驱动桥壳瞬态动力学与疲劳寿命的有限元分析

采用有限元法对某驱动桥壳进行瞬态动力学分析,得出了驱动桥壳在函数载荷作用下的位移与动应力-时间响应值;根据驱动桥壳的动应力分析结果,利用有限元法对驱动桥壳进行疲劳寿命分析,得到了桥壳整体的疲劳寿命分布,其危险部位主要分布于板簧座区域,与台架疲劳试验结果基本一致。     

我国汽车板簧疲劳性能研究进展

作为广泛应用在汽车中的板簧,疲劳性能研究是其失效中最重要的研究之一。我国主要是从板簧的设计、材料和热处理工艺研究、利用CAE技术疲劳分析及优化三个方面进行板簧疲劳性能研究,从而提高板簧抗疲劳性能,保证板簧的可靠性和行车安全性。     

汽车悬挂系统钢板弹簧的疲劳寿命预估

本文将汽车悬挂系统简化为二自由度振动模型,应用随机振动理论,提出了汽车钢板弹簧疲劳寿命的计算公式,编制了计算机程序。文中对东风EQ—140载货汽车前簧的疲劳寿命进行了实例计算,分析了悬挂系统基本结构参数对疲劳寿命的影响,这对于板簧的寿命估计和可靠性设计具有实际参考价值。     

微型汽车驱动桥壳的疲劳寿命预测

分析了疲劳损伤理论在疲劳寿命预测中的应用,并基于该疲劳损伤理论对微型车驱动桥壳进行仿真计算。考虑了桥壳焊缝部位对桥壳整体的影响,针对焊缝进行建模,并且对其赋予BS7608—1993标准中与其结构、受力对应的S—N曲线。通过台架试验验证了仿真计算结果的准确性,基于有限元技术的疲劳寿命预测方法能较准确地预测结构的疲劳寿命,对产品的设计和开发有一定的指导意义。     

铝轮毂疲劳试验仿真分析方法的研究

为了研究铝轮毂的疲劳试验仿真方法,以铝轮毂弯曲疲劳试验为例,应用MSC.Software系列软件实现了该产品试验的疲劳仿真分析,详细地探讨了疲劳仿真分析技术的流程及实现过程,从仿真分析计算所得的疲劳寿命云图中,可直观地判断出该车轮的疲劳发生的危险区域,从而实现了在产品设计阶段对产品疲劳寿命的预测,为其改进设计提供了计算依据.     

高速列车座椅疲劳可靠性分析

以高速列车座椅为研究对象,使用有限元软件ANSYS Workbench,结合IEC61373-1999标准中的功率谱密度函数对座椅进行随机振动数值仿真分析,选择座椅材料的P-S-N曲线及相关参数数据,针对不同设计尺寸下的座椅结构,采用Miner线性累积损伤理论分别进行累积损伤疲劳寿命计算。在电动振动试验台上对座椅进行模拟长寿命试验,仿真计算结果和试验结果具有良好的一致性,验证了疲劳寿命仿真分析的有效性。     

基于Promrel的铁路列车轴箱轴承疲劳耐久性分析

针对铁路列车轴箱轴承结构的疲劳耐久性试验周期长的问题,提出了基于Promrel的CAE仿真分析方法。考虑影响轴箱轴承疲劳耐久性的主要因素,通过APDL语言对轴承进行二维参数化建模,建立了完整的可靠性分析工作流,采用三水平全因子设计拟合响应面模型并进行可靠性分析。在此基础上,利用应力寿命法建立耐久性分析工作流对轴箱轴承进行疲劳耐久性分析。结果表明:轴箱轴承的结构可靠性和使用寿命均满足要求。该方法对铁路列车轴箱轴承结构的可靠性分析、疲劳耐久性分析和提升设计效率具有重要的参考价值。     

动车水箱疲劳振动试验及数值模拟研究

轨道车辆及车载设备大量使用焊接结构,其在振动载荷作用下的疲劳破坏通常发生在焊缝处.针对动车水箱焊缝疲劳寿命开展随机振动台架试验及数值仿真研究.在台架试验中,按试验规范输入强化加速度随机振动自功率谱,检验该水箱是否满足疲劳寿命的要求.在进行数值模拟研究中,按试验工况条件建立水箱疲劳寿命仿真模型,其中将振动试验的激振信号作为仿真的输入载荷,采用壳单元建立水箱构件及焊缝的有限元模型,通过附加质量等效内部液体,根据BS7608标准确定相应焊缝的S-N曲线,采用名义应力法预测水箱焊缝在试验工况下的疲劳寿命.仿真所得焊缝失效部位及疲劳寿命与振动台架试验结果基本吻合,说明该焊缝疲劳寿命预测方法的正确性,为焊接结构疲劳设计提供有效的分析算法.     

基于整车路面谱的副车架开裂台架试验及仿真

针对前悬架稳定杆与副车架连接处在整车试验场耐久测试过程中出现的疲劳破坏问题,通过对稳定杆进行贴片标定,获得了试验场环境下稳定杆的连杆力和稳定杆扭转相对位移的强化耐久路谱,设计搭建了稳定杆副车架系统的物理台架,并按照耐久性规范进行了台架试验。试验结果表明：该台架试验装置能良好地再现整车耐久路试下的断裂位置,疲劳寿命相对于整车耐久路试的疲劳寿命偏差仅为2.5%。在此基础上,建立了稳定杆与副车架多体的仿真模型,设定了与系统试验台架相同的约束边界,通过虚拟迭代的方法及准静态有限元疲劳寿命分析法对系统进行了仿真分析。仿真得到稳定杆连杆力和稳定杆扭转相对位移信号,与测试结果进行对比分析可以看出,时域下相位和幅值重合度良好,频域下的PSD谱重合度较高,穿级计数载荷统计基本一致,载荷相对损伤均在1附近,相关风险位置处的仿真疲劳寿命与整车耐久试验寿命偏差比为6.25%,获得了较高精度的风险位置载荷,实现了耐久风险位置的复现。最后,基于仿真模型对副车架风险位置处进行了结构优化设计,改进后的方案顺利通过了后续的台架试验和整车耐久路试。     

齿轮箱箱体疲劳寿命研究的现状及发展趋势

对齿轮箱箱体疲劳寿命的研究进行综述,概括总结了齿轮箱箱体疲劳寿命研究的关键技术。从计算、试验、仿真等方面,介绍了齿轮箱箱体载荷谱的获取、疲劳试验和寿命分析方法的研究现状。对比各种载荷加载的优缺点,分析实测试验和虚拟试验,归纳了齿轮箱箱体疲劳寿命研究的热点和方向。     

沥青混合料小梁疲劳试验数值模拟及其寿命预测

沥青路面的裂纹扩展及疲劳寿命对沥青路面的设计和维护具有重要意义。通过对三点弯曲疲劳试验的沥青混合料小梁在不同位置预切口，对不同类型裂纹的试件进行疲劳试验，并利用耦合的无单元伽辽金/有限元法，对试验过程进行数值模拟，利用广义Paris公式预测试件的疲劳寿命，并同试验结果进行了比较。结果显示．数值模拟和试验结果接近，可以应用于沥青路面的疲劳裂纹扩展模拟和寿命预测。     

35 kV老旧导线的微动腐蚀与寿命预测研究

建立老旧导线微动腐蚀的模型,对老旧导线进行微动腐蚀和微动疲劳试验,对比分析腐蚀对于老旧导线的损伤形态,根据Miner线性累计理论对微动腐蚀和微动疲劳下的老旧导线进行寿命预测。结果表明：根据规范配置的腐蚀溶液模拟得到的1天的腐蚀速率与服役中后期的老旧导线的1年的腐蚀速率吻合性较好;根据微动腐蚀试验及剩余寿命计算的模型预测得出老旧导线的剩余寿命为30年,说明老旧导线在盐雾腐蚀环境下的微动疲劳上满足受力要求。     

风力发电机旋转样本谱及疲劳寿命预测

为了考虑桨叶旋转效应,准确进行风力发电机疲劳寿命预测,提出了基于旋转样本谱的风力发电机疲劳寿命预测模型.借助Fourier变换,推导了考虑旋转效应的旋转样本谱,并与Von Karman谱(一种固定点紊流风谱)进行比较.在旋转样本谱的基础上,提出了源于Palmgren-Miner线性损伤准则的风力发电机疲劳寿命预测模型,并以1.25MW风力发电机为例进行疲劳寿命分析.结果表明,与固定点紊流风谱相比,旋转样本谱的能量分布发生了根本变化,其能量由低频向高频移动,在高频段曲线会出现多峰情况;基于旋转样本谱的疲劳寿命分析更接近实际情况,而基于Von Karman谱进行风力发电机疲劳寿命预测不够精确,且偏于不安全.     

铸钢节点对接焊缝有效缺口应力分析

为了研究铸钢节点对接焊缝的疲劳性能和寿命评估方法,对一种常用的铸钢热轧钢对接焊缝试件进行了疲劳试验研究,得到了刚度、位移与疲劳寿命阶段之间的关系。根据疲劳试验现象和断面的电镜扫描结果,提出了该类试件的疲劳失效机理。此外,采用有效缺口应力法预测了铸钢节点对接焊缝的疲劳寿命,并在考虑了平均应力和焊接残余应力的前提下,提出了改进的有效缺口应力法,分别将预测结果与实测疲劳寿命进行了对比。研究结果表明：铸钢节点对接焊缝的疲劳过程可分为稳定阶段和断裂阶段。稳定阶段占总寿命比例≥80%,断裂阶段≤20%。有效缺口应力法能在一定程度预测疲劳寿命的变化趋势,但结果偏危险,改进的有效缺口应力法能提供较安全的预测结果。     

疲劳可靠度分析的概率密度演化方法

基于概率守恒原理,推导出疲劳损伤和随机参数联合概率密度函数服从的演化方程。据此计算的随机疲劳损伤概率密度曲面和累积概率分布函数等值线可以给出疲劳损伤概率结构的演化规律,并用以分析给定损伤阈值的疲劳可靠度。常幅疲劳可靠度的数值解与试验结果吻合良好。给定二级载荷各自的常幅疲劳寿命概率分布参数,根据Miner准则可以较好地预测二级低高加载变幅疲劳可靠度。     

疲劳短裂纹损伤参量研究

用Monte Carlo方法建立了疲劳短裂纹演化过程的物理模型,实现了材料疲劳损伤微观物理过程。在此基础上对模拟结果进行了分析,探讨了表征材料损伤的疲劳损伤参数,提出一定面积上的裂纹总长度可以作为材料损伤的疲劳损伤参数。并拟合出裂纹总长度与材料相对寿命之间的关系及曲线,用于材料的疲劳寿命预测。     

钢制组装式车轮的轻量化设计及多目标优化

设计了一种以热轧高强钢作为内轮辋、低碳钢作为外轮辋材料的异种钢材组装式车轮,提出一种车轮多种工况下循环载荷疲劳耐久试验方法,对车轮进行疲劳寿命预测. 基于有限元法,计算不同位置下施加载荷时车轮的强度、刚度,不同应力频率下的疲劳寿命和安全系数,并分析出局部大应力关键部分. 以转弯工况建立参数化模型,定义了8个结构设计变量,利用最优拉丁超方实验设计方法选取初始样本点,拟合了车轮Kriging近似模型,以车轮最小质量、疲劳寿命和疲劳寿命安全系数最大为目标,并以应力、最大形变量为约束,对车轮进行多目标优化,并进行弯曲疲劳试验验证. 结果表明,异种钢材组装式车轮在优化后,性能良好,满足设计寿命要求,质量较优化前车轮减重9.73%.     

冻融作用下自密实混凝土疲劳寿命可靠性分析

为了研究冻融损伤对自密实混凝土弯曲疲劳寿命的影响,对经受不同冻融循环后的混凝土试块进行了不同应力水平下的四点弯曲疲劳试验,并利用矩估计法获得了混凝土试块的弯曲疲劳寿命Weibull分布参数,建立了经受不同冻融循环后的混凝土试块在不同可靠性概率下的疲劳寿命预测模型。研究结果表明:受冻自密实混凝土的疲劳寿命概率分布可以用两参数Weibull分布表征,得出自密实混凝土疲劳寿命的离散性随冻融次数的增加而增大,随应力水平的增大而减小;根据试验数据生成了自密实混凝土的P_f-S-N曲线,可准确预测经受不同冻融循环后自密实混凝土的弯曲疲劳寿命;自密实混凝土的疲劳寿命所需的安全系数随冻融循环次数的增加而不断增大,这说明对经受冻融损伤较严重的自密实混凝土,其弯曲疲劳寿命必须采用较大的安全系数才能保证结构的安全运行。     

典型结构件疲劳寿命分析研究

为建立疲劳裂纹对典型结构件性能影响的机理性模型,解决疲劳分析问题,以飞机的典型部件机翼为研究对象,建立了机翼的变幅载荷谱.基于弹塑性断裂力学,进行了机翼裂纹的扩展分析,利用多自由度动态有限元解析理论,进行了机翼的工作状态模拟和疲劳断裂分析,并给出了裂纹寿命预测的公式以预测构件的裂纹寿命.