一种加速多体动力学模型虚拟迭代的载荷谱编制方法

为加速多体动力学模型的虚拟迭代,提出了一种能够完整保留长里程路面载荷谱损伤值、幅值特征和频率特征的编制方法,采用路面时域信号分割以及路面片段组合优化等手段,使得比利时路单次循环路面里程由2.61 km缩减至1.49 km,生成了用于虚拟迭代的加速谱。对比了下摆臂及转向节分别在比利时路原始谱和加速谱作用下的疲劳损伤,结果显示缩减前后损伤分布一致,摆臂和转向节的最大损伤比值分别为1.081和1.205,表明了加速谱能够替代原始谱。运用该方法对耐久规范中的越野路及山路长里程路面进行了同样的里程缩减处理,并对摆臂和转向节进行了疲劳分析预测,分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能目标,并通过了实车道路耐久验证。所提出的载荷谱编制方法为加速多体动力学模型的虚拟迭代提供了一种解决途径。     

考虑疲劳寿命的某中型商用车车架轻量化设计

为提升某国产商用车车架可靠性、经济性设计水平,对其进行抗疲劳轻量化仿真研究。首先基于多体动力学软件ADAMS/Car建立整车刚柔耦合装配,模拟整车满载时在B级路面以50km/h速度行驶的工况,提取车架与悬架连接处的载荷-时间历程,结合惯性释放法得到的单位载荷下的应力响应,基于车架材料的S-N曲线对疲劳寿命进行预测;分析结果表明:车架疲劳寿命为62.99×10^4km,符合国家《机动车强制报废标准规定》关于中型商用车安全行驶里程为60×10^4 km的要求。其次结合Morris全局灵敏度分析进行商用车车架疲劳寿命显著因子的筛选。最后基于最优拉丁超立方法进行实验设计,Kriging近似模型进行拟合,ASA自适应模拟退火算法进行优化,使商用车车架在满足《机动车强制报废标准规定》疲劳寿命的基础上减轻其质量,达到轻量化的目标。     

基于有限元的卡车车轮疲劳分析方法

卡车车轮的疲劳寿命是评价其性能的主要指标之一,为了较好地分析和预测车轮的疲劳性能,根据车轮动态弯曲疲劳和动态径向疲劳试验国家标准,提出了一套完整的车轮疲劳耐久性仿真分析方法。通过建立卡车车轮有限元模型,采用离散化的加载曲线进行加载以模拟车轮在实际工况中受到的旋转载荷,确定了车轮的应力分布及危险区域;基于耐久性分析软件计算出了车轮的疲劳寿命并与试验进行对比验证,结果表明有限元模型和分析方法的正确性。该方法能准确地得到结构中易于发生疲劳破坏的区域,从弯曲和径向疲劳两个方面全面地分析和预测车轮的疲劳耐久性,对车轮的性能进行评价,为后续地改进奠定了基础。     

用户关联的驱动桥试验场耐久性试验规范研究

为实现驱动桥用户与试验场耐久性之间的关联,提出了基于用户和试验场道路实测数据制定试验场耐久性试验规范的方法。以采集的用户扭矩载荷为基础,结合挡位和转速等信号,基于旋转雨流计数和非参数核密度估计方法,预测了用户在不同挡位下驱动桥Total（包含轴载荷和齿载荷）载荷分布模型。关联试验场各个特征工况的系数损伤矩阵,建立了“用户试验场”多目标优化模型。运用带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）,以试验场实际使用情况为依据设置约束条件,求解了多目标优化模型并选取出了最优解。从载荷相对损伤和载荷分布角度,验证了优化模型解的有效性。研究结果表明：所制定的试验场试验规范其总里程约为46 133.3 km等效于用户实际行驶200 000 km,路面强化系数为4.34。本研究为更加有效地制定驱动桥试验场耐久性试验规范、合理评价整车及其零部件耐久性与可靠性提供了参考及依据。     

四驱SUV车架动态载荷仿真及疲劳分析

为预测车架的疲劳寿命,建立整车多体动力学模型,在基于实测道路载荷谱的基础上,采用了虚拟迭代技术,得到了车架各接口点的动态载荷。为解决耐久规范中越野路所引起的动态载荷仿真耗时的问题,采用时域损伤编辑法对载荷谱进行了缩减处理,缩减前后各通道损伤值及分布均保持一致,单个循环路面里程由3 km缩减至1. 6 km,加速了动态载荷仿真。通过采用Miner线性疲劳损伤法对车架进行了疲劳寿命分析预测,分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能目标,并最终通过了实车试验场道路耐久的验证,表明分析结果与试验一致。     

基于疲劳寿命的汽车铝合金车轮轻量化研究

为了达到车轮轻量化的目的,同时满足疲劳寿命的要求,以某轿车规格255/45R20车轮为研究对象,对铝合金车轮疲劳寿命及路面行驶情况进行研究,得到一种采用交变载荷仿真车轮疲劳的方式。建立有限元模型并加载进行疲劳分析,得到车轮疲劳损伤结果;根据车轮的疲劳损伤位置,采用改变不同区域材料工艺、增减辐条倒角"R"大小及增减料厚的方式进行优化以实现车轮的减重。这种结合疲劳寿命的试验在工程上可以减少成本、节省试验周期、实现车轮轻量化、降低油耗,对车轮轻量化的研究具有指导意义和普遍性。     

钢制车轮动态弯曲试验疲劳寿命预测

建立了钢制车轮动态弯曲疲劳试验的有限元静力学模型,分析了试验条件下一个载荷循环的结果响应,得到了八个载荷步的疲劳损伤载荷.基于Ansys/Fe-safe耐久性分析软件,用多轴临界面疲劳损伤模型,采用Brown-Miller准则,预测了车轮弯曲试验疲劳寿命.结果表明车轮动态弯曲疲劳试验性能满足要求,但疲劳安全系数不高.给出了改进设计的建议.     

实测车轮六分力激励的车架疲劳寿命分析

车架疲劳寿命分析多以实测振动信号为动力学模型的输入激励。由于振动信号不能全面地反映出路面对整车的多维激励作用,导致基于动力学模型仿真预测的车架疲劳寿命精度和可信性偏低。而车轮六分力传感器可同时采集路面作用于轮心的多维力,复现路面-轮胎-整车的复杂耦合关系。为分析两种激励方法对疲劳寿命预测结果的影响,建立某自卸车整车刚柔耦合动力学模型,作为车架边界载荷的提取载体。然后基于车架有限元模型,通过惯性释放法获取应力分布,对比分析车轮六分力和轮心振动激励下车架的疲劳寿命情况。结果表明,采用轮心六分力载荷加载的半分析方法,可以更为准确地提取车架边界载荷,提高车架疲劳寿命预测的精度和可信性,为商用车辆结构更为准确的疲劳寿命预测提供借鉴。     

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。     

基于低载强化的悬架弹簧耐久性评价

以某轿车后悬架弹簧为对象,研究室内快速耐久性试验与耐久性里程之间的关系,对悬架弹簧的耐久性进行评价。将低载强化理论引入某试车场强化的比利时路面载荷谱组合谱的损伤分析过程中,处于低载强化区间内的载荷提高了零件疲劳强度,根据由此得到新的S—N曲线统计损伤,再结合室内等幅加载疲劳试验,建立室内外试验的当量关系。用传统修正Miner理论与低载强化理论分别对室外耐久性载荷谱进行损伤估计对比分析,验证弹簧的耐久性分析中低载强化的贡献大小。     

机械弹性车轮静动态特性研究

为了揭示机械弹性车轮的性能特点,基于力学理论和虚拟样机技术对机械弹性车轮的静动态特性进行了研究。在静态工况下,对比分析机械弹性车轮完好状态下和有一根铰链组受损状态下的静力承载特性,结果表明,受损状态下承受最大拉力的铰链组与完好状态时有较大不同,不再位于輮轮顶部,且最大拉力值提高很多。在动态工况下,建立机械弹性车轮的驱动轮、从动轮和制动轮的力学模型,分析轮毂、铰链组和輮轮之间的力传递特性。最后在ADAMS中建立装配机械弹性车轮的整车模型并进行仿真研究,结果验证了机械弹性车轮的转动滞后角与输入转矩、车速和地面切向力之间的内在联系。     

货车传动系统扭转疲劳载荷仿真

针对货车非线性悬架系统,提出了一种确定货车传动系统扭转疲劳载荷的模拟方法。建立了4自由度双轴货车振动模型,以标准路面功率谱反推算法得到路面不平度为随机输入,用MATLAB／Simulink仿真计算得到车轮上的垂直随机动载荷,并将其转化为驱动轮上的扭转载荷。计算载荷可以用来编制货车传动系统扭转疲劳试验载荷谱、估计零部件的疲劳寿命。     

随机载荷循环作用下的机械结构疲劳寿命预测模型

基于名义应力法建立了随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型。分析了结构所受循环载荷作用的不确定性特征,在以循环载荷作用次数为寿命度量指标框架下,运用概率加权法和线性Miner累积损伤法则,分别建立了疲劳寿命与应力之间关系分别服从指数函数和幂函数两种形式时,随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,并运用所建立的模型对某转动轴的疲劳寿命进行了预测研究。     

CRH5动车组车轮低温概率疲劳寿命研究

为了研究CRH5动车组车轮在低温环境下的概率疲劳寿命,对比AASHO、ECCS以及CPM三种外推方法,并使用CPM方法获得了ER8钢材在-40 ℃低温环境下的概率疲劳寿命曲线,同时结合车辆系统动力学仿真及车轮有限元分析,获得了车轮在该温度下运行的概率疲劳寿命。结果表明：车轮踏面下2 mm的轮辋部位是车轮的危险部位,易萌生疲劳裂纹,且低温下车轮的疲劳寿命水平较低,在p、c皆为50%水平下,车轮在-40℃时的寿命为1 740 km,相比常温下降约23%,可见低温环境对车轮疲劳寿命存在严重的影响。     

考虑道路坡度与车辆载重的纯电动物流车综合性能换挡规律

为提高车辆对动态驾驶环境的适应性,针对纯电动物流车三挡变速系统,提出了一种充分考虑道路坡度与车辆载重,同时兼顾车辆动力性与经济性的综合性能换挡规律.分析道路坡度与车辆载重对车辆行驶阻力矩的影响,制定了具有动态适应性的动力性换挡规律与经济性换挡规律.以0～50 km/h的加速时间与加速过程能耗为目标,建立了综合性能换挡规...     

Fatigue life analysis of wheels on guideway vehicle using multibody dynamics

A guideway vehicle is used in automobile, semiconductor and LCD manufacturing industries to transport products efficiently. Since the operating speed of the guideway vehicle should be increased for maximum productivity, the weight of the vehicle has to be reduced, and this weight reduction may cause a failure of a part in the system. Therefore, the estimation of the fatigue life of the parts becomes an important problem. In this study, the fatigue life of the wheels in the guideway vehicle is estimated using an S-N curve. To obtain the fatigue life of a part, the S-N curve, the dynamic stress time history applied to the part, and the material property of the part are required. The S-N curve of the driving wheel is obtained from the fatigue experiment on wheels. To obtain the material properties of the driving wheel, which is composed of aluminum with urethane coating, the result of a compression hardware test and static analysis of the wheel’s FE model are used. The dynamic stress time history influencing the driving wheel can be obtained from linear superposition of the dynamic load time history and the static stress. The dynamic load time history is estimated by multibody dynamic analysis, and the static stress is obtained by finite element analysis.     

电动装载机轮边驱动行走系统设计与研究

设计并将永磁同步电动轮技术引入电动装载机轮边驱动行走系统中.先在台架上进行了永磁同步电动轮的特性试验,后在载重工况下对电动装载机进行了行驶、牵引和转向等试验.载重试验数据表明电动轮行驶效率达到95%以上,车速5 km.h-1左右;最大牵引力26 700 N左右,电动轮效率高达92.5%以上;电动轮能自适应差速,实现整机平稳转向.     

电动轮驱动汽车差速性能试验研究

对电动轮驱动汽车的差速问题进行了深入分析,提出对驱动电机采用转矩指令控制、转速随动的方法实现电动轮系统的自适应差速。开发了电动轮驱动试验车。进行了转向行驶、路面不平及车轮半径不等等工况的道路试验。试验结果表明,电动轮汽车在各种行驶路面及行驶工况下都能保持良好的差速性能,具有自适应差速特性。     

Reliability and fatigue life evaluation of railway axles

The axle is one of the most important components of a rail vehicle which transmits the weight of the vehicle to the wheels, meets the vertical and horizontal loads formed during static and dynamic moving, and carries the driving moment and braking moment. The prediction of fatigue failure of axles plays an important role in preventing fatigue fractures. Varying loads on components lead to cumulative failure in the mechanism. In this study, failures in axles of rail vehicles serving the Istanbul Transportation Co. have been investigated. Statistical evaluation of real life values has been performed by taking into account the kilometer and load cycle. Equivalent stresses have been used to derive life equations and diagrams by using one of the cumulative life theories known as the Palmgren-Miner method. Finally, theoretical and practical Wohler diagrams S-N (σ-N: stress-life) have been plotted to reveal error calculation.