汽车横向稳定杆疲劳寿命分析及其优化设计

为了解决某横向稳定杆断裂失效问题,首先基于有限元方法和刚柔耦合多体动力学建立前横向稳定杆总成模型和前悬架动力学模型,提取其极限工况时横向稳定杆两端上下跳行程,获取强度分析的强制位移为49.5 mm。然后基于Nastran软件对横向稳定杆进行强度分析,分析结果表明其最大应力为977.6 MPa,位于横向稳定杆与稳定杆支架、衬套相连接位置,存在疲劳损伤风险。采用Femfat软件对横向稳定杆进行疲劳寿命分析,分析结果表明其最小寿命为3.37×10~4次,最薄弱处与强度分析最大应力位置一致,低于设计要求值。再通过Isight优化集成平台对横向稳定杆直径进行多目标优化分析,获得了其最优直径,同时其疲劳性能满足设计要求。最后建立横向稳定杆台架试验平台,以正弦波进行加载,试验表明优化之后横向稳定杆试验结果与疲劳仿真结果相吻合,并且通过了整车道路试验,最终成功解决了该横向稳定杆断裂故障问题。该分析方法结合了有限元、多体动力学、疲劳力学、台架试验和路试验证,为类似结构件疲劳强度分析以及优化设计提供了先进的科学指导。     

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。     

前副车架振动特性分析及其优化设计

为了解决某SUV在高速时产生的振动与噪声问题,基于前副车架有限元分析模型和自由模态计算对其进行振动特性分析,获取其低阶模态频率及其阵型,分析结果表明其第1阶扭转频率处于发动机激励频率范围之内,将引起前副车架产生共振,从而产生剧烈振动和噪声。基于霍克-吉维斯直接搜索法对前副车架的料厚进行优化设计,得到了各个零部件最优的厚度值,分析结果表明优化之后其前4阶模态频率均有所提高,并且均处于发动机的激励频率范围之外,能够避免发生共振,满足模态设计要求。对前副车架的优化方案进行模态试验,试验结果表明其模态频率及其阵型的测试值与仿真值基本一致。整车道路试验结果表明优化之后前副车架的振动明显减少,最终成功解决了该故障问题。     

某ABS阀支架振动疲劳分析及其优化设计

为了解决某ABS阀支架断裂失效问题,首先基于有限元方法对其进行模态分析,分析结果表明其前两阶固有模态频率与发动机的激励频率相一致,将产生共振,不满足模态性能要求。然后采集横梁左、右端的载荷谱,将其转换为功率谱密度载荷,并通过单位激励的频率响应分析,建立单位激励与应力之间的传递函数,以此对其进行振动疲劳分析,分析结果表明该支架的疲劳循环次数低于目标值,不满足疲劳性能要求,并且其危险点与断裂位置相同。再采用霍克-吉维斯直接搜索算法对该支架进行参数优化,并新增一条加强筋,得到最终对优化方案。优化之后该支架的第一阶频率能够避开发动机激励频率,其疲劳循环次数高于目标值,其重量也降低了16%,能够同时满足模态性能、疲劳性能和轻量化的要求。最后对优化方案进行道路验证和测试,测试结果表明该支架的振动激励降低了39.3%,优化效果比较明显,并且没有出现开裂现象。     

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。     

基于Isight的减速器高速齿轮轴集成优化

为了防止某减速器高速齿轮轴发生共振,需提高其前低阶固有频率。采用Pro/E软件建立高速齿轮轴模型,采用Abaqus软件对该高速齿轮轴进行模态分析,得到其前五阶固有频率和振型。通过采用Isight优化软件集成全局优化算法和梯度优化算法对其轴颈直径进行优化。优化之后,高速齿轮轴的轴颈直径达到了最优值,其前五阶固有频率都有一定的提高,防止了共振的发生,减少了振动和噪声。     

基于多学科多目标的后副车架轻量化设计

为了减轻某后副车架的重量,首先基于后副车架有限元分析模型对其进行自由模态分析,分析结果表明其前两阶频率均处于其发动机激振频率之外,能够有效地避免其发生共振。模态实验结果表明其仿真值与测试值基本一致,因此其有限元模型及其分析结果具有较高的准确度。然后基于典型工况的受力分析,同时建立后悬架多体动力学模型,获取各个工况下各个外连点的载荷,并且据此对其进行强度分析,分析结果表明其极限工况下的最大应力均低于材料极限,满足强度要求。最后基于Isight集成优化平台对后副车架零部件的料厚进行多学科多目标优化分析,获得了料厚的最佳设计参数,分析结果表明优化之后其强度性能和模态性能基本保持不变,其重量减轻了17.1%,并且其轻量化方案也顺利通过了整车道路可靠性实验。     

双叉臂悬架上摆臂疲劳开裂分析及其优化

为了解决某双叉臂悬架上摆臂开裂问题,首先建立上摆臂有限元分析模型同时进行对标试验,对标结果表明有限元仿真与其测试值基本一致。再基于双叉臂悬架多体动力学模型提取制动工况时的载荷,以此对其进行极限加载,分析结果表明其最大应力超过材料极限,与开裂位置吻合。基于Miner疲劳损伤累积理论对上摆臂进行疲劳寿命分析,疲劳分析结果表明其最低寿命低于目标值,与强度分析薄弱位置一致,再现了失效模式。最后基于Isight集成平台对上摆臂进行优化分析,得到了上摆臂本体及其加强板最优的料厚,优化之后上摆臂的强度性能和疲劳性能明显提升,均满足设计要求,与此同时其优化方案均通过了台架试验和路试验证,成功解决了该开裂问题。     

面向大批量定制CAM的NC成型技术研究

大批量定制在快速响应客户需求设计产品的同时，也要求快速响应客户需求实现大批量定制生产．文章实现了一种配合CAD系统中产品快速变型设计的NC指令快速成型解决方案，解决了基于事物特性表的NC主文档的编制中G代码模版设计、基于特征的加工参数识别等关键技术。     

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。