某商用车驾驶室疲劳载荷分解及验证

驾驶室疲劳耐久性能开发是卡车设计和制造中一项非常重要的工作,但是驾驶室疲劳载荷很难通过试验获取。在开发前期获取驾驶疲劳载荷,并对驾驶室进行疲劳仿真分析,将会提高并推动驾驶室疲劳耐久性能开发。针对上述问题,提出了一种获取驾驶室疲劳载荷的方法。首先采集驾驶室悬置车身端加速度,然后建立了421驱动模式的驾驶室刚柔耦合多体动力学模型,使用Femfatlab进行虚拟迭代分解了驾驶室疲劳载荷,最后通过对比虚拟应变与实测应变验证了疲劳载荷的准确性,以及该方法的有效性。     

基于多体动力学模型的车身载荷谱获取及疲劳寿命评估

为有效地评估某轻客车身结构的疲劳寿命,首先利用Adams软件建立该车型的多体动力学模型,并根据实测数据进行了模型对标,验证了模型精度.然后基于实测道路载荷谱,综合应用虚拟迭代及疲劳寿命分析方法,复现了样车在试验场所采集的加速度、位移及力等响应信号,提取了车身与悬架各外连点的动态载荷.计算了车身的疲劳寿命,后排座椅支架加强筋圆角处存在疲劳失效风险,与道路耐久试验的失效结果基本一致,通过采用提高材料牌号的改进措施使得此车身结构通过了道路耐久的验证,表明了此分析方法的工程可行性.实践证明虚拟迭代与疲劳寿命分析相结合的方法能够有效地支持车身结构疲劳寿命的评估,具有一定的工程参考价值.     

基于道路载荷谱的副车架疲劳分析及优化

使用杂合车安装路谱采集传感器,采集耐久试验场路谱载荷。基于实测试验场载荷谱数据,建立整车多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到副车架各连接点上的载荷时间历程曲线。建立副车架有限元模型计算得到结构的强度计算结果,再结合载荷时间历程曲线通过FEMFAT软件计算得到副车架疲劳损伤结果。对不满足疲劳耐久性能要求的结构进行优化,修改后结构有效降低了疲劳损伤值,最终满足疲劳损伤设计要求。基于该流程可以在研发设计阶段发现副车架结构的疲劳设计薄弱点,大大缩短开发周期、节省试验开发成本。     

载荷分析方法与下摆臂疲劳性能关系研究

以试验场实车实测信号为基础,以悬架K&C试验与整车操纵性试验标定整车多体动力学模型为载体,探究虚拟路面法、虚拟迭代法、约束加载法对汽车下摆臂损伤影响规律.通过自主设计的车载式道路几何谱采集设备对试验场路面激光扫描,插值重构出CRG格式的三维虚拟路面,在时域与频域对比仿真与实测六分力,验证了虚拟路面与轮胎模型的准确性;在时域与频域两方面对比分析轮心垂向加速度的仿真与实测差别,进而评价虚拟路面法、虚拟迭代法、约束加载法的精度.结果表明,虚拟迭代法精度最高,约束加载法精度较差;从疲劳仿真角度分析影响,虚拟迭代法与虚拟路面法对下摆臂的损伤分布基本一致,约束车身法较前两者有较大差异,且更为保守;三种载荷分析方法下的下摆臂仿真结果满足试验场耐久规范要求,未发生疲劳破坏,与室内台架试验结果保持一致.     

时间序列载荷法的桁架式车架疲劳分析

桁架式车架因具有刚度大、质量小等优点,已在高性能车辆上得到广泛使用。为确保车辆安全性和耐久性,对其进行疲劳分析、预测疲劳危险点具有重要意义。根据该类车辆的特性,规划了测试路线,并通过加速度传感器获得加速度载荷谱;分析了车架系统特性和载荷变化频率,确定采用时间序列载荷法;使用雨流计数法对载荷谱进行计数,并对比分析了几种常用的平均应力修正理论;对车架进行疲劳分析,获得车架预测寿命与疲劳危险点的位置。     

基于实测载荷谱的板簧衬套载荷提取及台架疲劳试验

为快速且有效地对板簧橡胶衬套进行疲劳耐久验证,以在试验场测得的轮心六分力为输入,以后悬架多体模型为载体,采用虚拟迭代技术,提取了衬套的动态载荷。依据损伤等效原则,采用变载荷序列方法制定了衬套的台架疲劳试验规范,保证了台架试验与试验场道路的关联性,且缩短了台架试验时间,实现了5. 03倍的加速,衬套最终通过了台架疲劳试验的验证。     

基于ADAMS多体动力学的轮齿动态载荷仿真分析

齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷是齿轮研究领域的一个重要问题。文中介绍了直齿圆柱齿轮啮合传动特性以及ADAMS多体动力学分析中的接触碰撞模型;建立了基于ADAMS的直齿圆柱齿轮副多体动力学分析模型;通过动态仿真分析,获得齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷历程,以及不同转速时轮齿的动载系数变化规律,为进一步研究直齿圆柱齿轮齿顶修形设计提供理论依据。     

基于FEM与MBD的商用车驾驶室疲劳耐久性分析

为提高商用车驾驶室疲劳仿真与强化路耐久试验的关联性,以某（6×4）牵引车驾驶室为研究对象,提出一种将实测路谱与虚拟仿真相结合的疲劳耐久分析方法。在Hypermesh中建立含配重加载的驾驶室有限元模型,并应用惯性释放法获得其单位载荷下应力分布结果。采用Adams/car软件搭建驾驶室-车架刚柔耦合多体动力学模型,以试验场实车采集的驾驶室气囊悬置位移、加速度信号作为期望信号,通过Femfat-Lab虚拟迭代获取其疲劳分析载荷谱。基于Miner线性疲劳累积损伤理论在nCode中进行疲劳仿真分析,结果表明：导流罩支架等疲劳破坏部位与试验场路试结果基本一致,所提出的疲劳分析方法对研究汽车系统级疲劳耐久性具有重要的参考价值。     

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。     

大型组合机架的疲劳寿命分析

针对大型模锻压机机架的疲劳失效形式,在承受拉、压复合作用下,以等效应力作为裂纹寿命估算的依据,并采用有限元进行疲劳寿命数值分析。分别计算不同应力集中系数、过载荷、残余应力、表面粗糙度取值下的疲劳寿命,并进行相应的敏度分析。通过仿真分析,得到影响疲劳寿命的关键因素变化趋势,为改进疲劳寿命提供直接依据。     

掘进机回转台动态可靠性与疲劳寿命分析

作为掘进机关键零件的回转台,其性能对掘进机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以回转台为模态中性文件的掘进机刚柔耦合虚拟样机模型;结合实际工况,基于项目组开发的"掘进机载荷计算程序"计算获得了截割头的载荷文件,通过Adams仿真得到了回转台的应力与应变云图;基于Adams的仿真结果,利用NSOFT软件和可靠性理论对回转台进行疲劳寿命可靠性分析,对疲劳寿命可靠度较低的10个区域进行优化,使回转台等效应力降低了35.027%,关注区域均达到可靠工作条件,满足使用要求。     

基于实测载荷的传动轴疲劳寿命分析

针对某款干混砂浆运输车传动轴的断裂问题,搭建一套现场实测传动轴动态扭矩、跳动量、转速等参数的测试装置,为该类新车型服役期传动系统的故障诊断与维修提供理论分析依据,该套装置还可应用在泵车,搅拌车的传动系统故障诊断。由于传动轴破坏的位置结构复杂,无法直接测量破坏位置处应力,将实测扭矩载荷通过雨流计数法统计后作为边界条件对传动轴进行有限元分析,推导出结构的S-N曲线,结合Miner法则对结构进行疲劳寿命估算。该套方法能够为工程机械传动轴寿命预测提供方案。     

FATIGUE LIFE PREDICTION OF CRANKSHAFT MADE OF MATERIAL 48MnV BASED ON FATIGUE TESTS,DYNAMIC SIMULATION AND FEA

S-N curve and fatigue parameters of 48MnV are obtained using small sample tests and staircase or up and down method, which paves the way for predicting fatigue life of crankshaft made of 48MnV. The fatigue life of the crankshaft of a six-cylinder engine is calculated using different damage models such as S-N method, normal strain approach, Smoth-Watson-Topper (SWT)-Bannantine approach, shear strain approach, and Fatemi-Socie method based on dynamic simulation and finite element analysis (FEA) of crankshaft. The results indicate that the traditional calculation is conservative and the residual fatigue life of crankshaft is sufficient to maintain next life cycle if the crankshaft is remanufactured after its end of life.     

某直升机减速器动力学仿真与损伤力学疲劳寿命分析

以某型直升机主减速器为分析对象,使用UG建立模型,在Adams中对啮合齿轮采用3D接触,并对该模型进行动力学仿真。完成仿真后,获取内部各级传动齿轮的运动参数变化曲线。将啮合力变化曲线提取出来作为载荷谱,并结合材料的S-N曲线,使用损伤力学的理论,在Ansys中对该减速器中第二级直齿轮主动轮进行疲劳寿命分析。     

基于载荷重构理论下采煤机截齿疲劳寿命分析

为研究采煤机截齿在实际工况下的疲劳寿命情况,采用解析延拓原理对实验测出的截齿三向力进行载荷重构,利用共轭梯度法对重构函数迭代求解。运用Ansys workbench瞬态动力学对采煤机滚筒进行动力学分析,并将得到的重构载荷以时间序列形式加载到截齿上,将结果文件导入ncode中进行截齿和齿座的寿命预测,仿真结果表明:零件寿命最小区域出现在齿座和滚筒叶片的焊接处,说明滚筒截齿在截割煤岩的时候,齿座与叶片的焊接处所受的应力大,存在应力集中现象,焊接后应消除残余应力并作打磨处理。     

在斜向载荷作用下耳片疲劳寿命分析的等效载荷法

通过对耳片在不同加载角度下进行受力分析,针对耳片受斜向拉-压疲劳载荷的寿命分析问题,对压缩载荷进行等效处理,得到有效载荷系数λ,将疲劳载荷谱等效为P_(max)~λP_(min),然后通过细节疲劳额定值(DFR)方法得到耳片结构的疲劳寿命,最后通过加载角为45°的耳片疲劳试验对该方法进行了验证,证明该方法具有工程实用性。     

高周疲劳载荷环境下直升机动部件的损伤容限分析

以某型直升机为例，用飞行空测载荷数据编制的实测统计载荷谱，对直 升机高速旋转的尾桨叶的损伤容限进行分析研究。在中振动载荷环境中的动部件，低于安全疲劳极限（S∞p）的大量小幅值载荷虽对尾桨叶不造成疲劳损伤，但其载荷谱中不同低载截除条件对尾桨叶疲劳裂纹扩展寿命的影响较大。本文建立计算模型时还考虑了海洋腐蚀环境的影响，结合试验引进了腐蚀修正为系数（Fi），最后以67％S∞p的低载截除条件计算了尾桨叶的裂纹扩展寿命，并提出适合外场使用的尾桨叶安全检查周期及检查要求。     

火焰筒热疲劳分析与寿命估计

发动机火焰筒的热疲劳损伤是导致火焰筒失效的主要原因.在火焰筒温度急剧变化过程中,结构上存在温升滞后现象,热冲击载荷造成局部高温区压缩塑性变形;在持续升温与停车降温过程中,结构自身约束导致此处形成拉伸应力,引发循环塑性行为,从而产生疲劳裂纹.基于该机理,采用有限元方法模拟不均匀温升和循环过程及应力应变的变化,并结合Coffin-Manson规律对火焰筒寿命进行预测,与实际情况对比,说明该机理的合理性.     

城市电动客车结构疲劳寿命仿真分析

采集了某城市电动客车在水泥混凝土路面下的垂向加速度信息,建立该车7自由度线性系统理论模型和以采集的悬架处加速度信号为输入的瞬态动力学有限元分析模型。计算获得整车的固有频率,动态应力和加速度时程曲线,通过对比由仿真和理论计算获得的整车固有频率,对比仿真和测试获得的车身某点加速度功率谱密度,验证了有限元模型的准确性。利用瞬态动力学的分析结果,采用msc.fatigue对客车骨架进行了疲劳寿命预测,指出结构的薄弱环节。最后建立一种简化模型,对比证明利用该模型快速的估算客车的疲劳寿命是有意义的。