实测车轮六分力激励的车架疲劳寿命分析

车架疲劳寿命分析多以实测振动信号为动力学模型的输入激励。由于振动信号不能全面地反映出路面对整车的多维激励作用,导致基于动力学模型仿真预测的车架疲劳寿命精度和可信性偏低。而车轮六分力传感器可同时采集路面作用于轮心的多维力,复现路面-轮胎-整车的复杂耦合关系。为分析两种激励方法对疲劳寿命预测结果的影响,建立某自卸车整车刚柔耦合动力学模型,作为车架边界载荷的提取载体。然后基于车架有限元模型,通过惯性释放法获取应力分布,对比分析车轮六分力和轮心振动激励下车架的疲劳寿命情况。结果表明,采用轮心六分力载荷加载的半分析方法,可以更为准确地提取车架边界载荷,提高车架疲劳寿命预测的精度和可信性,为商用车辆结构更为准确的疲劳寿命预测提供借鉴。     

四驱SUV车架动态载荷仿真及疲劳分析

为预测车架的疲劳寿命,建立整车多体动力学模型,在基于实测道路载荷谱的基础上,采用了虚拟迭代技术,得到了车架各接口点的动态载荷。为解决耐久规范中越野路所引起的动态载荷仿真耗时的问题,采用时域损伤编辑法对载荷谱进行了缩减处理,缩减前后各通道损伤值及分布均保持一致,单个循环路面里程由3 km缩减至1. 6 km,加速了动态载荷仿真。通过采用Miner线性疲劳损伤法对车架进行了疲劳寿命分析预测,分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能目标,并最终通过了实车试验场道路耐久的验证,表明分析结果与试验一致。     

乘用车悬架静强度与疲劳载荷研究

为了快速获得平台悬架静强度与疲劳载荷,本文依据某A级平台5款量产车型试验场道路栽荷数据,以前麦弗逊悬架为研究对象,先对轮心载荷幅值进行统计分析,根据应力-强度干涉模型,得到该平台前悬架的强度载荷边界,及其与车辆满载轮荷的G载荷系数.再通过研究5款车型车轮轮心疲劳伪损伤与轮荷的关联关系,得到该平台悬架的疲劳栽荷.此方法可快速获得同平台悬架静强度与疲劳载荷,省去实车道路谱采集并提升了工作效率.     

基于ANSYS和ADAMS的观光车车架联合仿真

为了更精确分析观光车车架的动态受力,用UG建立车架的三维模型,导入HYPERMESH抽取中面并生成车架的有限元模型.用ANSYS对车架进行了模态分析并导出柔性体中性文件(MNF文件).考虑到路面、轮胎和悬架对车架受力的影响,在ADAMS中建立观光车整车的刚柔耦合模型,在D级路面上对整车进行运动学仿真,确定车架柔性体受力最大的一些热点,并导出车架与悬架连接处各点的载荷谱.利用ADAMS与ANSYS的接口把载荷谱导入ANSYS对车架进行瞬态响应分析,得出顶棚后支柱与车架连接处为应力集中处,说明此处设置加强筋是必要的.用FE-SAFE软件导入载荷谱对车架进行疲劳寿命分析,得出车架顶棚后支柱与车架连接处最易发生疲劳损伤,再次证明此处设置加强筋是合理的.     

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。     

基于某工程车辆车架疲劳寿命分析方法研究

采用试验测试与仿真分析相结合的方法,从仿真分析模型的建立、实际载荷谱数据的获取、材料S-N特性曲线的试验、疲劳寿命分析流程搭建及分析等方面建立一套针对工程车辆车架疲劳全寿命分析与评估方法,并获得车架疲劳寿命分布与危险点的寿命值,为结构优化提供依据,也为后续开展疲劳寿命分析提供了一个标准化流程。     

基于六分力载荷的商用车焊点寿命仿真

为了解决车辆在路试过程中白车身顶横梁电阻焊点开裂的问题,通过六分力传感器在比利时路面上采集车辆轮心位置的载荷谱,建立了整车车辆动力学模型并和K&C试验进行对标,通过虚拟迭代的方式获取了车辆悬架接口位置处的力和力矩,建立了整车有限元模型,通过模态应力恢复法得到了焊点的应力谱,采用应力法计算焊点的疲劳损伤,仿真计算结果和试验非常接近,并针对焊点开裂问题提出了改进方案并通过试验验证.实践表明,多技术结合疲劳分析流程可适用于商用车结构件的疲劳性能预测和优化,有效地提升了商用车疲劳性能.     

基于柔性体载荷谱提取的某乘用车后副车架动态疲劳寿命分析

汽车行业中《后副车架疲劳台架试验规范》给定的试验载荷均通过控制臂作用于副车架,应用静力疲劳分析方法对后副车架进行疲劳寿命预测,需要将全部组件纳入到模型中,工作效率低且无法保证计算精度。为提高仿真效率和精度,通过Hyper-Works和ADAMS软件建立后副车架疲劳台架试验刚柔耦合动力学模型,分析安装点受力情况并提取载荷谱,在Hyper-Works软件中应用惯性释放法对后副车架进行静力分析,导出单位载荷下的应力分布模型到N-Code软件中进行动态疲劳寿命分析。通过与台架试验对比,该副车架疲劳寿命仿真分析方法有较好的工程实践应用价值。     

奔驰桥轮边减速器齿轮疲劳寿命预测

采用计算机辅助工程(CAE)技术来估计奔驰桥轮边减速器齿轮的疲劳寿命。首先运用UG对其行星轮、太阳轮、行星架进行建模并装配;其次在ADAMS中将Hertz接触理论嵌入仿真模型,在齿轮之间施加接触力,实现齿轮啮合的动态实时仿真,并得到其载荷谱;接着将实体简化模型导入MSC.Patran/nastran中进行有限元分析,获得模型的应力应变分布;最后,将载荷谱和应力应变分布导入MSC.Fatigue进行疲劳寿命计算。通过疲劳分析得到轮边减速器齿轮疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值,该方法和结论对设计汽车的轮边减速器具有指导作用。     

工程专用自卸车车架疲劳寿命分析

为了准确预测TY-2工程专用自卸车车架的疲劳寿命,提出了一种基于整车道路试验结合模态应力恢复的车架疲劳预测方法。基于有限元和试验模态分析,建立整车刚柔耦合动力学模型,并通过模型驾驶室地板加速度曲线与实车路试时采集的驾驶室地板振动加速度曲线进行对比验证了动力学模型的准确性。根据实际道路试验获得真实的激励输入,通过多体动力学仿真结合模态应力恢复理论,复现了柔性体车架所受的载荷信息。运用疲劳寿命分析方法预测了车架的疲劳寿命。结果表明该分析方法预测的疲劳寿命与工程自卸车实际情况吻合,对于车架结构的优化改进具有一定的参考价值。     

Research on parallel load sharing principle of piezoelectric six-dimensional heavy force/torque sensor

In working process of huge heavy-load manipulators, such as the free forging machine, hydraulic die-forging press, forging manipulator, heavy grasping manipulator, large displacement manipulator, measurement of six-dimensional heavy force/torque and real-time force feedback of the operation interface are basis to realize coordinate operation control and force compliance control. It is also an effective way to raise the control accuracy and achieve highly efficient manufacturing. Facing to solve dynamic measurement problem on six-dimensional time-varying heavy load in extremely manufacturing process, the novel principle of parallel load sharing on six-dimensional heavy force/torque is put forward. The measuring principle of six-dimensional force sensor is analyzed, and the spatial model is built and decoupled. The load sharing ratios are analyzed and calculated in vertical and horizontal directions. The mapping relationship between six-dimensional heavy force/torque value to be measured and output force value is built. The finite element model of parallel piezoelectric six-dimensional heavy force/torque sensor is set up, and its static characteristics are analyzed by ANSYS software. The main parameters, which affect load sharing ratio, are analyzed. The experiments for load sharing with different diameters of parallel axis are designed. The results show that the six-dimensional heavy force/torque sensor has good linearity. Non-linearity errors are less than 1%. The parallel axis makes good effect of load sharing. The larger the diameter is, the better the load sharing effect is. The results of experiments are in accordance with the FEM analysis. The sensor has advantages of large measuring range, good linearity, high inherent frequency, and high rigidity. It can be widely used in extreme environments for real-time accurate measurement of six-dimensional time-varying huge loads on manipulators.     

考虑疲劳寿命的某中型商用车车架轻量化设计

为提升某国产商用车车架可靠性、经济性设计水平,对其进行抗疲劳轻量化仿真研究。首先基于多体动力学软件ADAMS/Car建立整车刚柔耦合装配,模拟整车满载时在B级路面以50km/h速度行驶的工况,提取车架与悬架连接处的载荷-时间历程,结合惯性释放法得到的单位载荷下的应力响应,基于车架材料的S-N曲线对疲劳寿命进行预测;分析结果表明:车架疲劳寿命为62.99×10^4km,符合国家《机动车强制报废标准规定》关于中型商用车安全行驶里程为60×10^4 km的要求。其次结合Morris全局灵敏度分析进行商用车车架疲劳寿命显著因子的筛选。最后基于最优拉丁超立方法进行实验设计,Kriging近似模型进行拟合,ASA自适应模拟退火算法进行优化,使商用车车架在满足《机动车强制报废标准规定》疲劳寿命的基础上减轻其质量,达到轻量化的目标。     

汽车车架严重载荷工况下的应力分析

车架的受力十分复杂,首先对某四驱越野车的车架结构进行了分析,对车架模型中不影响整体力学性能的结构部分进行了简化.然后利用Algor软件,建立了该四驱越野车车架的有限元模型.并将紧急制动载荷等效添加到车架模型上.在该车架有限元模型的基础上,对车架在紧急制动和对角线轮上台阶两种严重载荷工况下分别进行了应力分析,得出了整个车架结构的应力分布云图.指出了两种工况下其局部应力较大的部位,并提出了相应的改进措施.     

新型过约束正交并联六维力传感器测量模型与静态标定试验

面向航空航天领域对重载大吨位多维测力传感器的急需,通过引入冗余测力分支,提出一种适用于重载测力场合的新型过约束正交并联六维力传感器结构,在提高传感器结构刚度和承载能力的同时有效抑制了关节摩擦对多维力传感器测量精度的影响。基于螺旋理论,推导得到了该并联传感器一阶静力影响系数矩阵,建立理想状态下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。考虑各测量分支的初始预紧力与刚度,基于传感器静力平衡方程与补充建立的位移协调方程,推导建立考虑初始预紧力与分支刚度因素下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。在此基础上,设计并研制该新型过约束正交并联六维力传感器样机,搭建传感器加载标定与信号采集及处理试验系统,对新型过约束正交并联六维力传感器进行了加载标定试验。根据试验结果计算了传感器测量误差矩阵,分析得到了传感器测量精度,从而为重载过约束并联六维力传感器的开发与应用提供了参考。     

基于有限单元法铰接式车辆后车架优化分析

铰接式车辆后车体受力情况复杂,设计中需要重点分析。根据整车的受力情况,对后车体和后车架的受力情况进行分析,获取不同工况下的受力特点;基于有限单元法搭建后车体的强度分析模型,选取水平插入工况、后轮离地工况和前轮离地等三种典型工况进行分析,获取各工况下应力的极值点;基于分析结果对后车架进行结构和工艺优化设计;采用应变花对优化后的实车进行测试,获取测点的最大值与仿真结果进行对比,结果可知:后车体各部分的强度均可以满足要求,但局部位置存在应力集中的现象,其中应力值较大的部位主要集中在后车体的上、下铰接板处及轴承安装处;采用应变花对优化后实车的应力值进行测试,测点的最大值分别为56.7MPa、109.45MPa,与仿真值之间的误差小于6%,同时均小于优化前的数值,表明优化方案是可行的,优化设计结果是可靠的。     

Assessment of fatigue life of remanufactured impeller based on FEA

Predicting the fatigue life of remanufactured centrifugal compressor impellers is a critical problem. In this paper, the S-N curve data were obtained by combining experimentation and theory deduction. The load spectrum was compiled by the rain-flow counting method based on the comprehensive consideration of the centrifugal force, residual stress, and aerodynamic loads in the repair region. A fatigue life simulation model was built, and fatigue life was analyzed based on the fatigue cumulative damage rule. Although incapable of providing a high-precision prediction, the simulation results were useful for the analysis of fatigue life impact factors and fatigue fracture areas. Results showed that the load amplitude greatly affected fatigue life, the impeller was protected from running at over-speed, and the predicted fatigue life was satisfied within the next service cycle safely at the rated speed.     

基于响应面法的液压平板车车架结构优化

针对传统机械设计以应力强度为基础,其结果往往不是最优解的问题,采用应力试验法及有限元分析法获得了车架的危险部位,即车架横梁之间的腹板孔口倒角处存在明显应力集中。因此取车架腹板开孔孔长、宽及倒圆半径为设计变量,对车架结构进行了优化设计。采用回归的正交设计理论,结合ANSYS液压平板车车架的参数化有限元模型,得出了车架腹板最大应力的响应面函数。运用MATLAB优化工具箱得到可靠度指标,最终实现了以可靠度为目标的车架结构优化,优化结果使得结构在安全可靠的前提下更轻。      

Research on the parallel load sharing principle of a novel self-decoupled piezoelectric six-dimensional force sensor

This paper presents a novel integrated piezoelectric six-dimensional force sensor which can realize dynamic measurement of multi-dimensional space load. Firstly, the composition of the sensor, the spatial layout of force-sensitive components, and measurement principle are analyzed and designed. There is no interference of piezoelectric six-dimensional force sensor in theoretical analysis. Based on the principle of actual work and deformation compatibility coherence, this paper deduces the parallel load sharing principle of the piezoelectric six-dimensional force sensor. The main effect factors which affect the load sharing ratio are obtained. The finite element model of the piezoelectric six-dimensional force sensor is established. In order to verify the load sharing principle of the sensor, a load sharing test device of piezoelectric force sensor is designed and fabricated. The load sharing experimental platform is set up. The experimental results are in accordance with the theoretical analysis and simulation results. The experiments show that the multi-dimensional and heavy force measurement can be realized by the parallel arrangement of the load sharing ring and the force sensitive element in the novel integrated piezoelectric six-dimensional force sensor. The ideal load sharing effect of the sensor can be achieved by appropriate size parameters. This paper has an important guide for the design of the force measuring device according to the load sharing mode.     

阶梯式半挂车车架疲劳寿命预测

根据某阶梯式半挂车车架的结构特点,建立了其有限元模型,通过分析得到车架静态应力分布;基于半挂车多体动力学模型,以H级路面的路面载荷作为边界条件进行动力学分析得到车架载荷谱。以上述分析数据为依据,综合考虑影响半挂车车架疲劳特性的主要因素,采用多轴临界面法Brown-Miller疲劳损伤平均应力修正模型预测了半挂车车架的多轴疲劳寿命,得到其疲劳薄弱部分,为结构和工艺优化提供参考。     

轴承表面裂纹应力强度因子有限元分析

在ANSYS中建立152726QT铁路用滚动轴承的模型,在受力最大处建立裂纹,手动生成裂纹尖端处的奇异单元,建立接触对并且编写受力函数,设置路径在不同载荷作用下分别对不同长度的裂纹在不同深度的应力强度因子进行有限元计算,分析裂纹长度及载荷对应力强度因子的影响。