某轻型卡车驱动桥桥壳疲劳分析及优化

后桥作为汽车主要的承载件和传力件,对其进行疲劳分析,对提高整车安全性有重要意义。笔者对新开发的后桥进行CAE分析,发现桥壳钢托附近存在断裂风险,因此对其进行疲劳台架试验验证,试验结果确定易在此位置发生断裂。针对断裂位置,提出两种优化方案,利用疲劳分析软件对两种优化方案进行对比,通过台架验证,使得桥壳疲劳寿命达到企业标准,并为以后的后桥壳设计提供依据。     

随机载荷作用下汽车驱动桥壳疲劳寿命预估

运用三维造型软件Pro/Engineer建立某型商用车驱动桥后桥壳的实体模型.依据有限元基本理论,在MSC.Patran中进一步建立该桥壳的有限元模型,利用有限元分析系统MSC.Nastran进行桥壳的应力分析和模态分析.同时建立与该桥壳相匹配的某型商用车的整车多体动力学系统模型,并进行在不同等级的虚拟路面上的整车动力学分析,得到作用在桥壳弹簧座上的随机载荷历程.综合有限元分析获得的应力结果和以上所得到的随机载荷历程数据,利用专业级疲劳分析系统MSC.Fatigue,进行桥壳整体基于S-N法的单事件和多事件复合工况下疲劳性能分析,给出桥壳疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值.通过与台架疲劳试验的桥壳失效情况相对比,预估结果与试验结果一致.     

基于nCode汽车后桥疲劳失效灵敏度评估方法

汽车后桥是汽车底盘的核心承力部件,其主要损伤形式是在交变载荷作用下发生疲劳失效.定量化评估汽车后桥疲劳灵敏度对于实现汽车轻量化设计,提高汽车有效使用寿命与安全性具有重要意义.首先建立汽车后桥三维有限元模型,选取最大垂向力工况进行强度计算,得出了汽车后桥的应力、应变状态.在此基础上,基于nCode Design-Life计算得出了后桥疲劳寿命与损伤值分布,通过响应面法分析了各类参数对疲劳寿命影响的灵敏度.计算表明,后桥疲劳破坏先于半轴套管处发生,弹性模量对疲劳的影响最明显,钢板弹簧座厚度次之,桥壳厚度、泊松比、桥包厚度的影响依次降低.     

某车型扭转梁后桥疲劳问题优化

扭转梁后桥由于其受力复杂,在满足整车刚度柔度以及强度工况的条件下,尤其容易出现局部的疲劳失效问题。在遇到疲劳失效的问题时,往往由于各载荷的综合作用需要平衡的问题导致处理起来比较棘手。针对扭转梁后桥疲劳开裂的问题,即后桥在后悬12通道试验中178%(目标100%不开裂,200%不断裂)发现裂纹已经很长,无法继续进行试验。介绍了该疲劳失效的分析思路和改进方案的确定与验证。通过对失效模式的进一步分析以及不同工况对该热点的影响分析,对结构进行了优化设计及相应的单通道载荷试验验证,单通道验证有效后又进行多通道试验验证,最终解决了该疲劳问题。     

汽车驱动桥壳疲劳寿命分析

对于有焊接的构件来说,焊缝处的疲劳强度往往是分析的焦点,也是较容易失效的地方。运用基于有限元的疲劳寿命分析方法,并特别考虑了焊缝对疲劳寿命的影响,对汽车后桥壳疲劳寿命进行预测。模拟汽车驱动桥壳试验条件下的疲劳载荷,借助疲劳寿命分析软件(ANSYS、FE—SAFE)、参考BS5400标准,估算出桥壳各部分的疲劳损伤情况,并与桥壳台架试验数据进行对比,验证该方法的正确性。     

响应面法与多目标遗传算法在桥壳优化上应用

桥壳作为后桥的核心,其设计强度和寿命直接关系到整车的使用寿命及可靠性。首先,根据车辆实际行驶条件抽象出三大模拟工况,基于限元模型求解出桥壳的应力分布。Bump工况下桥壳中段处应力最大,为50.97MPa。其次,在MSC.Fatigue软件得到桥壳的疲劳寿命云图。然后,构建以寿命为应变量的响应面模型并运用NSGA-Ⅱ多目标优化的遗传算法对桥壳进行优化设计,优化后的寿命增加了22%,静应力减少了约10%,在质量减少的基础上实现了桥壳的寿命延长。最后,对优化前和优化后的桥壳分别进行台架试验,垂直弯曲疲劳试验的结果是寿命延长了18%,与仿真结果接近,符合相关规定,证明了优化设计的正确性。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

商用车驱动桥桥壳强度及疲劳寿命分析

驱动桥桥壳是汽车主要的承载件和传力件,其主要损伤形式是在交变载荷下发生疲劳失效.通过建立商用车驱动桥的有限元模型,在试验工况和路面工况下进行强度和疲劳寿命分析,查找出易发生破坏的位置,并验证该驱动桥桥壳强度和疲劳寿命可以满足设计要求.     

基于随机变幅动载及虚拟台架驱动桥壳的有限元分析

为了解决运输车辆驱动后桥桥壳运转过程中疲劳失效及现有有限元分析与实际差异大等问题,建立了一种基于桥壳随机变幅动载试验数据和虚拟台架试验的桥壳应力变形及寿命分析的系统,研究了桥壳在试验环境下的各项性能指标的变化规律,并以自卸车驱动后桥桥壳进行实际验证。分析结果表明,随机变幅动载试验中,桥壳两侧载荷幅值变化区间为150~300kN,随着车速的增加桥壳的应力变形将会增加,安全系数将会下降,低平均应力和低应力幅对自卸车驱动后桥寿命具有重要影响。     

微型汽车驱动桥壳强度及疲劳寿命分析

对微型汽车桥壳进行理论上的受力分析,计算出其在极限工况下的应力分布,同时对桥壳进行静强度分析,结合理论计算结果验证有限元模型的准确性.在此基础上进行疲劳寿命分析,得出桥壳潜在的危险位置,进行疲劳台架试验验证疲劳分析的准确性,仿真与试验结果一致,说明仿真分析能够在桥壳的设计和试验阶段提供一定的参考,缩减产品开发周期,减少试验次数.     

驱动桥桥壳疲劳寿命预测与试验

主要介绍电液伺服系统控制的驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳强度试验台装置的结构及设计原理.同时采用CATIA三维造型软件建立驱动桥桥壳的3D模型,利用限元分析方法对该桥壳进行模拟分析.本文通过将桥壳台架试验和桥壳有限元模拟两种方法得出的结果进行对比分析研究,二者的结果基本一致,从而验证了有限元方法对桥壳疲劳寿命预测的可行性.把以上两种方法分别应用于桥壳设计生产的不同阶段,可以大大提高工作效率,保证出厂桥壳产品的工作可靠性.     

随机载荷下矿用自卸车后桥壳疲劳寿命分析

矿用自卸车行驶路况非常恶劣,为研究国产首台SF33900型矿用自卸车后桥壳的疲劳寿命,建立后桥壳有限元分析模型,将载荷峰值作用下的仿真应力结果与试验结果进行对比分析,得出两者数值比较接近,从而验证了该模型具有一定的准确性。将动力学分析结果作为后桥壳疲劳寿命分析的随机载荷谱,得出水平路面普通工况下的疲劳寿命分布云图,其最小寿命满足工程要求。为研究载荷变化对后桥壳疲劳寿命的灵敏性,对比分析三处载荷变化对后桥壳疲劳寿命的影响程度,得出后横拉杆和悬架下支点位置受力变化对后桥壳疲劳寿命影响较大。另外,还考虑载荷频率变化对后桥壳疲劳寿命的影响,结果表明,载荷频率变化比幅值变化更能影响疲劳寿命。     

基于OptiStruct的驱动桥壳轻量化设计

驱动桥壳作为汽车的重要承载部件,必须满足刚度和强度的要求,传统的设计理念为了保证性能需求,一般采用冗余设计。通过CAD/CAE的一体化建模技术,采用三维数学模型与有限元模型之间的联合设计,基于OptiStruct的尺寸优化算法实现驱动桥壳的轻量化设计。利用CATIA创建驱动桥壳三维数学模型,导入HYPERMESH力学、动力学分析、疲劳分析验证驱动桥壳满足使用标准,再在OptiStruct求解器做优化分析,经过多次迭代计算,得到分析结果。优化后的桥壳成质量为152. 042 kg,减少了50. 075 kg,减重达到24. 78%,然后对优化后驱动桥壳进行分析,最后对试制的优化后桥壳进行疲劳台架试验,分析和试验结果表明,优化后桥壳满足试验标准,对同类型的轻量化设计有一定的参考价值。     

液压胀形汽车桥壳的强度及疲劳寿命分析

在桥壳缩径工艺小批量生产试验基础上,对缩径管坯进行压缩实验,得到桥壳材料的硬化规律,揭示出第一次缩径强化占材料总强化的86.62%;经理论分析得到在桥壳材料强化1.78倍情况下,桥壳疲劳寿命提高96.91倍。以0.75 t载重车液压胀形桥壳为例,利用有限元分析软件ANSYS对其许用强度、静强度、疲劳强度(寿命)及其承载能力进行分析,得到液压胀形桥壳的强度变化规律:疲劳寿命相同时,其失效应力提高57.67%,疲劳寿命为国家标准80万次时,其承载能力提高33.33%。以上研究为液压胀形桥壳优化设计提供了可靠的参考。     

基于台架试验的桥壳疲劳分析

利用有限元分析软件ABAQUS对某车型桥壳进行静强度分析,并根据此应力结果运用疲劳分析软件MSC.Fatigue对桥壳进行全寿命分析,得到桥壳疲劳寿命分布和危险的寿命值.与桥壳疲劳台架试验结果对比,CAE预测结果与台架试验结果一致.因此,应用CAE疲劳分析可以在产品的初始阶段就能够发现潜在的结构耐久性隐患,并优化设计.     

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。     

采用有限元及伪损伤分析的后桥疲劳失效模式判定

采用有限元分析技术,对某汽车后桥进行了载荷分布分析,得到了该后桥在静载、制动、转向和扭转四种工况下的应变云图和张量图,确定了该后桥应变传感器布置方案.进行试车场道路载荷试验,采集后桥应变载荷谱.通过伪损伤分析,确定后桥损伤最大位置即其失效部位.对后桥进行道路模拟试验,试验结果与分析结果一致,表明此研究方法能够准确地预测后桥失效模式.     

基于反求修正模型技术的装载机板焊桥壳疲劳寿命分析

以装载机板焊驱动桥壳为研究对象,首先利用反求技术对所建有限元模型的关键部位进行修正,然后运用有限元分析软件ANSYS对其进行强度分析,并将强度分析的结果导入根据名义应力法和局部应力-应变法所编制的疲劳寿命计算软件中,对装载机板焊桥壳的疲劳寿命进行求解,所得结果与桥壳疲劳寿命台架试验数据较为接近,表明通过基于反求修正模型技术的装载机板焊桥壳疲劳寿命分析方法提高了有限元分析模型的精度,增加了分析数据的可靠性。     

地铁车辆轴箱吊耳断裂分析及优化

地铁车辆的安全性是车辆设计中考虑的重要要素之一.轴箱吊耳在对整车进行起吊作业时与构架限位止挡配合,完成转向架起吊功能.在车辆运营过程中,吊耳断裂会对车辆运营的安全性造成影响.首先分析了吊耳的失效类型,依据车辆设计标准对吊耳结构进行有限元仿真计算,其结果显示吊耳结构满足静强度和疲劳强度设计要求.为进一步分析吊耳疲劳断裂原...     

某型驱动桥壳疲劳寿命的仿真与实验分析

汽车驱动桥桥壳是汽车底盘中主要的受力部件，承受着各个方向的载荷，其主要的损伤形式是在交变载荷作用下发生的疲劳失效。基于某型驱动桥壳的有限元模型进行了该桥壳的静强度计算，并在此基础上对其进行了疲劳寿命分析，研究了桥壳的结构形式、焊接工艺中的残余应力、焊接缺陷等因素对桥壳寿命的影响，形成的有限元模拟方法具有与台架实验相一致的结果。最后基于分析结果，提出了桥壳优化设计的方案。