轿车设计中的焊点疲劳寿命预测方法

介绍一种焊点疲劳寿命预测的工程计算方法. 用有限元分析中的CWELD单元模拟焊核,用壳单元模拟连接板,根据CWELD单元传递力和力矩计算焊核附近连接板和焊核周围的"结构应力";然后通过一组焊点S-N曲线估计焊点的疲劳寿命. 通过分析预测焊点疲劳寿命以及相应位置,发现白车身薄弱环节.     

基于主S-N曲线法的焊接结构疲劳寿命预测系统开发和关键技术

根据ASME标准的计算公式,开发基于主S-N曲线法的焊接结构疲劳寿命预测软件,其核心是采用网格不敏感结构应力及一条主S-N曲线的方法计算焊接结构的疲劳寿命.系统开发选用面向对象的VC++语言和OpenGL开发库;采用模块化程序设计的思想将系统划分为有限元定义模块、焊缝定义及结构应力计算模块、载荷谱管理及雨流计数模块、主S-N数据管理及疲劳计算模块等4个核心模块;开发专用的接口程序和三维交互界面.该软件系统已在我国轨道交通制造行业中得到良好应用.以某货车车体关键焊缝疲劳寿命计算为典型实例,用软件系统进行车体疲劳寿命评估,计算结果表明该货车焊缝满足设计要求,同时也证明该软件系统的实用性和高效性.     

基于热点应力法的桥式起重机主梁焊缝疲劳寿命分析

针对在起重机初期设计阶段由于实验数据短缺而难以快速准确地预测结构疲劳寿命的难题,依据IIW标准,应用热点应力法,用Marc进行桥式起重机主梁焊缝有限元应力分析.分析结果表明,应用热点应力法和有限元分析相结合的方法计算焊缝疲劳寿命简单可行,可实现在产品设计阶段有效地预测焊缝应力的分布,降低焊缝应力峰值,从而可有效地防止或延缓局部焊缝开裂现象发生.     

基于主S-N曲线法的地铁制动箱焊接疲劳分析

为研究地铁车辆制动箱焊接接头的疲劳寿命,根据实际结构建立4节点壳单元有限元模型,给出搭接焊和T型焊的焊缝建模方法.在3种振动工况下,运用主S N曲线法计算焊缝的等效结构应力和对应损伤比.结果表明：该地铁车辆制动箱焊接结构设计合理可靠;通过与实体单元模型计算结果进行对比证明壳单元模拟焊缝的合理性;在不同尺寸单元下对比2种疲劳评估方法,结果表明名义应力法预测疲劳寿命的准确性较低.     

基于表面粗糙度的铝合金材料疲劳寿命预测

为了研究表面粗糙度对铝合金材料疲劳寿命的影响,提出一种利用基于表面粗糙度曲线的插值法构造试件真实表面形貌的方法。首先对试件进行打磨处理,然后利用粗糙度仪提取打磨后试件的粗糙表面轮廓曲线;使用插值法重构三维有限元模型并进行疲劳寿命分析;将得到的疲劳寿命与MTS疲劳试验得到的结果相对比;最后建立了粗糙度参数与疲劳寿命之间的函数关系。结果表明：使用插值法得到的仿真疲劳寿命与试验得到的疲劳寿命结果基本一致,最大误差为19.2%,证明了该方法的正确性。粗糙度参数与疲劳寿命存在幂函数关系,基于粗糙度参数可开展疲劳寿命预测。     

基于有限元仿真的特种越野车结构疲劳寿命预测

为缩短新车开发周期、节约样车制造费用,给车辆轻量化设计提供参考,在计算机仿真环境下预测了某特种越野车关键部件的疲劳寿命。基于该车结构有限元模型动力学计算的频响结果,对计算模型施加不同车速下等级路面位移谱,得到了不同车速不同级别路面下该车关键部件的应力响应谱,并在此基础上运用随机疲劳理论预测了该车的疲劳寿命。所研究的内容为车辆的疲劳寿命预测提供了较为可靠的流程和方法,所预测寿命结果在合理范围内,并提供了关键部件疲劳寿命的薄弱位置。     

基于有限元的杆端关节轴承结构优化

针对某型号杆端关节轴承在疲劳试验时发生断裂的问题,对其原结构进行有限元仿真分析,得到的最大应力位置与实际断裂位置吻合,圆柱段仿真结果误差与应力理论计算结果仅为0.5%,验证仿真结果的可靠性。对杆端体各结构参数依次进行单变量有限元仿真分析,获取各参数对杆端体最大应力和质量的影响,据此确定优化顺序并对关节轴承进行优化。优化后的杆端关节轴承质量增加9.8%,最大等效应力降低14.9%,计算疲劳寿命从500万次提高到4 600万次,大于目标疲劳寿命值3 000万次,优化后的样件均顺利通过疲劳试验。     

某型跨骑式摩托车结构的疲劳寿命分析

为提高摩托车产品的市场竞争力并改善其使用性能,研究某型跨骑式摩托车的结构疲劳寿命,建立适当简化的有限元模型,分析摩托车在试车场采集的动态载荷激励下的结构疲劳寿命,取得与试验基本一致的分析结果,为结构改进提供一定的借鉴意义.     

基于主S-N曲线的带止裂槽焊接接头疲劳寿命预测及改进

以带止裂槽焊接接头为研究对象,提取可能发生疲劳失效的焊趾截面、焊喉截面和止裂槽截面的节点力,基于主S N曲线法求解截面的等效结构应力,评估焊缝的疲劳寿命,并提出改进接头的建议。分析发现：止裂槽的存在会显著增加局部位置的应力,导致疲劳寿命明显降低。填充止裂槽并适当增大水平方向焊脚尺寸,可以提高该位置疲劳寿命10倍左右。     

基于ALGOR的汽车钢板弹簧疲劳仿真分析

针对汽车平衡悬架钢板弹簧设计过程中,对力学特性和疲劳寿命仿真计算效率、精度等要求很高的问题,利用Auotodesk Inventor建立某汽车多片钢板弹簧的CAD模型并进行合理的模型简化;应用ALGOR的非线性MES模块求解接触应力及总成预应力;通过ALGOR Fatigue Wizard进行疲劳寿命预测,提出S-N曲线的获取方法并对比修正结果.结果表明：在交变载荷作用下,最小疲劳寿命处于最大主应力位置;Goodman的结果修正更可靠.另外,ALGOR中的自动六面体网格技术、S-N曲线自动生成等前后处理技术可大大降低仿真技术应用的难度.