转向节多轴虚拟试验台架载荷谱应用研究

不同类型的台架载荷谱对转向节的疲劳损伤影响规律有所不同，因此探求精确的载荷谱编辑方法仍是亟待解决的重要问题。以经过校验后试验场载荷谱为数据来源，简化了冗余的转向节耐久规范；通过悬架运动学及柔顺性(Kinematics Compliance, KC)试验和虚拟迭代法，从静态与动态验证了整车多体动力学模型的准确性；采用时域编辑法，生成了保留时域与频域特征的转向节台架随机谱；基于损伤等效原则创建了转向节四级台架程序谱；从统计转向节关键点各方向的伪损伤值占比出发，以转向节模态试验验证后的有限元模型为载体，搭建了转向节多轴虚拟台架；应用模态应力恢复法，讨论分析转向节虚拟台架下的原始谱、台架随机谱、台架程序谱对其疲劳损伤的影响，结果表明三者激励下的转向节疲劳损伤分布保持一致，台架随机谱与台架程序谱较原始谱最大损伤比分别为0.75和1.7,验证了台架载荷谱编辑方法的准确性，说明了转向节虚拟台架的工程实用性；最后，通过虚拟台架传递矩阵确定了引起转向节疲劳损伤的载荷与道路类型，为结构改进提供数据支撑。     

重型商用车尿素箱支架设计与疲劳验证

通过对重型汽车尿素箱支架进行道路载荷谱采集和CAE分析,总结一套适用于重型车辆支架疲劳验证的台架试验规范。首先在试验场完成了尿素箱支架载荷谱采集,分析支架在各种道路下的受力工况,并对改进前、后的支架结构进行仿真分析,然后根据功率谱在电磁振动台上进行振动疲劳试验,通过台架试验表明改进后的支架满足设计疲劳寿命要求。总结的试验方法对结构件具有普遍适用性,能够指导结构类零部件新产品的开发与疲劳验证工作。     

基于道路载荷的拖曳臂抗疲劳优化设计

为了评估及优化拖曳臂的疲劳耐久性能,以某车型拖曳臂为研究对象,进行了有限元分析和应变信号道路数据采集,将有限元分析结果与试验数据对比验证了有限元分析的准确性。针对拖曳臂疲劳失效原因进行了结构优化,根据道路数据生成了快速试验多级载荷谱,分别对优化前和优化后的拖曳臂进行了台架耐久试验,台架耐久试验结果与有限元仿真以及整车试车场路试结果一致。     

挖掘装载机驱动桥总成疲劳性室内模拟试验方法研究

台架试验是考核挖掘装载机驱动桥疲劳可靠性的重要手段,但是台架的加载模式和试验载荷谱的选择关系到试验结果与实际工作情况是否相符。论文对挖掘装载机驱动桥试验方法进行了研究,对现场采集的载荷谱进行编辑整理成为4级载荷谱,依此做为试验载荷谱对QSWZ30转向驱动前桥进行了台架试验,通过对试验结果的统计计算,验证了该试验方法的有效性。     

平地机半轴疲劳寿命预估及其台架疲劳试验

针对PY160平地机后桥链轮半轴实际载荷工况,编制了相应的8级载荷谱,利用载荷谱对改进前后的半轴进行疲劳寿命分析和预估,用等效强化对改进后的半轴进行室内台架疲劳试验。将半轴预估寿命,台架试验寿命及改进前后半轴的实际工程寿命进行对比和分析,验证了利用修正Miner法则与Goodman图线预估半轴疲劳寿命是可行和可靠的,满足实际工程需要的寿命预估,并为类似零部件的疲劳设计提供了方法和相关疲劳数据。     

乘用车变速器载荷谱的采集与编制方法

为研究乘用车变速器载荷谱的采集与编制方法,以某型前置前驱乘用车变速器为例,根据不同路况,对该乘用车变速器的道路随机载荷谱进行了采集。根据变速器的载荷特性,采用幅值循环计数法对实车测得载荷的时间历程进行了统计处理,编制了乘用车变速器设计载荷谱,建立了乘用车变速器载荷谱采集与编制方法。该方法可为乘用车变速器设计提供准确的设计输入条件、以及为变速器疲劳寿命预测和台架疲劳寿命试验提供参考。     

某车后转向节连接结构改进

某车型在综合耐久工况实验中,多辆车的后转向节与前束臂之间出现力矩衰减问题。通过对实车进行受力采集及理论计算,发现问题是原连接结构力矩不足造成的。又经过ABAQUS有限元仿真分析、台架试验验证,确定是连接结构力矩不足造成的力矩衰减。通过对连接结构的分析,决定采用对螺栓连接结构进行优化的方法来改进。将螺栓连接由后转向节单边支撑拧紧方式改变为两边夹紧的方式。结合理论计算、ABAQUS有限元仿真分析、台架试验验证等方法对该改进方案进行验证,结果表明,采用双面夹紧连接结构的转向节可以较大幅度提高连接的可靠性与力矩转化效率,解决了力矩衰减的问题。     

汽车转向节强度与多轴疲劳寿命分析

转向节常因多轴载荷的反复冲击而产生疲劳裂纹或完全断裂,必须对其进行强度校核与疲劳寿命预测,但由于在新车型的研发初期无法获得作用在转向节上的真实载荷,即无法进行台架试验,所以如何利用CAE技术对其进行强度校核与疲劳寿命预测具有重要意义。该文选取越过不平路面、最小转向半径和紧急制动三种典型工况,对车轮进行受力分析;同时利用Adams/Car分别提取作用在转向节上的动、静载荷;然后利用Nastran对其进行静强度校核,FEMFAT对其进行多轴疲劳寿命预测。分析结果表明,该转向节满足静强度与疲劳强度设计要求。基于典型工况的载荷提取、强度与疲劳寿命预测,为及时发现转向节设计缺陷、优化性能提供了一种有效方法。     

电动商用车车架疲劳寿命模拟与优化

为精确预测电动商用车车架疲劳寿命,通过建立车架有限元模型并进行强度仿真,确定疲劳失效危险位置。采集危险位置载荷谱,分析疲劳损伤值,采用Miner疲劳损伤理论和雨流计数法将应力谱时域信号转化成雨流矩阵,最终建立车架台架实验与道路试验疲劳寿命间的当量折算关系。设计实验方法并制作实验台架,对比道路试验与台架实验结果,验证了所建立当量折算关系的准确性。表明所建立的实验方法可提高车架疲劳寿命预测精度与可靠性,缩短道路疲劳试验周期。     

重型车辆转向节臂强化路耐久性断裂试验

为研究某重型车辆在试验场强化耐久路可靠性试验中发生的转向节臂锥体根部断裂问题,从材料组织结构特性和工艺装配精度角度考虑,对转向节臂断裂故障模式进行了详细分析。在断裂口附近粘贴全桥弯曲应变片并布置与转向系统关联的测试传感器,采集断裂部位的弯曲应变、侧向加速度及转向横拉杆位移等试验数据。依据缺口根部循环应力-应变滞回环曲线方程及诺伊贝尔(Neuber)原理,将测试的名义应力载荷转换成断裂部位的局部应力-应变响应,利用曼森-科芬(Manson-Coffin)平均应力修正方程计算断裂位置的疲劳寿命和损伤。分析和计算结果表明,转向节臂材料特性满足设计技术条件,而工艺装配锥度及表面粗糙度不满足图纸设计精度,转向节臂与转向节的装配接触面积只达到30%,导致转向节臂锥体根部产生局部高集中应力,最终发生弯曲低周疲劳断裂。     

轿车后滑柱总成随机谱疲劳试验

根据轿车在道路上采集的目标载荷谱,对其进行编辑处理,得到试验的期望载荷谱,把后滑柱总成安装在试验台上,在试验室内模拟后滑柱总成在道路上垂向运动情况,再现后滑柱总成道路载荷,考核后滑柱总成的疲劳寿命,探究后滑柱总成台架试验和整车道路试验的相关性,达到快速验证后滑柱总成的疲劳寿命,加快产品开发步伐,提升和改进产品质量的目的。     

挖掘机工作装置台架疲劳试验载荷等效方法研究

以挖掘机工作装置为研究对象,提出了一种考虑分段载荷均值特性的挖掘机工作装置台架疲劳试验方法,确定了疲劳试验姿态、试验等效载荷及试验载荷加载方式。首先,选取粘土、重粘土、密实硬土三类典型介质进行载荷采集试验,根据挖掘机实际载荷特性,分别对挖掘、提升回转、卸载、返回四个实际工况进行了平稳性检验。其次,选取挖掘阶段溢流阀打开时刻对应的实测油缸位移均值作为台架疲劳试验的加载姿态,通过调整斗尖当量载荷方向使各大应力点当量应力与实测应力误差最小的方法确定加载方向。最后,由力与应力之间的关系计算得斗尖等效载荷,并通过各测点等效应力与实测应力对比验证了该方法的合理性。这种台架试验载荷等效方法为挖掘机工作装置载荷谱疲劳可靠性试验及疲劳寿命预测提供参考。     

基于多轴载荷的汽车控制臂疲劳载荷块编制

目前大多数控制臂台架疲劳载荷为单向加载的块谱,忽略了载荷的多轴性。依据已测得的控制臂试验场道路载荷谱,通过多轴雨流投影方法分析了其载荷的多轴性,并以多轴雨流投影结果一致为目标,通过迭代方法求解获得其考虑载荷多轴性的载荷块谱。再通过疲劳计算方法对比了单轴与多轴载荷块在寿命预测的差异性,并与控制臂应变采集测试点的疲劳损伤对比,发现考虑多轴的载荷块具有更高的预测精度。载荷多轴性的载荷块编制方法可为汽车其他零件台架疲劳载荷块编制提供参考。     

转向系关键部件的动态特性及耐久性分析

针对电动助力转向机横拉杆外接头及球头销断裂失效问题,利用有限元和试验方法对横拉杆外接头模态参数进行了分析,并验证仿真模型。然后利用用户道路载荷谱推导得到编制载荷谱,在LMS virtual.lab中运用疲劳求解器FALANCS完成对横拉杆外接头壳体和球头销的疲劳特性预测,仿真结果与球头销台架试验疲劳寿命结果一致,疲劳寿命循环次数都在30万次左右。表明采用LMS virtual.lab对疲劳寿命进行仿真运算具有较高可信度,可以为转向系其他部件的疲劳耐久提供指导。     

基于实测载荷谱的板簧衬套载荷提取及台架疲劳试验

为快速且有效地对板簧橡胶衬套进行疲劳耐久验证,以在试验场测得的轮心六分力为输入,以后悬架多体模型为载体,采用虚拟迭代技术,提取了衬套的动态载荷。依据损伤等效原则,采用变载荷序列方法制定了衬套的台架疲劳试验规范,保证了台架试验与试验场道路的关联性,且缩短了台架试验时间,实现了5. 03倍的加速,衬套最终通过了台架疲劳试验的验证。     

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。     

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。     

某型SUV转向节结构优化研究

借助于Hyperworks软件对转向节优化前的数模进行有限元分析,依据分析结果对转向节应力集中点进行优化,通过对优化后转向节进行试验场载荷谱数据的采集与处理,结合耐久试验后检查结果,表明了优化后结构满足使用要求,为后续产品设计提供了一种有效的设计及验证方法。     

基于试验场真实载荷谱的悬架疲劳试验研究

介绍一种新的悬架疲劳试验方法。基于试验场真实载荷谱准确获取悬架随机载荷谱,应用雨流分析得到均幅值载荷分布规律;编制程序载荷谱并简化;根据简化后程序载荷谱进行悬架疲劳台架试验,失效情况与路试结果吻合,验证该方法的可行性。     

整车四立柱台架试验中目标谱的加速方法研究

汽车试验场道路载荷谱中包含大量的高频低幅值载荷,实测载荷谱的加速处理是建立整车四立柱台架试验的关键一步。以某轿车汽车试验场实测载荷谱为基础,结合累积疲劳损伤理论和低载强化理论,提出了一种新的小载荷删除原则,应用该准则对试车场实测载荷谱进行编辑处理,生成试验加速谱。从幅值域、伪损伤和频率域多方面对加速谱的有效性进行理论验证。结果表明该方法在保留损伤,保证损伤载荷特征和频域特征的基础上实现了加速。最后,通过建立整车台架试验,试验中出现了与汽车试验场一致的失效模式,验证了该载荷谱加速方法的合理性。该方法可为其他车型的整车四立柱台架试验载荷谱的加速编制提供一定的参考。