低载强化特性在汽车结构件设计中的应用

提出了一种汽车结构件的设计方法。该方法以材料和结构件的低载强化特性为依据，以经低应力载荷强化后的材料或结构件的疲劳极限提高的最大临界载荷为目标，以提高可承受的使用应力为核心，在保证汽车使用性能的前提下，充分发挥结构的强度潜力，实现在减轻质量的同时降低成本的汽车轻量化设计，同时也为其它车辆和机械的结构轻量化设计提供了技术参考。     

基于二次优化的商用车前桥轻量化

基于某型商用车前桥,提出了一种基于二次优化思想的轻量化设计方法。建立了该前桥有限元模型并进行仿真分析,结合疲劳耐久试验探究前桥真实载荷情况,验证了有限元模型的准确性。对前桥真实材料进行静载拉伸、弯曲疲劳试验,获得热处理后前桥材料的力学性能指标作为轻量化参考。前桥整体模型进行拓扑优化后基于力学模型进行二次优化,保证前桥结构满足强度、刚度和服役寿命的前提下,实现轻量化设计。最终总质量减少5.7 kg,达到轻量化设计目标。     

基于低幅锻炼载荷的累积强化效果模型

根据汽车结构件在车辆运行过程中的受载特点,以汽车传动轴为对象,研究其在低幅锻炼载荷作用下的强度演变规律。通过对汽车传动轴光滑试样的低载强化效果试验,确定传动轴材料40Cr的低载强化应力区间,重点分析锻炼载荷幅值和加载次数对结构件剩余疲劳强度的影响,结果表明结构强度在一定条件下存在最佳的强化效果;并通过试验数据的正交分析与处理,拟合出强化或损伤效果与等效对称应力、加载次数的关系模型。进而以这一模型为基础,结合汽车传动轴工作的随机载荷谱,通过多级低幅载荷循环下强化和损伤强度的积分,建立传动轴在实际工作过程中的疲劳累积强化效果模型;并根据设计应力区间和最佳强化效果的应力区间的匹配,提出以低幅锻炼载荷的累积强化效果为目标的轻量化设计思路,为汽车结构件的轻量化设计提供理论基础。     

疲劳载荷下强度衰减的数学模型

提出评价结构强度衰减过程的经验模型——强度衰减模型。该模型提供一种新的测定材料和结构应力（载荷）-寿命曲线的简易方法。经过三种材料和结构件的实验数据验证，此模型可以比较准确、快捷地预测材料的疲劳极限和结构的临界载荷，减少测定S-N曲线所需要的试验点数。强度衰减模型结合强度增长模型，可以为基于结构强度潜力充分发挥的轻量化设计提供技术指导和评价依据。完善并应用这一模型，可以有效提升我国机械产品的轻量化设计水平。     

低幅载荷对汽车前轴疲劳寿命影响的试验研究

为了探讨基于载荷特性的汽车结构件轻量化设计理论与方法，采用汽车前轴实物物理试验的方法，比较系统地研究某汽车前轴在低幅交变载荷作用下结构疲劳寿命的变化趋势，发现在低于疲劳极限的低幅应力区内存在一个强化载荷区。用强化载荷区内的不同载荷对前轴进行预锻炼，前轴的疲劳寿命有不同程度的提高。既使在高低载荷交替作用的条件下，低载强化效果依然存在。结构的寿命由强度衰减速率和强度提高速率共同决定，而不是仅由损伤决定。     

铝合金材料在减振器结构轻量化中的应用

基于三维CAD软件CATIA ,对某发动机悬置元件（金属橡胶减振器）进行轻量化设计,采用铝合金材料替换原钢制材料,该方案可以使减振器结构件减重效果达到67.1％。采用有限元分析软件Hyperworks ,对轻量化前后的结构件进行有限元分析,主要包括应力与应变分析及疲劳寿命分析,验证了轻量化方案的可行性。结果表明,铝合金结构的各项性能指标满足实际工作的使用要求。     

汽车前轴低载强化三维曲面方程

通过对不同等级低幅载荷对某汽车前轴疲劳强度影响的试验研究，证实一定范围内的低幅载荷对结构件的强化效果确实存在，并且是比较显著的，在物理试验结果的基础上，通过数值试验和正交多项式回归的方法，得到该前轴在低幅交变载荷作用下的三维强化曲面方程，这为正确评估该前轴使用中的强度变化规律提供了理论和技术依据，为建立基于使用载荷和结构疲劳强度特征的结构轻量化设计理论与方法进行了有益的探索。     

基于非参数核密度估计法的商用车服役载荷环境研究与应用

用户使用道路载荷特征的研究与建立是对车辆结构件疲劳强度合理轻量化设计的基础和前提。以往研究方法大多基于参数法概率密度估计对用户使用道路载荷特征进行统计分析。以某型商用车用户使用载荷特征的大范围数据调研为基础,分别采用参数法和非参数核密度估计方法,建立了典型用户使用道路载荷特征的概率密度分布模型,研究表明非参数核密度估计方法较之传统参数法更能准确表征用户使用载荷的分布特征。采用非参数核密度估计方法计算了90%分位下的各项用户使用道路载荷特征,结合实测用户道路载荷谱,基于非参数雨流矩阵外推方法构建了该型商用车减震弹簧应变的全寿命周期载荷,并依此载荷制定了台架疲劳试验规范。研究方法为其他结构件的用户关联疲劳试验规范的合理制定提供了一定的参考。     

基于HyperWorks的某轻型汽车前桥有限元分析及疲劳寿命预测

前桥是连接车身与车轮的重要部件,其强度是否可靠直接决定整车的安全性。应用CAE分析方法对某轻型汽车前桥进行有限元分析和疲劳寿命分析。将前桥的三维实体模型进行简化,导入Hypermesh中建立以CHEXA和CTETRA为基本单元的有限元模型,利用具有梁属性的bar单元模拟主销连接,并以RADIOSS为求解器进行前桥的强度和疲劳分析。结果表明,前桥在四种典型工况下最大应力均未超过材料屈服强度,其最低疲劳寿命为99.4万次,满足疲劳寿命的要求,验证了设计的合理性。     

基于响应面和遗传算法的C型梁确定性多目标轻量化设计

针对大客车空气悬架关键结构件C型梁的轻量化设计问题.首先,基于参数化计算系统建立起符合实际T.况的有限元模型,并完成最大等效应力、弯曲刚度和疲劳寿命分析,然后,采用中心复合设计试验方法,并基于全二阶多项式对响应面模型拟合,根据灵敏度分析筛选设计变量.最后,以质量最小和弯曲刚度最大为目标函数,同时以最大等效应力和疲劳寿命...     

重型汽车前轴疲劳强度分析和评价

重型汽车前轴主要用于支撑车辆重量、转向机件和悬吊支架,其几何形状复杂,是汽车上承受载荷较大的重要部件.通过对某重型汽车前轴的三种结构(旧前轴、新前轴A、新前轴B)设计,选用I-DEAS软件,运用有限元的分析方法,建立模型、划分网格和约束边界条件,分别对其结构强度和疲劳寿命作了相关计算分析,实现了三种前轴结构在工况下的应...     

动态载荷下的汽车驱动桥壳有限元分析

为研究驱动桥壳在动态载荷下的应力状况,建立了汽车垂向振动的4自由度动力学方程。应用机械振动理论求解出了汽车在路面不平度下的动态载荷;以汽车驱动桥为例,利用有限元方法,得到了动载作用下桥壳各点的应力分布及最大应力点的位置,并进行了驱动桥壳的变形计算。仿真结果表明,该研究对驱动桥的动态设计具有一定的参考和应用价值。     

基于ANSYS的前桥强度分析

前轴是汽车前桥的最重要元件之一,其强度是否可靠直接决定整车的安全性.以华菱卡车前桥为研究对象,运用有限元软件ANSYS对其进行受力及变形分析,通过在UG软件建立前轴的三维模型,通用化接口将数据导入ANSYS进行预处理,选用Solid 95单元.材料为12MN2VB,得出越过不平路面,制动及侧滑三种工况下的受力及变形云图,得出结论,三种工况下强度变形均符合强度要求.     

Development of a design verification methodology including strength and fatigue life prediction for agricultural tractors

During the operations of an agricultural tractor, front axle and front axle support encounter the worst load conditions of the whole tractor. If the design of these components is not verified by systematic engineering approach, the operators of the tractor may face with sudden failures. This paper aims to develop a verification method, which involves testing an agricultural tractor on a special test track and agricultural field and together with the computer aided engineering analysis, in order to prevent such failures in the lifetime of the agricultural tractor. For this purpose, a strain gage data acquisition system has been designed to measure the strain values on the component in order to determine maximum principle stresses for the calculation of overload safety on the agricultural field and stress data for the prediction of fatigue life on a radial washboard test track. The cycle number of these stress data for the fatigue analysis has been established by rainflow cycle counting method. Total fatigue damage for the front axle support has been calculated considering damage accumulation hypothesis defined by Miner.     

双前桥转向汽车轮胎强化磨损试验方法的研究

双前桥转向汽车轮胎磨损试验,目前在国家试验标准中处于空白状态,各车辆主机厂都在摸索企业自身的试验方法.本文将雷诺商用车公司对双前桥转向系统轮胎强化试验方法,结合我国实际国情提出一套相对完整的双前桥转向汽车轮胎强化磨损试验方法.     

基于HyperWorks的某桥壳有限元分析及拓扑优化技术

以实体单元为基础,利用先进的HyperWorks软件对某拖拉机大马力转向驱动桥壳进行了强度计算和有限元模拟分析,得出了零件的应力和变形分布,验证了设计的合理性,为拖拉机驱动桥的强度评价及疲劳寿命估算提供了相关数据,为同类相关产品的分析提供了参考依据,并对桥壳模型进行拓扑优化以指导桥壳的设计思路。     

新型高速公路中央分隔带护栏的设计与研究

简要回顾高速公路护栏的发展现状,结合中央分隔带护栏的设计原则和要求,致力于提高护栏的整体性能,设计出一种新型中央分隔带护栏。采用大型有限元软件ANSYS,通过对新型护栏施加相当于汽车碰撞时产生的冲击力大小的载荷,观察求解结果,分析检验护栏的强度。最后展望未来研究方向。     

基于有限单元法重载车辆驱动桥壳优化设计

驱动桥壳是重载车辆的最要承载结构,直接影响到整车的承载和使用寿命.针对某重载车辆驱动桥壳进行分析,采用分离体法,对驱动桥壳各单元进行受力分析;基于有限单元法对驱动桥壳的静力学、动力学特性进行分析,并对谐响应特性进行分析.驱动桥壳本体和半轴套管的部分应力远小于材料的许用应力;安装块与半轴套管间的焊接处出现了局部应力过大的...     

基于Hypermesh的汽车驱动桥壳有限元分析与疲劳寿命预测

驱动桥壳是汽车中的重要部件,应具有足够的强度、刚度以及疲劳寿命。基于CAD/CAE一体化技术,首先利用CATIA软件建立了某轻型汽车驱动桥壳的三维实体模型,虚拟装配后,导入Hy-permesh中建立以3D实体单元为基本单元的有限元模型,并以MSC.Nastran为求解器,通过模拟相关行业标准规定的台架试验及典型工况,得出驱动桥壳强度与刚度满足要求;最后,通过建立驱动桥壳S-N曲线,将有限元结果导入MSC.Fatigue进行模拟台架疲劳试验,得到桥壳整体的疲劳寿命分布,结果表明驱动桥壳疲劳寿命满足要求,验证了设计的合理性。     

扭转梁后悬架的强度分析

扭转梁后悬架作为车辆的一个重要的承载部件,受力较复杂。基于某轿车扭杆梁式后桥的实际结构,采用Hyperworks\abaqus对该后桥进行了有限元建模,按照整车在3种典型工况下的受力特征,对该后桥进行了强度分析计算与评价。