轻卡燃油滤清器支架振动分析及其优化设计

针对某轻卡燃油滤清器支架在整车道路试验中出现的开裂问题,首先采集该支架在各个路面的振动加速度,测试结果表明其中搓板路的振动加速度最大。然后将车架端作为激励点并且加载实测频域信号,基于频率响应方法对该支架进行振动分析,分析结果表明该支架在Z向的最大von Mises应力超过其材料屈服强度,位于圆管折弯处,与实际失效位置一致。最后通过Isight平台集成Catia、Hypermesh和Nastran同时采用第二代非劣排序遗传算法对该支架进行多目标优化分析,得到了圆管的最优参数,优化之后其最大应力值均低于许用应力,优化效果比较明显,均能够满足疲劳强度性能要求,与此同时其优化方案也通过了整车可靠性路试验证,因此成功解决了该开裂问题。该分析方法集成了道路测试、有限元技术、频率响应方法以及整车可靠性路试验证,对于类似支架的振动分析及其优化设计具有非常重要的实际工程应用意义并且提供了先进的参考依据。     

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。     

纯电动汽车正面碰撞性能仿真分析与优化

纯电动汽车因其结构特点,对其被动安全性要求较高。本文采用LS-DYNA和Hyper mesh软件对纯电动汽车进行正面碰撞性能仿真分析,分析了B柱峰值加速度、前门压缩量、方向盘X、Y、Z方向位移量、前围板侵入量和碰撞过程中乘员舱的完整性,并进行优化分析。分析结果表明:该纯电动汽车B柱左侧峰值加速度为37.9g,B柱右侧峰值加速度为35.4g,均小于设计要求值55g;左前门压缩量为50.9mm,右前门压缩量为49.12mm,均大于设计值30mm;方向盘X向侵入量为12.8mm,Y向侵入量为29.8mm,Z向侵入量为58.1mm,均小于设计值72mm;前围板侵入量为194.1mm,大于设计值120mm,乘员舱存在门槛钣金折弯现象,不符合设计要求。在座椅下方增加横梁进行优化,优化后前围板侵入量大于设计要求120mm,其他评价值均符合设计要求,有效提升了正面碰撞的性能,为后续前围板结构、材料优化提供方向。     

发动机ECU支架振动疲劳分析及其优化设计

为了解决某发动机ECU支架开裂失效问题,首先采集ECU与车架端的实车加速度,并且将其时域信号转换为频域信号。然后基于有限元方法建立ECU支架分析模型,对其进行频率响应分析,分析结果表明其最大应力值超过其材料屈服强度。再基于Miner线性累积损伤理论和功率谱密度函数对其进行振动疲劳分析,分析结果表明其最小寿命为低于设计要求值,与实际失效位置相吻合。最后基于Isight集成优化平台并且采用多岛遗传算法对ECU支架进行优化设计,得到了其最佳的设计参数,优化之后其最大应力值和疲劳寿命均能够满足设计要求,并且其优化方案通过了路试验证,成功解决了该故障问题。     

发电机支架振动疲劳分析及其优化设计

为了解决某发电机支架断裂问题,首先测试发动机端的时域-加速度曲线,将其转换为频域-加速度曲线并且作为振动激励,对发电机支架进行频率响应分析,分析结果表明其最大应力超过其材料屈服。然后基于功率普密度函数对其进行疲劳寿命预测,分析结果表明其寿命小于目标值,并且与强度分析薄弱区域和实际断裂位置一致。再基于广义下降梯度算法对发电机支架进行结构参数寻优,优化之后发电机支架均可以满足其疲劳强度性能要求。最后对发电机支架的优化方案进行整车路试验证,试验结果表明发电机的振动幅值明显降低,发电机支架未发生断裂,有效地解决了该断裂问题。该分析手段及其优化方法为高频响应支架的故障解决提供了一种科学参考。     

某商用车蓄电池支架多目标拓扑优化

为使蓄电池支架在轻量化的基础上能够满足汽车各工况下强度性能及要求,采用折衷规划法进行多目标拓扑优化,通过灰色关联分析法确定子目标的权重系数。首先在原始电池支架模型结构基础上,考虑实际装配和功能,建立了蓄电池支架初始拓扑优化模型;然后对其进行多工况和综合频率优化,并通过灰色关联分析法确定子目标函数的权重,运用折衷规划法进行多目标拓扑优化。最终得到的新模型质量比原模型降低10.9%,低阶频率及刚度有较大提高,各极限工况应力均小于许用值。结果表明,轻量化的蓄电池支架满足性能要求,验证了设计的合理性。     

某载货车储气筒支架振动分析及其优化设计

针对某载货车储气筒支架的开裂问题,首先基于储气筒总成有限元模型对其进行模态分析,分析结果表明其前两阶固有频率与发动机激励频率重合,会产生共振,不满足动态特性要求.再采集车架端的激励信号,对其进行频率响应分析,分析结果表明其应力水平超过材料屈服,并且危险点与开裂区域相符,不满足强度性能要求.再采用邻域培植多目标遗传算法对储气筒支架的结构参数进行优化设计,优化之后其低阶频率大于外界激励频率,其应力值减小了 40.3％,满足振动性能要求.最后对其进行整车道路试验与测试,测试结果表明其应力测试值与仿真值的精确度为98.4％,优化后储气筒的振幅减小了 36.8％,优化效果显著,并且解决了某载货车储气筒支架的开裂问题.     

汽车钢板弹簧优化设计分析

采用Hypermesh软件建立钢板弹簧总成有限元分析模型,强度分析结果表明其第三片板簧和第七片板簧的的安全系数均低于目标值1.2。通过Isight集成平台对第三片板簧和第七片板簧的长度和厚度进行优化分析,得到它们的最优参数,优化之后其最大应力分别降低了6.9%和6.8%,并且其安全系数均大于1.2,满足强度设计要求。其模态分析结果表明,优化之后该钢板弹簧总成的前两阶频率超出发动机怠速频率范围,满足模态要求。优化之后该钢板弹簧的垂向弯曲刚度和侧向弯曲刚度均能够满足其刚度要求。     

基于功率谱密度的冷凝器支架随机振动疲劳分析及其优化

为了解决某冷凝器支架开裂故障,首先采集车架纵梁前、后两端的随机振动激励,得到激励端的时域载荷谱,并且将其转换为功率普密度曲线。然后基于单位载荷的频率响应分析得到频率应力的传递函数,以此对该冷凝器支架进行随机振动疲劳分析,分析结果表明其疲劳寿命低于工程要求值,其危险点区域和开裂位置相同。再基于集成平台对冷凝器支架的厚度进行多目标优化,优化之后冷凝器支架的寿命满足疲劳性能要求,其重量达到了最轻,优化效果良好。最后按照相应的试验规范对冷凝器支架的优化方案进行道路试验,试验结果表明冷凝器的频域加速度大幅度降低,冷凝器支架也未开裂,成功解决了该故障问题,整个系统分析方法为类似支架的设计开发提供了科学依据和理论参考。     

某轻型货车油箱支架强度分析与轻量化设计

为了有效降低某轻型货车油箱支架的重量,首先基于有限元方法建立油箱支架离散化模型,再采集搓板路面的时域信号,得到其激励端的频域振动加速度,并据此对其频率响应分析,分析结果表明其强度的最大应力值低于材料屈服。然后基于集成优化平台对支架的结构参数进行轻量化设计,得到其最优参数,优化结果表明其强度性能能够满足设计要求,并且其重量降低了17.1%,优化效果比较理想。最后对该油箱支架的优化方案进行实车道路耐久试验,试验结果表明其没有发生开裂失效,成功通过了整车试验验证,因此整个轻量化分析方法具有较高的可靠性,能够为同类结构的轻量化设计提供参考和借鉴。     

汽车驱动桥壳性能仿真分析及其改进

针对某汽车驱动桥壳强度性能、模态性能和刚度性能难以获取的问题,基于驱动桥壳强度分析原理模型,采用有限元方法对该驱动桥壳进行有限元建模,根据实际工况对驱动桥壳进行约束和加载,其分析结果表明在垂向跳动工况时,驱动桥壳的最大应力超过其材料屈服,位于桥壳与板簧支座的焊缝连接处,不满足设计要求。通过将驱动桥壳厚度增厚,同时增大桥壳的过渡圆弧半径,改进之后驱动桥壳的最大应力有所降低并且小于材料许用应力,满足强度性能要求。模态分析结果表明,驱动桥壳的前三阶约束频率均大于发动机怠速频率,能够避免发生共振风险,满足模态性能要求。刚度分析结果表明,驱动桥壳的垂向每米轮距最大位移小于国家规范要求值,满足刚度性能要求。因此改进之后的驱动桥壳能够同时满足强度、模态和刚度性能要求。     

某轻型载货车储气罐支架振动断裂分析与优化

为了有效解决某轻型载货车储气罐支架的断裂故障,首先基于建立的储气罐支架有限元模型进行振动特性分析,分析结果表明其前三阶固有频率接均处于发动机激励频率范围之外,不会产生共振。其次测试各种道路的时域载荷,测试结果表明其中角度搓板路的激励频率与储气罐支架第一阶固有频率相接近,从而引起共振,不满足振动特性要求。然后对其进行振动强度分析,分析结果表明其应力水平不达标,其最大应力点与开裂处一致。再对其进行振动疲劳寿命预测分析,分析结果表明其疲劳寿命也不达标,其危险点也与失效位置相同。再采用集成平台对储气罐支架的结构进行优化设计,优化之后其模态频率、振动强度和振动疲劳均符合性能要求,并且其重量也有所减轻,总体优化效果较佳。最后整车试验结果表明优化之后储气罐支架的振动大幅度降低,并且没有发生失效。     

某机载雷达静压腔应力仿真与多目标优化

某机载雷达正常工作时,应力仿真结果显示其静压腔焊缝位置的最大应力为133.62 MPa,不满足强度要求,需要对其结构进行优化。综合比较构造拱形结构和局部加强这两种常见优化方案,选择在静压腔前后两面各增加一条加强筋。借助ANSYS WorkBench求解加强筋的最优宽度和厚度时,依据各位置强度要求之间的关系,建立一个直接描述优化效果的输出参数,用于定义优化模型,开展多目标优化。优化后,静压腔焊缝位置的最大应力为82.821 MPa,其余位置的最大应力为59.921 MPa,均满足强度要求。结构的不同位置通常具有不同的指标要求,文中据此建立输出参数进而求解优化模型的处理方法在此类问题中具有借鉴意义。     

某轻型载货车转向液壶支架断裂分析及其优化

针对某轻型载货车转向夜壶支架的断裂问题,首先建立其离散化模型,对其进行模态性能分析,分析结果表明其第一阶模态频率接近于发动机激励频率,从而引起共振,产生疲劳断裂风险。然后采集纵梁端的时域信号,并将其转换成频域信号,以此对其进行频率响应分析,分析结果表明其最大应力超过材料屈服强度,安全系数偏低,其应力集中点与失效位置相同。再基于功率谱密度函数对其进行振动疲劳分析,分析结果表明其疲劳寿命低于设计要求值,其薄弱点与断裂位置相符。再基于多学科多目标平台对其结构参数进行优化分析,分析结果表明其第一阶固有频率提高了18.9%,其最大应力降低了38.1%,其疲劳寿命提升了2.1倍,其总重量减轻了18.2%。在满足各项性能要求的同时,其轻量化效果也比较明显。最后对其优化方案进行实车验证,验证结果表明优化之后其振动加速度降低了46.5%,支架成功通过了整车路试验证。     

采煤机摇臂惰轮轴载荷分析与实验研究

为研究采煤机摇臂惰轮轴复杂工况下的力学特性和载荷特性,采用销轴传感器对采煤机不同截割工况下的摇臂惰轮轴载荷进行测试,通过无线采集模块对测试数据实时存储和传输,得到惰轮轴Z向和Y向的载荷曲线,分析结果表明:采煤机斜切进刀时惰轮轴所受载荷最大,Z向最大载荷33.38 kN,Y向最大载荷35.60 kN,且在整个过程中,Y向载荷均大于Z向载荷,研究结果为摇臂惰轮轴载荷测试提供了新方法,为采煤机摇臂故障监测和煤岩识别提供数据支持,同时对采煤机零部件设计和优化具有重要的指导意义。     

风力发电机变桨柜焊缝开裂问题研究

针对风力发电机变桨柜焊缝开裂问题,对变桨柜进行结构优化和强度评估,并进行现场应力测试验证。首先采用Simpack软件对变桨柜总装结构进行动力学建模和仿真分析,确定变桨柜应力幅值变化最大的危险位置对其进行有限元分析;接着采用有限元分析软件ANSYS及疲劳分析软件Fe-safe对变桨柜进行焊缝极限强度与疲劳强度评估;最后采用应变应力测试装置对风场运行的变桨柜进行焊缝动态应力测试。结果表明,优化后的变桨柜焊缝极限与疲劳强度安全系数均大于1,满足GL规范强度设计要求;风场测量的焊缝最大应力幅值与有限元分析计算的应力幅值相比最小误差为6.8%,验证了有限元分析方法的准确性,为有效解决风力发电机变桨柜焊缝开裂问题提供了参考方法。     

基于有限元法的固体充填液压支架底座结构参数优化

为提高固体充填液压支架底座的强度和可靠性,以ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架底座为研究对象,在满足强度要求的前提下,以减小底座质量和变形位移为优化目标,利用三维建模软件建立了底座的有限元模型,采用有限元法,在ANSYS Workbench软件中进行有限元分析,通过观察应力云图,选择液压支架底板厚度、外侧主筋板厚度、内侧主筋板I厚度、内侧主筋板II厚度为变量,对液压支架底座结构参数进行优化。结果表明,优化前后底座应力集中区的应力和变形位移变化不大,但是底座的质量明显减小,其质量减小了334.7 kg,也同时改善了底座的强度分布不均现象。     

基于多学科多目标的多连杆悬架拖曳臂轻量化设计

为了解决某多连杆悬架拖曳臂的轻量化设计问题,首先基于建立的拖曳臂有限元模型对其进行自由模态分析,分析结果表明其低阶模态频率均高于外界激励频率。然后对拖曳臂进行模态测试,测试结果表明拖曳臂模态频率的测试值与分析值的误差率较小。再基于多连杆悬架多体动力学模型获取拖曳臂在极限工况的作用力,并对其进行强度分析,分析结果表明其最大应力都小于材料屈服强度。再基于集成平台对其进行多学科多目标优化分析,分析结果表明优化之后其振动特性和强度属性都可以满足实际工程设计要求,与此同时其成功减重14.3%,轻量化效果比较明显。最后对拖曳臂分别进行台架试验和道路试验,试验结果表明拖曳臂未发生失效,顺利通过了试验验证。     

某轻型载货车尿素箱支架振动特性分析及其优化

为了验证某轻型载货车尿素箱支架的振动特性是否符合工程设计要求,首先建立尿素箱支架有限元模型,对其进行模态性能分析,分析结构表明其前三阶固有频率处于发动机激励频率范围之外,能够满足模态性能要求。然后采集车架纵梁端的时域振动加速度,并且基于功率谱密度对其进行振动疲劳分析,分析结果表明该尿素箱支架的疲劳寿命超过实际工程要求值,符合疲劳性能要求。再基于集成平台并且采用二代非劣排序遗传算法对尿素箱主体支架进行多学科多目标参数优化分析,分析结果表明优化之后尿素箱支架的模态性能与振动疲劳性能均可以满足使用要求,并且尿素箱主体支架的重量有所减轻,优化效果比较明显。最后对尿素箱支架的优化方案进行整车道路验证,试验结果表明尿素箱支架未发生异响和开裂现象。     

汽车前桥台架试验强度对标分析及其改进

前桥是载货汽车最重要的承重部件,需要承受不同方向的载荷和转矩。为了校核某新型前桥设计的安全性和可靠性,分别对该前桥在垂向跳动工况、制动工况、转弯工况以及转弯制动工况的受力进行力学分析,获取不同工况下的载荷。采用HyperMesh软件建立前桥有限元分析模型,并且基于理论分析的载荷,对其进行强度分析,分析结果表明其在4种典型工况下的最大应力值分别为379.0、490.9、267.0、533.5 MPa,均小于材料屈服强度,其中在制动工况和转弯工况时的安全系数均小于目标安全系数1.2,不满足设计要求。基于4种典型工况对前桥进行台架试验,获取测试点的应变数据,采用Ncode软件将其转换成应力值。台架试验强度对标结果表明其与有限元分析结果相接近,误差率均小于10%。为了减小应力集中,将板簧支座与前梁过渡连接处修改得更加平滑,改进方案的分析结果表明其在4种典型工况的最大应力值分别降低了21.3%、17.0%、28.4%和17.3%,并且改进之后前桥在转弯工况和转弯制动工况的安全系数均大于1.2,满足设计要求。