基于等效结构应力的铝合金地铁车体疲劳寿命预测

为评估某铝合金地铁车辆的疲劳寿命,采用美国ASME标准中的网格不敏感的主S-N曲线法对该车焊缝进行疲劳寿命预测.用HyperMesh对车体进行有限元建模,并对焊缝处网格细化;用ANSYS计算焊缝处应力;运用自主开发的FE-Weld软件对其进行等效结构应力的计算和疲劳寿命的预测;对疲劳寿命不符合设计要求的结构进行改进和优化,改进后结构的疲劳寿命符合设计要求.网格不敏感的主S-N曲线法具有重要工程应用推广价值.     

基于主S-N曲线法的T形接头疲劳评估和试验验证

以T形焊接接头为研究对象,将可能发生疲劳破坏的焊趾截面和焊喉截面的节点力转换为相对于中面焊线的等效节点力和弯矩,并利用平衡等效原理转化为线力和线弯矩,基于材料力学公式求出截面的结构应力,解决应力对网格尺寸敏感的难题。从焊缝疲劳破坏的机理出发,基于Paris断裂力学公式推导以等效结构应力为变量的一条主S-N曲线,评估焊缝的疲劳寿命。分析结果发现：采用主S-N曲线法评估的寿命与试验值最接近且破坏位置准确,该主S N曲线法准确性较高。     

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.     

直升机尾减速器连接寿命的确定

按照新的适航规章确定直升机尾减速器连接寿命,并给出结构检查周期.利用有限元分析结合Miner线性累积损伤理论对结构连接按照设计目标寿命进行详细尺寸定义;利用结构疲劳试验结合Miner线性累积损伤理论给出结构连接寿命;载荷谱分别选用有限元计算疲劳载荷谱和实测疲劳载荷谱,同时按照相应的准则将材料的平均S-N曲线转换为计算安全S-N曲线和试验安全S-N曲线.     

前副车架焊缝疲劳分析和寿命优化

为评估前副车架的耐久性能,利用FEMFAT分析某汽车前副车架的疲劳寿命.提出焊缝不同区域单元的尺寸要求和焊缝连接单元的厚度要求,以保证前副车架焊缝的局部应力真实可信;采用S-N法预测焊缝疲劳寿命,计算得到的开裂位置和行驶距离与道路试验吻合良好;通过加强局部结构并重新布置焊缝位置,使前副车架通过耐久试验测试.分析表明:通过规范焊缝的建模要求,根据实际结构设置合适的焊缝类型,可准确预测焊缝的疲劳寿命,指导焊缝布置,优化产品结构.     

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。     

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.     

基于名义应力法的弹性链型接触网疲劳寿命预测

针对高速铁路弹性链型接触网进行接触线疲劳寿命预测分析.利用ANSYS,采用直接积分法对弓网耦合系统进行动态仿真,得到接触线的应力时程;运用雨流计数法得到离散的应力循环,采用应力修正算法得到平均应力为零的疲劳应力谱;通过简化方法估算获得材料S-N曲线,从而计算得到疲劳破坏次数;最终运用线性累积损伤理论预测接触线的疲劳寿命.对比分析接触线不同位置的疲劳寿命值,结果表明:接触线每跨疲劳寿命趋势一致;每跨在吊弦处和定位点处疲劳寿命较低,其中寿命最低值出现在左侧第一根吊弦处,疲劳寿命最低值为20 a左右.结果可为高速铁路弹性链型接触网接触线的实际施工维护和更换周期的确定提供参考.     

汽车动力总成橡胶悬置结构疲劳设计

为提高汽车悬置结构中橡胶减振件的疲劳耐久性能,定义后抗扭悬置的疲劳失效热点区域,用有限元法计算其应变分布,获得热点的最大主应变;结合橡胶材料的ε-N曲线计算结构局部疲劳寿命,运用线性疲劳累积损伤理论评估结构整体疲劳寿命.用有限元法预测的失效区域和疲劳寿命与台架强度试验得到的失效区域和疲劳寿命基本吻合,表明该结构疲劳设计方法可行。     

基于模态应力恢复的轿车发动机舱盖焊点疲劳寿命分析

建立汽车发动机舱盖焊点有限元模型,并将分析结果与试验模态对比,验证该有限元模型的准确性.分别采用准静态法和模态应力恢复法得到焊点的应力-时间历程;基于Palmgren-Miner线性损伤累积准则和S-N曲线对比评估焊点疲劳寿命,并在模态应力恢复方法中考虑截止频率和结构阻尼对焊点疲劳寿命的影响.与虚拟台架试验的对比结果表明：准静态预测的焊点寿命大于试验寿命,截止频率为200 Hz且结构阻尼为0.06的模态应力恢复结果与试验结果较吻合.基于模态应力恢复法优化设计的发动机舱盖通过耐久路试.     

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.     

燃油箱吊座焊缝的强度和疲劳有限元分析

对某内燃机车燃油箱吊座中T型焊接接头部位焊缝强度和疲劳进行有限元分析.在焊缝熔深为2,3和5 mm(全熔透)时,将吊座有焊缝和无焊缝时应力有限元计算结果与传统方法计算结果进行比较,结果表明:在焊缝全熔透时吊座整体最大应力小于传统方法计算的无焊缝时的最大应力,说明全熔透结构具有更好的连接性能.焊缝全熔透时焊缝处节点应力分布表明几何截面突变明显处的节点应力较大.疲劳计算结果表明该燃油箱吊座满足疲劳强度要求.     

兆瓦级风力发电机组轮毂强度数值分析

基于GL规范,采用有限元法对某兆瓦级风力发电机组轮毂进行极限强度分析.对轮毂S N曲线进行修正,分析疲劳计算需要考虑的载荷工况,使用GH Bladed软件仿真得到疲劳计算所需的载荷时间序列.使用ANSYS/nCode软件对轮毂进行疲劳寿命分析,结果表明轮毂的极限强度和疲劳强度均满足设计规范的要求.分析结果可以为兆瓦级风力发电机组轮毂的结构设计提供参考.     

燃料电池轿车变速器齿轮接触应力分析及疲劳寿命计算

为有效分析燃料电池轿车变速器齿轮接触应力以及更精确地计算齿轮的疲劳寿命,满足齿轮的使用要求,建立齿轮三维模型,应用有限元方法结合变速器实际载荷谱对齿轮接触应力进行仿真计算.根据计算结果,应用齿轮有限寿命设计理论对齿轮疲劳寿命进行计算,得到齿轮的接触应力和疲劳寿命.该方法可以为燃料电池变速器齿轮接触应力分析和疲劳寿命计算提供参考.     

Finite element analysis of residual stress induced by shot peening process

The aircraft industry has only recently begun to explore possible application of welding as an alternative joining method for the design of future large civil airliner wing. One of the main obstacles, encountered in the past years, to welding application within the aircraft industries were due to failure in the weldments, caused by high tensile residual stresses present in the region of the weld, reducing drastically fatigue strength of welded joints. Improvement in the fatigue life of the welded joint can be obtained if compressive residual stresses are introduced at the weld region.Shot peening is a manufacturing process intended to give aircraft structures the final shape and to introduce a compressive residual state of stress inside the material in order to increase fatigue life. This paper presents the modeling and simulation of the residual stress field resulting from the shot peening process. The results achieved show that a significant decrease of welding induced tensile residual stress magnitude can be obtained. Good agreement between experimental and numerical results was achieved.