果作比较,验证了该仿真模型的有效性。     

车轮动态径向疲劳寿命预测

为解决汽车车轮安全使用性能和寿命要求的问题,对车轮动态径向疲劳寿命进行预测。建立车轮在径向 疲劳试验工况下的有限元模型,通过施加呈余弦函数分布的径向载荷,结合车轮的动态特性,运用nCode DesignLife 软件对其进行疲劳分析,预测车轮在径向疲劳实验时的疲劳寿命。研究结果表明：车轮的轮辐中部、内轮缘、轮辋 内胎圈座处和轮辋内侧是疲劳损伤的主要部位,可为车轮结构的进一步优化提供依据。     

特种车辆车架结构拓扑优化设计研究

考虑冲击载荷对车架的破坏作用,采用拓扑优化方法对车架进行了原创性的结构优化分析,并以满足底盘各总成的布置和路面行驶要求对车架结构进行了设计,对受冲击载荷部位的结构进行了细化。对车架进行了刚强度校核及模态振型分析。理论分析和使用结果表明,该车架设计合理,说明采用拓扑优化进行车架结构设计是一种有效方法。     

自行火炮综合传动装置非线性动力学仿真与疲劳可靠性寿命预测

为准确地获取综合传动装置关重件的载荷谱,对自行火炮的综合传动装置非线性动力学仿真与疲劳可靠性寿命进行预测研究.建立非线性多级齿轮传动系统的虚拟样机,对其工作过程进行仿真,将同工况条件下综合传动装置虚拟样机仿真结果与综合传动实验台实验结果进行对比,验证基于虚拟样机获取载荷谱的可信性,对载荷谱进行插值运算得到齿轮危险点的应力-时间历程,采用三峰谷雨流计数法生成2维分布的随机疲劳应力谱,充分考虑材料的疲劳性能,预测关重件在多存活率下的疲劳可靠性寿命.研究结果表明:该方法能准确地描述齿轮-转轴-轴承非线性系统的动力学特性,预测关重件在多存活率下的疲劳寿命,为实现预防性维修和精确化保障提供决策依据.     

自行火炮行动系统关重件的疲劳寿命仿真

建立了某型自行火炮虚拟样机模型,仿真并获得了各典型行驶工况下行动系统关重件的载荷时间历程。以扭力轴为研究对象,对各单一工况下的二维随机扭矩载荷进行计数统计和分布检验,采用权系数法、概率密度推断法和最速下降法对载荷进行多工况的合成和扩展,获得了其全寿命里程二维设计谱。并通过有限元分析和名义应力法,运用MM( modified miner)法则和EM( elemental miner)法则对扭力轴进行材料疲劳特性修正和安全寿命预测,结果表明：MM法则更为合理一些,并认为扭力轴不萌生宏观裂纹的疲劳寿命为12 814 km．     

空降自行火炮着陆过程平衡肘等效疲劳寿命分析

某空降型自行火炮着陆过程有车体姿态倾斜履带轮率先着地情况的发生,为了确定这样一次着陆冲击过程对履带系统关键部件平衡肘的损伤影响程度,建立了整炮的虚拟样机模型,通过对整炮虚拟样机模型进行空投着陆仿真以及同等路面行驶仿真,分别得到平衡肘上的动载荷谱。建立了平衡肘的有限元模型,对于着陆冲击时载荷较大的工况,采用应变疲劳分析方法ε－N进行疲劳寿命分析,对于行驶时载荷较小的工况,采用应力疲劳分析方法 S－N进行疲劳寿命分析,通过对两种工况下平衡肘的疲劳寿命对比,计算得到这样一次着陆冲击对平衡肘的损伤影响相当于火炮在同等路面上行驶了936 km。计算结果可为火炮的可靠性评估提供依据。     

机载飞航导弹结构使用寿命确定

针对机载飞航导弹的挂机使用寿命要求，建立了导弹结构疲劳寿命评定技术方案，介绍了疲劳载荷谱编制、疲劳寿命估算、耐久性分析及相关试验技术．     

随机载荷作用下扭力轴耐久性优化设计

利用多工况下扭力轴随机载荷时间历程,编制了8级扭矩谱;考虑材料性能、疲劳影响系数等因素的分散性,应用疲劳可靠性理论与方法,建立了耐久性分析模型,计算了疲劳寿命与耐久度。在此基础上,以车辆行驶6 000 km时扭力轴的耐久度作为目标,以刚度可靠性、结构尺寸等为约束,构建基于耐久度的结构优化模型;提出了以双循环策略处理耐久性目标、单循环策略处理可靠性约束的优化求解方法,既保证了目标的计算精度,又提高了优化计算的效率。优化结果表明：扭力轴在满足刚度可靠性等约束的条件下,耐久度得到明显的提高。     

高强化柴油机活塞加速热疲劳与等效寿命评估方法

针对高强化柴油机中的活塞在实机状况下热疲劳寿命难预测的问题,提出采用加速热疲劳方法的部件模拟试验寿命来预测活塞的实机寿命。基于临界面法,循环计算得到活塞在实机工作条件下和部件模拟条件下的仿真寿命结果,并运用活塞加速热疲劳试验数据对仿真的寿命数据进行验证,得到的寿命仿真计算值与试验值一致性较好,验证了临界面法的精确性;通过损伤等效分析,确定活塞实机标定工况下的寿命与台架寿命之间的关系;采用非线性拟合的方法,得到部件模拟条件试验条件下循环寿命与加载时间、最高温度之间的关联式。研究结果表明：在实机工况和部件模拟试验条件下,仿真计算得到活塞最先发生疲劳破坏的位置为喉口区域,说明二者的失效区域和失效特征具有一致性;在活塞喉口最高温度为408.6 ℃时,得到活塞实机标定工况下的寿命是部件模拟条件下的21.2倍;在活塞部件模拟条件下,最高温度相同时,活塞寿命随加热时间的减小而减小;加热时间相同时,活塞寿命随最高温度的增加而减小;根据拟合的关联式,得到活塞发生破坏时的活化能为61.5 kJ/mol。     

基于有限元法的运载火箭管路随机振动疲劳寿命分析

采用有限元法,基于ABAQUS和nCode开展了火箭增压输送管路随机振动疲劳寿命仿真研究,建立了典型输送管路的有限元分析模型,计算得到了管路结构的频响特性,在此基础上基于频域随机振动疲劳寿命分析方法,计算了输送管路在随机振动条件下的疲劳寿命。研究结果表明,该分析方法可用于指导运载火箭的增压输送系统管路疲劳耐久性的设计和分析,具有一定的工程应用价值。     

稳定杆疲劳载荷确立及疲劳寿命分析

横向稳定杆是汽车悬架中的重要结构部件,当其疲劳断裂发生时,会严重危害车辆行驶的安全性.基于传统汽车稳定杆设计处于类比和经验设计阶段,疲劳可靠性设计偏保守、开发周期长,对整车性能和成本控制不利.文中首先,采集试车场内稳定杆连杆载荷,利用Palmgren-Miner线性累积损伤理论,确立疲劳载荷制定方法,生成稳定杆疲劳试验多级载荷谱;然后,通过疲劳仿真分析,确定稳定杆疲劳试验危险截面及疲劳热点.最后搭建进行稳定杆疲劳台架试验.结果表明,稳定杆疲劳台架试验失效寿命及位置与仿真预测基本一致.说明文中疲劳载荷制定方法有效,对稳定杆疲劳载荷制定、疲劳寿命预测有一定的指导意义.     

基于正弦扫频振动试验的某型车辆点火线圈支架疲劳分析

为了较准确、快速地估计结构件等的疲劳寿命,研究了基于正弦扫频的强化激振试验方法。该方法在结构材料S-N曲线未知的情况下,可以通过结构危险点处的振动自功率谱密度和扫频参数快速估算出结构的疲劳寿命。应用此法,对某型车辆的点火线圈支架进行了试验,结果表明:正弦扫频强化激振时长在1 h左右,支架即出现寿命缺陷。对点火线圈支架结构进行了计算改进,可使其疲劳耐久性试验时长增加到20 h以上。     

汽车强化道路可靠性试验强化系数的研究

悬架横臂是双横臂独立悬架的重要构件.基于整车刚柔耦合模型,利用虚拟疲劳耐久性仿真分析方法,预测了悬架横臂在B级路面和某强化路面上的疲劳寿命,进而确定了汽车试验场典型强化路面的可靠性强化系数.结果表明,此种方法能够快速有效地预测零部件的疲劳寿命,并为产品的可靠性强化试验提供依据.     

冲击载荷下身管延伸体改进设计及疲劳寿命研究

某小口径火炮身管延伸体在射击过程中多次出现开裂故障,导致其使用寿命无法满足指标要求。针对这一问题,基于大量的材料试验,考虑火药燃气压力的真实载荷传递路径,对系统冲击动态响应及疲劳寿命进行仿真,得到裂纹萌生寿命及位置与试验破坏现象基本一致。经结构局部改进,预测裂纹萌生寿命由500发左右提高到4 000发以上。研制了模拟冲击试验系统,对改进后结构进行了模拟冲击加载试验及实弹射击寿命试验。模拟冲击试验中,4 300次循环后萌生裂纹;实弹射击中,3 000发考核仍未出现裂纹。一次改进达到指标要求,验证了理论分析的准确性及改进措施的有效性。     

基于修正Corten-Dolan模型的机体结构延寿方法研究

针对机体延寿工作的复杂性,从疲劳损伤积累的角度研究机体结构的延寿方法。利用剩余强度衰减退化修正的Corten-Dolan模型计算机体结构疲劳关键件的疲劳损伤累积量,推导了载荷服从正态分布时的疲劳可靠度和k级载荷下剩余疲劳寿命估算公式。根据疲劳损伤的积累量,将疲劳寿命折算成日历寿命。提出机体结构延寿分析流程并进行案例分析,寿命加速实验结果表明各关键件均达到延寿要求,说明该方法具有一定的参考价值。     

电弧喷涂修复曲轴多轴疲劳寿命计算

为了定量研究电弧喷涂修复后曲轴的疲劳寿命,对具有3Cr13 涂层的48MnV 材料进行 了拉伸实验,利用Baumel Jr. 和Seeger 提出的方法估算了该材料的循环疲劳特性参数,并将其应用 到电弧喷涂后修复曲轴的疲劳寿命评估计算中。通过动态仿真获取各连杆颈上的载荷,将其作为 曲轴的载荷,同时利用弹簧单元对主轴颈处的弹性支撑实际状况进行了模拟,相邻拐影响作为边界 条件,进行了有限元分析模拟。利用多轴损伤模型并分别采用正应变法、SWT-Bannantine、剪应变 法、Fatemi-Socie 法对曲轴的寿命进行了计算。对新的曲轴分别进行500 h、1 000 h、3 000 h 发动机 台架强化实验,然后将强化实验后的曲轴截成单拐并进行了单拐疲劳实验。实验结果与计算结果 吻合。     

基于等效寿命的航空铆接疲劳特性试验研究

通过二级变幅载荷谱试验与Elber模型相结合分析搭接铆接结构疲劳特性,讨论铆接参数对疲劳断口特征及疲劳寿命的影响。结果表明:疲劳裂纹萌生于搭接板内的多个位置,裂纹源及断裂截面位置受铆接参数及疲劳载荷水平影响;对于较大铆接力下疲劳载荷影响更显著,使用基于Elber裂纹张开应力模型的等效裂纹扩展速率能较好反映铆接工艺及第二弯曲效应影响下的结构疲劳寿命;通常情况下增大铆接力有利于提高疲劳寿命,但其变化规律依赖于疲劳载荷的水平;Smax=100 MPa时,增大铆接力对于4 mm铆钉试件提高疲劳寿命效果显著,但Smax=150 MPa时,较高的铆接力会导致疲劳寿命的增益出现衰减。