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.     

随机振动载荷下电子箱PCBA焊点疲劳寿命分析

电子箱在力学载荷环境下,振动引起的高周循环疲劳应力会造成箱体中电路焊点失效,影响电子箱整机可靠性;针对一种印制电路板组件焊点进行整机级振动试验,通过建立电子箱整机有限元模型,进行与试验状态一致的随机振动试验仿真分析,提取焊点上的应力、加速度响应水平;基于Basquin模型,建立了PCBA疲劳寿命预测模型,将几种不同振动载荷下的焊点响应结果代入到预测模型,计算得到电子箱在不同振动载荷下的寿命分析结果,得到电子箱PCBA焊点的应力-寿命（S-N）曲线;结果表明,在工况随机振动条件下电子箱PCBA焊点具有足够可靠性,随着振动激励增大,焊点疲劳寿命显著缩短,该方法可用于电子箱整机级PCBA焊点随机振动疲劳寿命分析。     

基于台架试验方法的车身疲劳分析

利用MSC Adams,MSC Nastran,MSC Fatigue软件联合仿真,模拟车身疲劳强度台架试验的7种试验工况,在没有实物样车的情况下对车身的疲劳强度进行预测分析,为车身的开发提供基于CAE的疲劳分析支持.     

基于轮心六分力的载荷分解方法

用Adams建立车辆虚拟样机,根据获取的真实道路轮心六分力结果,使车辆虚拟模型的载荷结果逼近真实道路情况,实现虚拟样机重现实际道路的过程,进而获取车身及其零部件的道路谱疲劳载荷,并为疲劳分析提供载荷输入.     

副车架疲劳台架试验的有限元模拟

应用有限元分析法对副车架的疲劳台架试验进行强度和疲劳分析,得到副车架的应力分布图、副车架本体寿命云图和焊点寿命云图. 通过分析,可以预测模拟制动工况的疲劳台架试验中副车架本体及焊点可能出现的强度及疲劳问题.     

基于路谱频域的车身疲劳分析

针对车身疲劳分析中静载法无法考虑结构动力学响应,瞬态分析法无法求解过长时间域的问题,将这2种方法与频域法进行比较,发现用频域法对大规模有限元模型进行动态疲劳分析相对容易,并能完全描述动力学响应过程.根据频域法进行振动疲劳分析的理论和计算过程,给出基于路谱频域的车身疲劳分析流程.基于功率谱密度（Power Spectral Density,PSD）载荷谱的传递函数法求解某车关键部件的疲劳寿命,求解结果与疲劳试验结果比较一致.结果表明基于路谱频域的振动疲劳分析方法在汽车结构疲劳计算中的应用可行.     

基于nCode Design-Life的某车架疲劳可靠性分析

针对某型半挂牵引车车架局部出现裂纹或者断裂现象,通过有限元理论和疲劳分析理论相结合进行了车架的有限元分析和疲劳可靠性分析。首先对该车架进行了建模和有限元静态特性分析,然后定义了特定的时间载荷序列数据和材料参数,选用了S-N疲劳设计和静态疲劳分析方法,利用疲劳分析软件nCode Design-Life对该车架进行疲劳可靠性分析,得出该车架的疲劳结果云图和各节点的疲劳寿命,并从相关云图中确定出车架容易破坏的位置和其寿命之后再进行样车实验验证。     

焊点模拟方法对疲劳仿真寿命的影响

为改善焊点疲劳仿真寿命分布的合理性,基于盒状样件,讨论焊点的模拟方法对疲劳仿真寿命的影响,并进行疲劳仿真结果与试验结果的对比分析.结果表明,梁单元焊点模型和ACM焊点模型受网格尺寸的影响较大;而nugget焊点模型受网格尺寸影响相对较小,即使在焊点周边的网格尺寸一致性不好的情况下,该模型也能给出相对合理的寿命分布结果.     

冲击载荷下BGA焊点应有限元模拟

从动力学角度分析了PBGA组件在高加速度冲击载荷下的响应.采用解析法与有限元分析相结合的方式考察了PBGA组件的结构参数和材料特性等因素对焊点应力的影响,并运用参量分析法比较了这些因素对焊点应力的影响程度.分析结果表明:在冲击载荷下,焊点位置对焊点应力的影响最大,应力峰值出现在PBGA器件的最外端焊点上,而焊点高度、BGA模量以及PCB模量对焊点应力影响较小.增大焊点直径或减小焊点模量均可有效减小焊点的应力,选择适当的PCB厚度也可降低焊点的应力.     

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.     

基于模态瞬态法的发动机罩焊点疲劳优化

针对某车型整车耐久路试过程中发动机罩铰链加强板焊点出现开裂的问题,采用模态瞬态法对发动机罩焊点进行疲劳分析。根据发动机罩模态应变能分布情况优化铰链加强板结构和焊点分布,试验车整改后在整车耐久路试中发动机罩焊点未再出现开裂现象。发动机罩铰链加强板焊点开裂是振动疲劳问题,采用基于惯性释放的准静态法计算疲劳损伤不能预测焊点开裂问题,采用模态瞬态法疲劳计算方法才能更好地预测发动机罩焊点疲劳损伤。从模态应变能角度对结构振动疲劳开裂问题进行优化能明显提高优化效率。     

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.     

机器人小车焊接构架变形预测和分析

为探究焊接变形对机器人小车碰撞性能和使用寿命的影响,基于热弹塑性固有应变法,利用仿真软件VIRFAC对机器人小车焊接构架变形进行数值模拟。通过热源校核,模拟4种典型接头的热源分布,建立固有应变数据库,分析具有282条焊缝的机器人小车整体变形规律。结果表明：机器人小车焊接构架的最大变形为2.962 mm,位于顶层边框位置。研究结果为机器人小车的焊接设计、强度和稳定性分析提供支持。     

聚乙烯管焊接接头相控阵超声检测的优化设计

在管道工程应用中,由于良好的耐腐蚀性和韧性,聚乙烯(PE)管与其他材料相比具有显着优势,已广泛地应用在核电、油气输送领域;PE管焊接过程中,焊接参数、人员操作和环境等因素会影响聚乙烯管道的焊接情况,可能致使焊接接头内部形成缺陷,影响管道安全运行,而相控阵超声检测技术能够实现聚乙烯管道焊接接头内部结构的无损检测及评估;因此开展PE管焊接接头的相控阵超声实际检测工作,研究了聚乙烯材料的声衰减规律及声频散效应,优化了焊接接头的超声相控阵检测工艺,基于CIVA仿真软件实现了聚乙烯管道相控阵超声检测的声场模拟和缺陷仿真,通过研究检测参数及声学参量变化对检测结果的影响,获得了PE管焊接接头的最优检测工艺;通过加工带有典型缺陷的聚乙烯热熔对接接头试样,对前期基于仿真结果设计的检测工艺以及针对焊接接头相控阵检测研发的楔形耦合组件进行可靠性测试和工艺试验;研究结果为PE管接头缺陷的超声相控阵检测提供了工艺设计的理论支持和可靠的研究方法。     

基于比利时路的某牵引车车架疲劳分析

为分析某牵引车在比利时路上的车架疲劳,建立该牵引车整车多体动力学模型。将试验测得的车轮六分力加载到模型中进行仿真分析,并与试验结果对比,验证模型的可信性。提取多体动力学仿真结果中的车架载荷历程,基于模态应力恢复理论对车架进行疲劳分析,预测车架疲劳寿命。仿真结果表明该分析方法可作为车架疲劳分析的有效手段。     

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。     

机器人俯仰关节能耗特性分析

以降低架空线移动机器人能耗为目标,从结构设计角度出发提出一种基于平行四边形机构的机器人俯仰关节,由单电机配合柔索驱动。首先,在考虑摩擦因素的情况下进行了关节受力及能耗分析,分别给出本文关节与传统俯仰关节的能耗计算方法。再分别就多单元串联式机器人俯仰运动、以及架空线移动机器人越障运动的能耗特性,进行了本文关节和传统俯仰关...     

Elastoplastic analysis of tubular joints of offshore platforms

The subject of this paper is the analysis and design of complex tubular joints, eventually including internal and external gussets and stiffener rings, corresponding to fixed and mobile offshore structures.Two different joints are analysed. In the first case an X joint is studied for elastic and elastoplastic behaviour, loading up to collapse in order to determine ultimate strength and safety factor. Finite elements which can reproduce the elastic and plastic singularities of the stress and the strain fields in the crack tip, are then used for the analysis of a T joint. Both direction and rate are considered in the crack propagation, and an elastoplastic analysis is carried out, to determine the crack opening displacement (COD).Finally, the consideration of fatigue effects in tubular joints is discussed, and techniques for evaluating fatigue life are outlined.