轿车摆臂加速模拟试验研究

以某型轿车摆臂为研究对象,采集摆臂试车场道路载荷谱并对其进行统计分析,在传统载荷谱编制方法基础上,考虑结构的低载强化特性,提出一种包含强化效果载荷的编谱方案,并通过试验验证,在试验过程中自制加载谱的零件失效形式与标准加载谱基本一致,同时可减少试验频次,能够更快速地模拟出汽车零/部件实际受载情况,试验加速效果明显。     

某轿车摆臂疲劳试验载荷谱编制及寿命预测

传统编谱方法对低幅载荷只考虑其损伤作用,没有考虑零件的低载强化特性。以某轿车摆臂为对象,编制了耐久性试验用程序载荷谱,再分别按照传统损伤理论与低载强化理论预估零件的疲劳寿命,比较分析两种理论在疲劳寿命预测上的差异。台架试验结果表明,考虑低载强化作用的寿命预测方法对零部件的寿命预测具有更高的精度,这对汽车零部件耐久性试验失效模式和耐久性里程的更精确推断具有重要意义。     

某乘用车副车架程序载荷谱编制

实测随机载荷谱直接应用于副车架台架等效试验对设备精度要求严苛且所需试验周期长。现通过台架对标试验获取载荷-应力函数转化关系,将随机载荷谱转化为等效应力谱,在GlyphWorks软件中应力谱经雨流法计数统计后依据参数法进行频次外推,在此基础上将获取的应力谱损伤分析结果与疲劳损伤等效原理结合,建立8级程序载荷谱,为副车架疲劳台架试验提供数据支持,有效提高了工作效率和计算精度。     

考虑低载强化效应的变速器加速试验谱的编制

变速器室内台架模拟试验是考核、评价和提升其性能的重要手段。以变速器为对象,提出了一种能简化变速器加速疲劳试验程序载荷谱的编制方法。利用无线遥测技术在垫江汽车试验场采集了汽车变速器的实际道路载荷谱,分挡位对实际载荷谱进行了预处理。以2挡载荷为例,应用雨流计数法得到载荷的频次分布矩阵,运用卡方检验发现载荷均值服从均值为91.77 N·m、标准差为163.27 N·m的正态分布,载荷变程服从形状参数为1.346、比例参数为305.489的双参数威布尔分布,并且均值和变程相互独立。利用二维概率分布函数,建立了8×8级二维载荷谱。应用变均值法,将二维载荷谱转化为8级一维载荷谱。依据半轴的损伤特性和低载强化特性,研究强化载荷之间的等强化准则,将强化载荷折算到最佳载荷级,减少了载荷加载频次,提高了试验效率。     

车身台架疲劳试验程序载荷谱研究

提出一种能简化加速车身台架疲劳试验的程序载荷谱编谱方法。基于试车场实测路谱准确获取车身连接点随机载荷谱,并简化为车身转矩载荷谱。应用雨流计数法和数理统计方法,得到均幅值载荷分布规律,其中均值服从正态分布,幅值服从威布尔分布;编制程序载荷谱并简化。应用有限元法和疲劳分析理论对车身疲劳寿命进行预测,从疲劳所用时间和行驶里程两个方面对危险部位寿命进行比较分析;结果表明,在车身连接点随机载荷谱和编制的程序载荷谱的作用下,车身的损伤分布及大小基本一致,验证程序载荷谱的有效性。所提出的编谱方法对其他车型的车身台架疲劳试验也有一定的应用和参考价值。     

疲劳／断裂加速试验载荷谱编制的损伤当量折算方法

提出了疲劳／断裂加速试验载荷编制的损伤当量折算方法，使用方法编制的加速试验载荷谱能大大压缩试验时间，并保证加速谱与原谱对构件造成的损伤等效，从而使试验结果真实，可靠。     

载荷发生频次和超载迟滞的耐久性载荷谱编制方法研究

国内所编制的所有型号飞机的载荷谱,均是代表机队平均使用情况的疲劳载荷谱,而未编制耐久性载荷谱,解决这些问题无论是对我国新一代飞机的研制,还是对旧型飞机使用延寿都迫在眉睫。本文在研究与总结现有载荷谱编制方法及载荷谱处理的关键技术基础上,提出了两种耐久性载荷谱的编制方法:1)对各级载荷发生频次进行概率统计,增大各级载荷发生频次,进而形成较为严重的耐久性载荷谱,即基于载荷发生频次的耐久性载荷谱编制方法; 2)将载荷谱中的高载降低为较低级载荷,削弱其对后续小载荷的迟滞效应,使得所编制的载荷谱偏严重,即基于超载迟滞效应的载荷谱编制方法。根据上述两种耐久性载荷谱的编制思想,编制了基准载荷谱和两种耐久性载荷谱,并对这两种载荷谱进行对比试验。通过试验结果证明,本文提出来的两种编制方法均可以达到预期的严重效果,满足耐久性载荷谱的编制要求。     

变刚度钢板弹簧加速寿命试验程序载荷谱编制

考虑钢板弹簧总成大变形非线性刚度特性,提出一套适用于钢板弹簧总成的加速寿命试验程序载荷谱编制方法。通过实车试验采集了钢板弹簧总成载荷输入点的加速度载荷谱,结合有限元方法分析了簧片上任意一点的应力载荷谱,发现应力幅值服从Weibull分布,但均值不服从常规的正态分布或Weibull分布,基于获得的分布规律对此类型载荷谱编制方法及台架实现方式进行了探讨。对比发现,编制的加速寿命试验程序载荷谱能够很好地复现路试结果。     

一种新的加速耐久性试验谱编制方法

试车场实测载荷谱中含有大量的低幅值载荷,在进行载荷谱编辑处理时存在许多小载荷删除准则,而这些准则往往仅考虑小载荷是否造成损伤。考虑到低幅值载荷的强化效应,提出了一种新的小载荷删除准则。应用该准则对试车场实测载荷谱进行编辑处理,生成了加速谱。从幅值域(穿级计数、雨流计数),损伤域(损伤保留、雨流循环损伤分布),频率域(冲击响应谱、频域疲劳损伤谱)多方面对原始谱和加速谱进行了对比分析,结果表明该方法在保留损伤,保证损伤载荷分布特征和频域特征的基础上实现了加速,加速谱可代替原始谱进行耐久性试验。通过建立整车台架试验,验证了该耐久性试验载荷谱编制方法的可行性。     

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。     

车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法*

提出多载荷时间历程的外推方法,给出车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法。基于载荷时间历程的雨流计数矩阵,利用二维核密度估计方法(Kernel density estimation, KDE),提出在多载荷时间历程输入条件下的外推方法;应用平均应力修正公式、累积损伤理论和等效损伤准则,根据外推载荷数据,给出疲劳试验程序谱的编制方法;结合动车组车下设备线路测试数据对外推方法进行验证,编制了车下设备承载结构疲劳试验程序谱,并分别使用疲劳试验程序谱和振动测试数据对承载结构进行疲劳强度计算。数据外推结果表明：多载荷时间历程外推方法计算的损伤与实际载荷损伤误差为3.6%,大的扩展倍数下KDE可以给出低周、大幅值载荷;疲劳强度计算结果表明：由于KDE外推产生了大幅值载荷,疲劳试验程序谱计算的损伤比振动测试数据计算的损伤增加了43.8%,所以,在进行疲劳试验载荷谱编制时,需要计算可能出现的大幅值载荷。此研究为其他结构程序载荷谱的编制提供借鉴案例。     

多轴载荷作用下减振器耐久性试验载荷谱编制

传统的减振器耐久性试验只考虑减振器的垂向载荷,对于水平力的加载没有统一的标准,导致试验结果不准确,针对该问题,结合实测用户道路载荷,提出了一种考虑多轴载荷作用的载荷谱编制方法。为了分析某型轿车出现减振器失效漏油的原因,采用低频信号叠加高频信号的方式构建载荷谱,运用半功率带宽法和最大线速度原理确定低频及高频信号,并进行了垂向力及水平力同时加载的减振器台架耐久性试验。试验结果表明,在水平力作用下减振器寿命受到较大影响,且失效里程与调查结果基本吻合,由此说明所编制的耐久性试验载荷谱能够较为准确地复现减振器的实际工作情况,可为减振器的设计和改进提供技术支持。     

装载机工作装置疲劳试验载荷谱编制方法

为研究装载机工作装置疲劳性能,提出了一种考虑分段载荷均值特性的工作装置疲劳试验程序载荷谱的编制方法,采集了4种典型物料铲装作业时工作装置的销轴载荷信号,并将销轴载荷转化为铲斗斗尖处的当量载荷。根据载荷特性,将每个作业周期分为空载行进、物料铲装、满载运输和物料卸载4段,完成了载荷的平稳性检验。采用雨流计数法分析各个作业段载荷的均幅值分布特性,结果表明：4个作业段的载荷均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布,且均值和幅值分布相互独立。对载荷进行频次外推和合成,并根据均幅值概率分布函数和波动中心法,编制了工作装置8级二维载荷谱和变均值疲劳试验程序加载谱。提出的载荷谱编制方法和结果可为装载机工作装置结构寿命预测及疲劳可靠性台架试验提供参考。     

轿车变速箱齿轮磨合规范的初步研究

根据国产某变速箱倒挡圆柱齿轮低载强化的试验结果，制定了对变速器具有强化效果的新磨合规范，并在新磨合规范下进行了试验研究。试验结果表明，在不改变磨合时间和转速的新磨合规范中，可将具有强化作用的载荷作为磨合载荷。磨合后，变速箱的平均疲劳寿命比原规范下的平均疲劳寿命提高近40%。     

汽车结构件低载强化的微观分析

为了从微观上解释汽车构件低载强化产生的原因,利用透射电镜对汽车前轴低载强化前后微观组织特征进行了深入研究。结果表明：经过低载强化后,造成材料晶界附近位错高度缠绕,形成位错墙;晶粒变形时的晶界摩擦力增大,晶内的晶胞原子结合更紧密,在高载荷的反复作用下晶格常数仍能基本保持不变,晶界强化则是低载强化微观上的主要原因。     

基于道路载荷谱的某车型上控制臂结构优化

针对某车型上控制臂在路试工况中发生弯曲变形,在此工况下对该部件进行动态道路载荷谱测试,提取上控制臂动态载荷数据。结合CAE分析表明,上控制臂在路试工况中存在失稳现象。提出上控制臂4种结构优化方案,并对比CAE屈曲分析结果得出优选方案。优化后结构为上控制臂两侧增加翻边且板厚由7mm减至5mm,最后经过路试工况验证,使用效能可靠。     

风电轴承多工况试验载荷谱的编制

首先采用雨流计数法统计分析单一工况载荷幅值、均值的循环作用次数,根据相关系数优化法得到单一工况载荷幅值的概率分布函数,同时通过波动中心方法获得单一工况载荷均值的波动中心;再采用加权方式确定多工况载荷幅值的复合概率分布函数以及载荷均值的总波动中心.将载荷幅值作用次数扩展为10(6)次,进而得到载荷幅值不等距8级载荷谱,将该幅值的8级载荷谱叠加于均值的总波动中心编制成风电轴承多工况试验载荷谱.试验载荷谱既保留了多工况原始工作载荷的母体特性,又使轴承的试验加载成为可能.     

某轿车前副车架服役载荷模拟试验加速方法研究*

服役载荷模拟试验能准确地预测零部件的疲劳寿命。为节省试验时间,急需开发出一套合理、实用的加速试验方法。重点研究在不具备结构局部应变响应,仅具备外部激励载荷如力、位移、和加速度等情况下的试验加速方法。基于修正Miner准则,以伪损伤保留比例作为小载荷删除准则,并结合疲劳数据编辑(Fatigue data editing, FDE)技术,提出一套便于工程应用的服役载荷模拟试验加速方法。以某轿车前副车架的疲劳试验为例,分别编制伪损伤保留比例为99%、95%和90%的加速谱。综合考虑各加速谱的载荷特征和加速效果,选用95%加速谱、90%加速谱和原始谱分别建立台架试验。试验结果表明两种加速谱在有效节省试验时间的同时,均获得了与原始谱相同的试验结果,且90%加速谱的加速试验效果更为显著。本方法便于工程应用,可为其他汽车零部件的服役载荷模拟试验提供参考。