基于实际行驶载荷的电动汽车差速器扭转疲劳试验方法研究

电动汽车电机具有高频转矩特性,其冲击载荷对减速器、差速器等传动系统疲劳寿命的影响越来越受到企业的重视。根据电动汽车差速器实际受扭转载荷情况,设计了基于液压伺服的电动汽车差速器扭转疲劳试验系统。采用无线遥测系统在垫江试验场按照帕斯卡试验规范对电动汽车半轴转矩进行了实车采集,通过对采集的半轴转矩载荷谱进行预处理和时频域特征分析后,确定了扭转疲劳试验加载波形为正弦波,加载频率为0.5 Hz。通过雨流计数和外推确定了加载幅值和加载频次,从而建立了电动汽车差速器扭转疲劳试验方法。最后,搭建电动汽车差速器扭转疲劳试验系统,对该试验方法进行了验证。结果表明,差速器的疲劳破坏部位及形式与实车行驶时疲劳破坏部位及形式一致,所建立的方法是有效可行的。     

橡胶减振元件加速寿命试验的仿真研究

针对橡胶减振元件疲劳寿命试验时间较长的问题,采用计算机仿真开展了加速寿命试验研究。利用CATIA和ABAQUS软件分别建立了橡胶减振元件的三维实体及有限元模型,采用二参数的Mooney-Rivilin模型模拟橡胶材料。通过模态分析,结合橡胶减振元件的工作状态,确定了试验系统的极限加载频率。施加3种不同的随时间变化的位移载荷,对橡胶减振元件进行了瞬态动力学分析,获得了其应力分布,从而确定了易于发生疲劳破坏的危险部位。提取橡胶减振元件危险部位的应变值,利用Manson-Coffin关系,根据橡胶材料的应变幅-疲劳寿命关系曲线,确定了3种加载条件下橡胶减振元件的破坏周期。研究结果表明,在同样的累积损伤、疲劳破坏模型条件下,通过合理提高加载频率和加载等级,可以大大缩短橡胶减振元件的疲劳寿命试验周期。     

变幅载荷下填充型天然橡胶疲劳试验与预测方法研究

以填充天然橡胶哑铃型圆柱试件为研究对象,进行不同应变比R与变幅载荷下的单轴疲劳试验,并分析变幅载荷对疲劳寿命的影响。以应变幅值为损伤参量,建立基于应变比R=0的等效应变幅值统一疲劳寿命预测模型,利用该模型预测所有应变比工况下的疲劳寿命,其预测值与实测寿命的偏差在2倍分散因子以内;对不同应变比R、载荷水平、加载顺序与停顿时间等变幅载荷下的疲劳寿命进行单轴疲劳试验,基于Miner线性损伤法则预测变幅载荷下的疲劳寿命,和实测寿命相比其偏差都落在2倍分散因子以内;对哑铃型试件进行随机载荷疲劳试验,通过雨流统计和不同应变比R下的统一疲劳寿命预测模型计算其总寿命,预测结果和实测结果最大误差在34%以内。验证了Miner线性损伤法则在填充型天然橡胶疲劳寿命预测中的普适性,所建立的不同应变比R下的等效应变幅值统一疲劳寿命预测模型可用于橡胶隔振器的前期耐久评估。     

加载频率对FV520B-I钢超高周疲劳性能的影响

采用超声疲劳试验方法和常规疲劳试验方法,对FV520B-I钢在20kHz和140 Hz频率下的超高周疲劳性能进行了研究,分析了加载频率对FV520B-I钢超高周疲劳性能的影响,并基于Basquin方程对超声疲劳试验数据进行了修正。结果表明:在应力幅值相同的情况下,试验钢的疲劳寿命随加载频率的提高而增加,而疲劳强度随加载频率的提高而降低;常规疲劳试验和超声疲劳试验下试验钢的疲劳断裂机制和断口形貌基本相同;修正后的超声疲劳试验数据与常规疲劳试验数据具有较好的相容性。     

PE100管的室温单轴应变循环行为与棘轮效应

在室温下对聚乙烯(PE100)管分别进行了单轴拉伸试验、扭转对称应变循环试验和单轴棘轮效应试验,探讨了不同应变速率下PE管的应力-应变响应,分析了循环应变幅、应变幅历史对应变循环特性的影响以及均值应力和幅值应力及其加载历史对PE100管棘轮变形的影响。结果表明:PE100是一种率相关循环软化材料,无论应变循环特性还是单轴棘轮行为,两者都强烈依赖于当前的载荷条件和既往加载历史;PE100管存在产生循环硬化的对称扭转应变幅阈值,其值为5%,当PE100管经历大于该阈值的循环后再经历后续小应变幅循环时会发生一定程度的硬化,但静置后这种硬化现象又会消失,表现出时效恢复特性。     

弯扭耦合加载下缺口试件临界面确定方法研究

临界面法在多轴疲劳研究中得到广泛应用,对于光滑试件连续函数加载情况,可以利用理论方法计算其应力应变关系及临界面位置。对于缺口试件,由于存在应力集中,很难利用理论的方法计算其缺口根部的应力应变关系及临界面的位置。文中借助有限元法对缺口试件根部进行应力应变分析,并利用坐标变换原理确定最大剪切应变幅所在的平面,定义最大剪切应变幅所在的平面为临界损伤面,从而明确了缺口试件临界平面的确定方法。利用新的方法对不同加载条件及缺口参数的临界面位置进行分析,定量给出了临界面位置与缺口深度及载荷幅值的关系。     

加载频率对1Cr11Ni20Ti2B钢板材疲劳寿命的影响

为探索加载频率对轴向加载(应力)疲劳寿命的影响，在高频疲劳试验机和电液伺服疲劳试验机上分别对1Cr11Ni20Ti2B钢板材进行了不同应力水平下的疲劳断裂寿命测试，同时在相同应力水平下分别在两台试验机以不同的加载频率进行了断裂寿命对比试验。结果表明，随着加载频率的降低，断裂寿命将缩短，但频率在20～135Hz范围内时，加载频率对疲劳断裂寿命影响不显著，在不同频率下测试的断裂寿命可以描述在同一条寿命曲线上。     

多轴比例加载下镍基合金GH4169试件的弹塑性有限元分析

对薄壁管进行多轴恒幅比例加载疲劳试验,并运用弹塑性有限元法对该加载条件下的薄壁管进行分析和计算,材料弹塑性特性由von Mises屈服准则和多线性随动硬化准则描述.结果表明,用有限元法计算的试件应力应变值与试验结果吻合.最后,用此方法对缺口件危险点处应力应变状态进行分析.     

超声疲劳试样动态应变测量及应力检定方法

超声疲劳试验技术是实现超高周疲劳测试的有效手段。然而,目前超声疲劳测试缺少应力检定方法,难以保证测试结果的可靠性与准确性。本文首先给出了超声疲劳测试中不同形状试样的设计方法和应力分布理论公式;然后,利用高速动态应变仪和高速相机对不同形状超声疲劳试样的动态应变进行测量,并将测试值和理论值进行了对比分析,证明了超声疲劳试样应变测量的可行性与准确性。在此基础上,提出了基于应变测量结果的超声疲劳试验检定方法,利用测得的应变值对应力值进行校核或修约,有效保证了超声疲劳测试的可靠性和准确性。     

金属低周疲劳过程热力学熵特征分析及寿命预测模型

选取Q235钢试样开展低周疲劳试验,通过改变加载幅值、加载频率等条件,研究分析了低周疲劳过程热力学熵产率与累积熵产变化特征。结果表明,熵产率随加载幅值的增大而升高且在同一载荷下熵产率近似恒定。低周疲劳过程中热力学熵的累积是一个准线性累加过程。试样最终疲劳断裂熵随加载幅值的增大而减小,与加载频率无明显关系。在此基础上建立了基于热力学熵的金属低周疲劳寿命预测模型,该模型可用于金属构件疲劳损伤的实时评估。     

高速列车车体加速寿命试验载荷谱编制及分析

铝合金车体是高速列车的关键核心部件,设计中需要满足超长疲劳寿命要求。工程中,为避免实际运行中发生疲劳失效,同时降低试验成本,常采用加速寿命试验方法。采用车辆系统动力学方法计算获得车体随机载荷谱,对载荷谱进行处理,得到载荷频次图;基于FKM标准,编制三种载荷比下1×10⁷次循环对应的车体加速载荷谱;采用有限元法,分别施加三种载荷比条件下的载荷谱,得到对应的加速系数;分别采用线性及非线性损伤累积理论,分析载荷块谱的加载顺序对车体损伤累积的影响。得出结论：在原始载荷谱和加速载荷谱作用下,车体结构各点疲劳损伤均小于1,满足设计要求;分别提高载荷比至P=1/3和P=2/3,对应的加速系数为12.75和218.65;载荷谱加载顺序对车体疲劳累积损伤有影响：以P=2/3为例,高-低顺序载荷谱循环632次时,损伤值累积达1,而对应相同的损伤值,低-高顺序载荷谱仅需要循环614次。结果表明车体承受载荷存在低应力幅占优的特点,即低-高加载顺序具有更好的加速效果。对车体加速寿命试验载荷谱的编制及分析方法研究,为车体台架疲劳试验提供理论依据及科学指导。     

汽轮机联轴器螺栓剪切疲劳试验研究

在常温空气介质下，利用薄壁圆筒试样进行剪切疲劳试验，得到具有95％置信度、5％误差限的联轴器螺栓材料40CrNiMoA钢的剪切循环应力－应变特性参数和应变疲劳寿命特性参数，给出该材料在常温下的单调和循环剪切应力应变特性曲线以及不同可靠度下的剪切疲劳寿命曲线。试验表明，该材料在循环扭转载荷下表现出循环软化特性，并且比用von Mises准则所预测的循环软化程度要大些。对不同应变下的循环稳定应力变化规律进行比较可得，无量纲化的不同应变水平下的峰谷值应力仅与无量纲化的循环周次有关。     

第三代轮毂轴承单元在整车疲劳试验中的强度问题分析

针对轮毂轴承整车疲劳强度试验中轮毂轴承单元疲劳强度的理论分析与实车试验结果的偏差问题,通过引入应变测试系统进行载荷的标定,并通过实车疲劳试验测试,获得轮毂轴承单元在台架及整车疲劳强度试验中的实时应变,发现轮毂轴承单元的实时受载情况为:右轮毂轴承应变幅值高于左侧,且应变的波峰与波谷不对称.通过修正相应理论分析条件,使得第...     

基于ANSYS的二氧化碳往复压缩机的扭振分析

利用ANSYS软件对某4M型二氧化碳往复压缩机的轴系建立有限元模型,并对其进行模态分析和瞬态响应分析.求解出了该轴系的前8阶模态,发现轴系的11倍频落在了第一阶扭转固有频率之间,为进一步确定轴系的扭转共振特性,对切向力进行谐波分析以判断该轴系的扭振情况.通过瞬态响应分析,确定了轴系系统在交变载荷下其上各点位移、应力、应变等参数随时间的变化规律,为判断轴系在运转中是否存在冲击载荷以及对轴系进行静强度和疲劳强度计算提供依据.     

直升机旋翼电加热组件高频热载疲劳试验研究

为探索直升机旋翼桨叶电加热组件在直升机旋翼高频振动复合热载工况下的疲劳寿命、可靠性以及相应的测试方法,在设计完成的地面疲劳试验系统的基础上,研究制定合理的直升机旋翼桨叶工况模拟方案,选用共振法为疲劳试验方法,实现对电加热组件疲劳寿命的快速测试,同时探索模拟件表面应变与振动台加速度之间关系,为在不同动载荷条件下疲劳试验提供应变调节方案。     

转向节疲劳性能与减振器阻尼关系研究

为探明减振器阻尼系数对转向节疲劳寿命的影响规律，以某紧凑型SUV为研究对象，通过对转向节模态分析与测试，建立其柔性体模型与疲劳仿真分析模型；以实车参数建立了整车刚柔耦合多体动力学模型，并以试验场强化路实车采集的轮心六分力和转向节监测点应变信号为基础，应用虚拟迭代法仿真获取了转向节载荷时间历程(模态位移)；应用模态应力恢复法运算分析了减振器在不同阻尼系数条件下转向节的疲劳寿命，探讨了二者的相互关系。研究表明，在兼顾整车舒适性与安全性的阻尼系数范围内，随减振器阻尼系数增大，转向节疲劳寿命先增后减，即影响其疲劳寿命的主要区域损伤面积先减后增，而影响转向节疲劳寿命的次要区域损伤面积始终随着减振器阻尼系数的增大而增大。     

基于损伤力学的某飞机构件冲击疲劳寿命预估

某飞机起落系统中某重要构件在飞机往复起落中承受循环冲击载荷作用,需对该构件的冲击疲劳强度进行分析。损伤力学方法对冲击疲劳问题来说是一种新的分析方法。首先分析构件在静载荷作用下的细节应力,判明疲劳危险点,接着分析得到危险点在冲击载荷作用下的应力响应。然后构建冲击型损伤演化方程,并识别其中的材质参数,提出将应力响应视为载荷谱的应力应变场—损伤场解耦处理方式,发展了损伤力学—有限元法,使其可用于预估构件冲击疲劳裂纹萌生寿命。而后应用该方法对构件在冲击疲劳载荷与非冲击疲劳载荷作用下的疲劳裂纹萌生寿命进行预估,得到寿命预估结果,进而比较得到冲击疲劳载荷作用下和非冲击疲劳载荷作用下构件寿命的当量关系,为该构件的等效疲劳试验提供重要参考依据。     

基于ANSYS车辆铲斗举升机构结构优化分析

铲斗举升机构是保证货物装卸顺利进行的最重要单元,受力情况复杂。针对车辆的铲斗举升机构进行优化设计,根据机构的结构特点进行力学假设,对模型进行简化,获取受力情况特点,在此基础上对系统各主要单元的受力进行分析;基于有限单元法对系统各部分进行建模,以受力分析结果作为加载条件,分析三种典型工况下各部分的应力分布,获取应力最大点;从工艺和结构角度对机构进行结构优化;基于应变片法,对优化后结构的实车进行测试,以检验模型分析和优化设计的可靠性。结果可知:举升机构可以满足强度要求,但存在部分位置应力集中的特点。在应力集中位置采用连接工艺和设计结构优化等相结合的方式,对应力集中位置进行改进;采用直角应变片对优化设计后的样车进行整个铲装过程应力测试,测试值与优化后的仿真值之间的误差小于3%,且比原设计仿真值具有平均8%的降幅,表明优化设计方案是可行的,为此类设计提供参考。     

骨架式车身力流试验分析研究

以特定工况下某骨架式车身为例,进行结构力流试验分析研究。测量车身骨架关键位置的应力应变,分析车身骨架的力学性能;提出以具有相同量纲的应力成分描述力流分布、以内力矩描述力流传递的力流评价方法;引入并改进承载因子和承载均匀性系数作为车身结构承载能力的评价指标;基于力流分析给出车身骨架结构的优化方案。研究结果表明,弯矩应力成分可以作为力流分布的主要评价依据,翘曲应力成分可以作为观测力流走向的辅助手段;扭转工况下车身骨架纵梁主要起传递力流的作用,横梁和立柱组成抗扭环,主要起分担力流的作用,车身的前部、中部和后部都应存在抗扭环,若缺失必将影响车身结构的承载能力;力流优化使骨架式车身结构的承载能力提升18.71%,载荷分布均匀性提高14.89%。力流分析对车身结构设计及优化有重要参考价值。