基于FEMFAT LAB-ADAMS的路谱获取

虚拟样机技术的发展使得车辆多体动力学仿真和虚拟疲劳耐久计算成为工程研究的必要手段,而获得可靠有效的路谱则是两种研究手段的前提。运用Femfat LAB-Adams搭建了路谱求解联合仿真平台,根据实车传感器安装位置在多体动力学模型上建立相对应的测点响应通道,以试车场采集的发动机连接点、减震器安装点等处的实测载荷谱为依据,基于虚拟迭代理论计算得到路谱。分别从时域特征、频域特征和损伤计算三方面对监测信号和实测信号进行对比,验证路谱求解的可靠性。结果表明,求解得到的路谱具有较高的可靠性,可以用于车辆多体动力学仿真和虚拟疲劳耐久计算。     

二维随机载荷作用下疲劳寿命的研究

基于Goodman公式和Miner损伤定则,提出了一种考虑载荷均值影响的二维随机载荷作用下疲劳寿命的计算方法。在此基础上以幅值和均值均符合正态分布的随机载荷为研究对象,推导出了其当量载荷的概率密度函数和等效载荷的数学模型,采用Gauss-Legendre求积公式进行积分运算,对该载荷作用下的疲劳寿命进行了研究。分析了等效载荷随载荷均值和幅值不同分布参数变化而变化的规律,并与不考虑载荷均值的一维随机载荷作用下的等效载荷进行了对比。研究结果表明：载荷均值μm的正负变化对等效载荷产生明显的影响,负的μm导致等效载荷降低,甚至低于一维随机载荷作用下的等效载荷;而正的μm会导致等效载荷迅速增大以至到远大于一维随机载荷作用的等效载荷;当μm=0时,二维随机载荷则略高于一维随机载荷作用的等效载荷。     

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。     

多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法

提出一种多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法。首先,通过循环计数方法确定多轴变幅载荷历程的计数循环(反复);其次,通过材料的循环应力应变关系和Neuber法推导出虚拟等效应变与真实等效应力之间的关系,并且分别将拉伸型和剪切型Shang-Wang多轴疲劳损伤参数替换虚拟等效应变幅来求解临界面上的真实等效应力幅;然后,通过真实等效应力幅和Neuber法则计算临界面上真实的拉压和剪切等效应变幅,并运用Manson-Coffin方程分别计算缺口部件的拉压和剪切疲劳寿命;最后,选择拉压和剪切疲劳损伤值中的较大值作为每个计数反复的疲劳损伤,并采用Miner法则进行疲劳损伤累积。缺口件多轴疲劳试验结果表明,采用基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法具有较高的预测准确度。     

风力发电机叶片等效载荷计算及载荷谱分析

风力发电机叶片部位通常受到随机变幅载荷的作用,所受随机载荷的随机性和无序性给载荷数据的处理带来了很大的困难。当前的数据处理方法通常是将随机变幅载荷转化为等效恒幅载荷进行分析,但由于其未能考虑低于疲劳极限的载荷对疲劳损伤所产生的影响故而会产生较大误差。针对上述问题,提出一种基于模糊理论的等效载荷计算方法,引入恰当的隶属函数,充分考虑低于疲劳极限的载荷对疲劳损伤所造成的影响,更加符合实际情况,以期提高等效载荷的计算精度。     

装载机工作装置载荷识别模型与载荷测取方法

为了研究装载机铲装作业时所受外载荷大小及变化特性,根据铲斗铰点力与斗尖力关系建立工作装置外载荷识别模型。以国产LW900K装载机为试验样机,提出了三向力销轴传感器法和动臂截面弯矩法两种载荷制取方法,进行典型作业姿态下的载荷验证和铁矿粉物料下的载荷测试试验。结果表明:提出的三向力销轴传感器法和动臂截面弯矩法都能够准确获取外载荷识别所需要的铰点载荷,销轴传感器法结果精度高于动臂截面弯矩法;试验样机工作装置所受大载荷出现在物料铲掘和卸载时刻,测得卸料时的惯性冲击载荷峰值约为400kN;通过雨流计数得到外载荷合力的均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布。载荷测试和分析结果能够有效解决装载机工作装置外载荷难以获取的问题,为载荷谱编制和疲劳特性分析提供依据。     

重型商用车转向节臂疲劳试验研究

转向节臂是重型商用车转向节的关键零部件,其疲劳性能直接影响整车的可靠性和安全性。对转向节臂疲劳试验输入载荷谱的确定和台架试验进行了研究。通过标定转向直拉杆和采集典型转向工况实车载荷谱确定了转向节臂疲劳试验的输入载荷。根据采集到的载荷谱和疲劳累积损伤等效原则制定了转向节臂疲劳试验输入载荷谱,并据此进行了转向节臂的疲劳性能验证试验。疲劳试验有效验证了转向节臂的疲劳性能,找出了可能出现失效的部位,为转向节臂的改进提供了依据。最后对改进过的转向节臂进行了疲劳性能的台架试验验证。     

飞机等幅疲劳试验载荷谱编制技术研究

在分析飞机全尺寸结构疲劳试验中采用等幅试验载荷谱的意义与适用性基础上,建立由飞-续-飞随机疲劳载荷谱编制出与其损伤等效的等幅载荷谱的方法,给出某型飞机的等幅试验谱的编制实例,并通过关键部位模拟试件的疲劳试验检验等幅谱与随机谱的等效性.     

高速动车组牵引拉杆载荷特性研究

采用准静态载荷标定的方式制作牵引拉杆载荷传感器,将其安装于某型高速动车组进行线路载荷测试,得到列车启动牵引、高低速直线运行、通过坡道及制动停车等典型工况下的载荷时间历程及载荷变化特点。在此基础上,编制不同速度等级下的牵引拉杆载荷谱,并依据线性累积损伤准则分析结构疲劳损伤分布及运行速度对疲劳损伤的影响规律。研究结果表明,与拖车牵引拉杆载荷相比,动车牵引拉杆载荷幅值变化受电机扭矩载荷的影响较大,尤其在列车启动、制动阶段,其趋势载荷变化明显;随着列车运行速度的增加,牵引拉杆载荷幅值不断增大,得到动车牵引拉杆载荷的振动主频与列车运行速度呈正比。定义相对疲劳损伤来表征每级载荷的疲劳损伤贡献程度,得到结构疲劳损伤与牵引拉杆载荷幅值的对应关系,获取列车运行速度对结构疲劳累积损伤的影响规律。动车牵引拉杆载荷在列车时速280 km/h时产生的结构疲劳累积损伤最小,而拖车牵引拉杆的疲劳累积损伤值随着运行速度的增大呈现增大的趋势。该研究结果对高速列车转向架结构的优化设计及相关理论研究具有一定的参考价值。     

车身台架疲劳试验程序载荷谱研究

提出一种能简化加速车身台架疲劳试验的程序载荷谱编谱方法。基于试车场实测路谱准确获取车身连接点随机载荷谱,并简化为车身转矩载荷谱。应用雨流计数法和数理统计方法,得到均幅值载荷分布规律,其中均值服从正态分布,幅值服从威布尔分布;编制程序载荷谱并简化。应用有限元法和疲劳分析理论对车身疲劳寿命进行预测,从疲劳所用时间和行驶里程两个方面对危险部位寿命进行比较分析;结果表明,在车身连接点随机载荷谱和编制的程序载荷谱的作用下,车身的损伤分布及大小基本一致,验证程序载荷谱的有效性。所提出的编谱方法对其他车型的车身台架疲劳试验也有一定的应用和参考价值。     

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。     

基于道路载荷的汽车结构件可靠性试验方法研究

基于疲劳伪损伤相关性分析,建立了与道路载荷等效的程序载荷谱;对构件疲劳寿命进行了威布尔分析,建立了在一定置信度、可靠度条件下最少样件的可靠性试验方案。通过变速箱支架台架可靠性试验,复现了与道路试验相同的失效模式、疲劳失效寿命,分析了影响变速箱支架疲劳寿命的因素,并验证了试验方法的有效性。     

基于多轴载荷的汽车控制臂疲劳载荷块编制

目前大多数控制臂台架疲劳载荷为单向加载的块谱,忽略了载荷的多轴性。依据已测得的控制臂试验场道路载荷谱,通过多轴雨流投影方法分析了其载荷的多轴性,并以多轴雨流投影结果一致为目标,通过迭代方法求解获得其考虑载荷多轴性的载荷块谱。再通过疲劳计算方法对比了单轴与多轴载荷块在寿命预测的差异性,并与控制臂应变采集测试点的疲劳损伤对比,发现考虑多轴的载荷块具有更高的预测精度。载荷多轴性的载荷块编制方法可为汽车其他零件台架疲劳载荷块编制提供参考。     

汽车台架耐久性试验与道路试验相关性探讨

在汽车耐久性试验中,等幅试验是最快速、最简单的方法,而应用路谱的随机加载试验是最复杂的方法。本文应用局部应力一应变法、雨流统计、Neuber法则等损伤原则计算了某车型前鼓包处随机和等幅疲劳试验结果与汽车试验场之间的关系。计算结论：应用等幅试验和适当的疲劳分析也可以给出很有价值的结果。     

某轿车前副车架服役载荷模拟试验加速方法研究*

服役载荷模拟试验能准确地预测零部件的疲劳寿命。为节省试验时间,急需开发出一套合理、实用的加速试验方法。重点研究在不具备结构局部应变响应,仅具备外部激励载荷如力、位移、和加速度等情况下的试验加速方法。基于修正Miner准则,以伪损伤保留比例作为小载荷删除准则,并结合疲劳数据编辑(Fatigue data editing, FDE)技术,提出一套便于工程应用的服役载荷模拟试验加速方法。以某轿车前副车架的疲劳试验为例,分别编制伪损伤保留比例为99%、95%和90%的加速谱。综合考虑各加速谱的载荷特征和加速效果,选用95%加速谱、90%加速谱和原始谱分别建立台架试验。试验结果表明两种加速谱在有效节省试验时间的同时,均获得了与原始谱相同的试验结果,且90%加速谱的加速试验效果更为显著。本方法便于工程应用,可为其他汽车零部件的服役载荷模拟试验提供参考。     

某乘用车前副车架钣金开裂问题的分析与改进

针对某乘用车在前期道路试验中出现的前副车架钣金开裂问题,基于前副车架的有限元强度分析进行了结构优化,通过仿真分析确定了最终的结构优化措施,并通过了多轮道路耐久试验的验证,比较科学及合理地解决了前副车架钣金开裂问题。     

多轴载荷作用下减振器耐久性试验载荷谱编制

传统的减振器耐久性试验只考虑减振器的垂向载荷,对于水平力的加载没有统一的标准,导致试验结果不准确,针对该问题,结合实测用户道路载荷,提出了一种考虑多轴载荷作用的载荷谱编制方法。为了分析某型轿车出现减振器失效漏油的原因,采用低频信号叠加高频信号的方式构建载荷谱,运用半功率带宽法和最大线速度原理确定低频及高频信号,并进行了垂向力及水平力同时加载的减振器台架耐久性试验。试验结果表明,在水平力作用下减振器寿命受到较大影响,且失效里程与调查结果基本吻合,由此说明所编制的耐久性试验载荷谱能够较为准确地复现减振器的实际工作情况,可为减振器的设计和改进提供技术支持。     

基于虚拟迭代及有限元理论的某中型货车驾驶室疲劳寿命研究

以某中型货车的驾驶室为研究对象,通过整车典型强化路面试验测量得到驾驶室悬置位置及车架上相应位置的加速度响应信号,并基于K&C试验台和MTS试验台分别测量得到驾驶室质心、转动惯量和衬套刚度阻尼等参数。采用ADAMS建立驾驶室和车架的刚柔耦合多体动力学模型;采用Femfat.lab软件使用虚拟迭代的方法计算驾驶室悬置处和翻转机构处的载荷谱;最后运用Miner线性疲劳累积损伤理论在疲劳仿真软件nCode中进行疲劳分析。通过台架试验验证了疲劳仿真的结果,并通过结构尺寸参数的重新设计使驾驶室前围板的疲劳寿命满足了设计要求。     

基于CDTire的底盘部件疲劳耐久仿真分析

为了在车型开发前期有效排查底盘系统设计问题,基于CDTire轮胎模型,建立了虚拟路面底盘部件疲劳耐久仿真方法.根据轮胎试验数据建立高精度CDTire轮胎模型,应用3D扫描技术将试验场路面转换成数字路面,导入实际参数搭建某SUV底盘刚柔耦合模型,将三者结合进行多体动力学仿真.提取多体动力学结果中各零部件的路面载荷谱导入至...     

[车辆工程与测控]基于损伤关联编辑法的地铁支架安装座寿命研究

以地铁底架天线安装座为研究对象,提出一种铝合金焊缝载荷谱编制方法。基于多通道损伤关联编辑理论选定加速参数,构建预设损伤与伪损伤最相符的加速激励谱。分析目标谱的时域与频域特性发现,损伤关联编辑法加速效果明显且各项基本特性参数误差可控制在5%以内。建立有限元模型,分别采用准静态叠加与单轴谐响应方法计算累积损伤,仿真结果表明载荷谱缩减前后焊缝疲劳寿命误差在10%以内且加速效率高,验证了该载荷谱编制方法的合理性。台架模拟长寿命试验数据表明,使用编制过的载荷谱后,试验时间可缩短40%以上,焊缝疲劳损伤误差可控制在15%以内。该方法可为车辆其他设备载荷谱编制提供参考。